KR102533767B1 - 빛공해 평가용 면휘도계 측정장치 및 면휘도계의 보정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빛공해 평가용 면휘도계 측정장치 및 면휘도계의 보정 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법은 면휘도계의 휘도를 측정하는 면휘도계 측정장치를 구축하는 장치 구축 단계; 상기 면휘도계 측정장치를 통해 상기 면휘도계의 휘도를 분석하는 휘도 분석 단계; 및 상기 면휘도계를 이용해 기준 광원의 밝기를 계측하고 이미지 경향성과 균일도를 비교하여 상기 면휘도계를 보정하는 보정 단계;를 포함하여 구성된다.

Description

빛공해 평가용 면휘도계 측정장치 및 면휘도계의 보정 방법{Surface luminance meter measuring device for light pollution evaluation and calibration method of surface luminance meter}
본 발명은 빛공해 평가용 면휘도계 측정장치 및 면휘도계의 보정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보다 효율적으로 면휘도계의 보정 및 유지관리가 가능한 빛공해 평가용 면휘도계 측정장치 및 면휘도계의 보정 방법에 관한 것이다.
인공 조명은 현재 도시에 있어 없어서 안 되는 중요한 요소로서, 야간 경관에 많은 변화를 가져왔으며 아름다움 도시 이미지를 추구하기 위한 하나의 수단이 되었다. 하지만 개별적 발전은 오히려 빛공해(light pollution) 현상이라는 새로운 문제를 야기하게 되었으며, 이로 인해 낮과 밤을 구분 짓는 것이 어려워졌다.
현재 각 지자체를 중심으로 '아름다운 도시 만들기'를 추진하고 있으며, 또한 야간 경관 계획을 통해 도시 야경의 광공해 요소를 제지하며 쾌적한 야경을 유도하고 있다. 그리고, 국제조명위원회(CIE: Commission Internationale de l'Eclairage)에서는 환경을 고려한 적정 밝기 기준(CIE 150:2003)을 제시하고 있는 바, 빛의 환경을 판단하기 위해서는 객관적 시각을 가져야 한다.
일반적으로 빛공해(light pollution)란 인공조명의 부적절한 사용으로 인한 과도한 빛 또는 비추고자 하는 조명 영역밖으로 누출되는 빛이 국민의 건강하고 쾌적한 생활을 방해하거나 환경에 피해를 주는 상태를 말한다.
빛공해는 사람의 생체리듬을 파괴한다. 사람이 자연스럽게 수면상태로 접어들기 위해선 몸에서 멜라토닌이라는 호르몬이 분비돼야 한다. 멜라토닌은 어두운 상태에서 생성되는 호르몬이다. 해가 지면 잠이 오고, 방 안의 불을 껐을 때 더 깊게 잠드는 이유가 여기에 있다. 야간에 빛공해가 지속되면 멜라토닌 호르몬 생성 억제로 생체 리듬이 깨지고 불면증에 시달리게 된다. 이에 따른 피로, 스트레스와 불안 증세는 암을 유발할 가능성이 높다.
이에 따라 2007년 국제보건기구(WHO) 산하 국제암연구기구(IARC)에서는 빛공해를 발암물질로 볼 수 있다고 인정했으며, 빛공해는 동식물의 생태계도 교란하고 에너지 낭비를 초래하는 등의 문제점이 있다.
최근들어 빛공해에 의한 인간과 자연 환경에서의 부작용으로 환경부 및 각 시도에서는 빛공해 방지법과 조례 및 시행령을 제정하고 있다. 주요 내용 중 관련 담당자는 빛공해 정도를 3년에 한 번씩 측정하고, 거주민의 문제제기 시 빛공해 정도를 측정하도록 하고 있다.
이와 관련한 빛의 밝기를 측정하기 위한 종래 기술로는 한국등록특허 제1315189호(모바일 단말기를 활용한 야간 경관 휘도 분포 측정 시스템 및 방법)가 있으나, 보다 정확하고 효율적으로 빛공해를 측정 가능한 휘도 측정 장치와 이를 보정할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따르면 빛공해 평가용 면휘도계의 측정 및 보정이 가능한 면휘도계 측정장치와 그에 따른 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법을 제공하고자 한다.
보다 구체적으로, 비전 카메라를 기반으로 대상의 밝기를 계측하여 휘도계로 사용하며, 기존의 제품을 대체하고, 광학필터 V(λ) 매칭(노출시간, 조리개, ISO 감도 등)을 통한 분석 정확성 확보하며, 중성필터를 활용한 휘도 측정범위(Dynamic Range) 확장과, 픽셀 1대 1 매칭을 통한 지오메트리 정보 및 휘도데이터 도출, - 초당 15 frame 데이터 획득이 가능한 동적 휘도평가 시스템 개발하여, 연속측정을 통해 전광판, 미디어파사드 등 움직임이 있는 대상물의 빛공해 평가가 가능한 차량을 이용한 광고조명 및 장식조명의 빛공해 측정시스템 구축이 가능하도록 하고자 한다.
또한, 휘도 분석을 통해 다중 캡쳐(Multiple Capture)를 기반으로 최대, 평균 휘도 자동 분석이 가능하고, 움직임이 있는 대상물의 자동 휘도 평가가 가능하며, HDRI(High Dynamic Ranging Image) 기법을 이용한 휘도 분석을 제공하고, 16채널 노출시간 가변 측정, 합성을 통한 휘도측정 대역 확장을 제공하여 여러 장의 사진으로부터 얻은 이미지를 얻을 수 있으며, 다양한 범위에 있는 정확한 휘도값 도출 가능하도록 하고자 한다.
또한, 휘도 분석 연계 기능을 구현하여, 광원 추적기능을 통한 간접조명의 발광면 분석 기능을 제공하고, 선택영역별(점, 선, 면) 분석 알고리즘을 제공하며, 분석데이터의 구성 및 도출 알고리즘을 제공하고자 한다.
또한, 검증 과정을 제공하여 표준광원(D65 or Standard illuminant A) 대비 정확도 및 반복재현성 검증이 가능하도록 하고, 스펙트로미터 활용 광휘도 불확도 평가와, 기존 면휘도계 대비 휘도 균일도 비교 및 검증, 그리고 공인시험기관의 KOLAS 인증을 통한 정밀값 비교 및 검증이 가능하도록 하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계 측정 장치는 카메라와 렌즈 화각 계산을 통해 구성한 휘도계 렌즈를 하우징으로 일체화하여 구성되는 면휘도계; 기준 광원의 휘도 및 스펙트럼을 측정하는 분광계(Spectrometer); 상기 분광계에 부착되어 균일한 스펙트럼을 방사하도록 하는 적분구(integrating sphere); 상기 기준 광원의 파장 감도를 측정하는 펜 레이(pen ray); 및 상기 면휘도계, 상기 기준 광원, 상기 분광계, 상기 적분구, 상기 펜 레이가 장착되는 광학 벤치(Optical Bench);를 포함하여 구성된다.
본 발명 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법은 면휘도계의 휘도를 측정하는 면휘도계 측정장치를 구축하는 장치 구축 단계; 상기 면휘도계 측정장치를 통해 상기 면휘도계의 휘도를 분석하는 휘도 분석 단계; 및 상기 면휘도계를 이용해 기준 광원의 밝기를 계측하고 이미지 경향성과 균일도를 비교하여 상기 면휘도계를 보정하는 보정 단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 장치 구축 단계는 카메라와 렌즈 화각 계산을 통해 구성한 휘도계 렌즈를 하우징으로 일체화하여 구성되는 면휘도계, 기준 광원의 휘도 및 스펙트럼을 측정하는 분광계(Spectrometer), 상기 분광계에 부착되어 균일한 스펙트럼을 방사하도록 하는 적분구(integrating sphere), 상기 기준 광원의 파장 감도를 측정하는 펜 레이(pen ray), 그리고 상기 면휘도계, 상기 기준 광원, 상기 분광계, 상기 적분구, 상기 펜 레이가 장착되는 광학 벤치(Optical Bench)를 포함하는 면휘도계 측정기기를 구축할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 휘도 분석 단계는 상기 면휘도계의 카메라의 자동 포커스 및 연속 프레임 촬영과 HDRI(High Dynamic Ranging Image) 기법을 이용해 휘도를 분석할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 휘도 분석 단계는 상기 면휘도계에서 촬영된 이미지 상에서 오버플로우(overflow) 및 언더플로우(underflow)의 발생 영역을 표시하고, 상기 이미지를 그레이 스케일(Gray Scale)화한 화면에서 줌인 및 아웃(Zoom in & out) 기능을 제공하고, 노출시간을 가변하여 오버플로우(overflow) 및 언더플로우(underflow)가 발생하지 않는 노출시간으로 설정하고, 로그 스케일(log scale)을 적용하여 특정 범위의 강도(intensity)값 영역을 확장과 색상 팔레트(color pallet)를 제공하고, ROI(Region Of Interest)에 따른 휘도데이터 도출 방법을 이용해 사용자 지정영역 중 기준 휘도 이상에서 최소, 최대, 평균 휘도값 도출할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 휘도 분석 단계는 상기 면휘도계에서 촬영된 이미지 상에서 광원추적 기능을 통해 광고와 장식조명의 발광 영역별로 선택 영역에 따라 점, 선, 면으로 분류하여 휘도를 분석할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 휘도 분석 단계는 상기 면휘도계에서 촬영된 이미지의 프레임별, 영역별 최대값 및 평균값을 두 개의 그래프로 분리 표시하여 분석할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 보정 단계는 RGB 비율 적용, 광원 별 오차율 확인, 감도 매칭 및 휘도계 균일도 보정을 통해 상기 면휘도계의 카메라를 보정할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 보정 단계는 상기 면휘도계의 카메라에서 촬영된 영상의 RGB 색상의 픽셀의 비율을 분광계(Spectrometer)의 결과와의 비교를 통해 조절하여 휘도 값(Luminance Value)을 도출하고, 상기 면휘도계의 카메라의 포커스(Focus)에 따른 특성을 적용하여 포커스 지수(Focus Factor)를 도출하고, 상기 기준 광원의 휘도값 변경에 따라 상기 카메라가 받아들이는 값(Value) 이용해 보정 지수(Calibration Factor)를 도출하고, 상기 카메라 별로 감도를 매칭하고 기준 카메라 값(Value)과 비교하여 미세 보정할 수 있다.
본 발명에 따르면 빛공해 평가용 면휘도계의 측정 및 보정이 가능한 면휘도계 측정장치와 그에 따른 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 비전 카메라를 기반으로 대상의 밝기를 계측하여 휘도계로 사용하며, 기존의 제품을 대체하고, 광학필터 V(λ) 매칭(노출시간, 조리개, ISO 감도 등)을 통한 분석 정확성 확보하며, 중성필터를 활용한 휘도 측정범위(Dynamic Range) 확장과, 픽셀 1대 1 매칭을 통한 지오메트리 정보 및 휘도데이터 도출하고, 초당 15 frame 데이터 획득이 가능한 동적 휘도평가 시스템 개발하여, 연속측정을 통해 전광판, 미디어파사드 등 움직임이 있는 대상물의 빛공해 평가가 가능한 차량을 이용한 광고조명 및 장식조명의 빛공해 측정시스템 구축이 가능하다.
또한, 휘도 분석을 통해 다중 캡쳐(Multiple Capture)를 기반으로 최대, 평균 휘도 자동 분석이 가능하고, 움직임이 있는 대상물의 자동 휘도 평가가 가능하며, HDRI(High Dynamic Ranging Image) 기법을 이용한 휘도 분석을 제공하고, 16채널 노출시간 가변 측정, 합성을 통한 휘도측정 대역 확장을 제공하여 여러 장의 사진으로부터 얻은 이미지를 얻을 수 있으며, 다양한 범위에 있는 정확한 휘도값을 도출 가능하다.
또한, 휘도 분석 연계 기능을 구현하여, 광원 추적기능을 통한 간접조명의 발광면 분석 기능을 제공하고, 선택영역별(점, 선, 면) 분석 알고리즘을 제공하며, 분석데이터의 구성 및 도출 알고리즘을 제공할 수 있다.
또한, 검증 과정을 제공하여 표준광원(D65 or Standard illuminant A) 대비 정확도 및 반복재현성 검증이 가능하고, 스펙트로미터 활용 광휘도 불확도 평가와, 기존 면휘도계 대비 휘도 균일도 비교 및 검증, 그리고 공인시험기관의 KOLAS 인증을 통한 정밀값 비교 및 검증이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 및 렌즈 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 화각 계산을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 고정용 지그를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 분광계(Spectrometer) 및 그 설치 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 광원(L3)을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 적분구(integrating sphere)를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 펜 레이(pen ray)를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 벤치(Optical Bench)를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12 내지 도 20는 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계의 분석 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21 내지 도 27은 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계 측정 장치의 구성도이다.
또한, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 및 렌즈 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 화각 계산을 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 고정용 지그를 도시한 도면이다.
또한, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 분광계(Spectrometer) 및 그 설치 방법을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기준 광원(L3)을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 적분구(integrating sphere)를 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 펜 레이(pen ray)를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 벤치(Optical Bench)를 도시한 도면이다.
이후부터는 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계 및 측정 장치에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계 측정 장치(100)는 면휘도계(110), 분광계(120), 적분구(130), 펜 레이(140), 광학 벤치(150) 및 기준 광원(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
면휘도계(110)는 카메라와 렌즈 화각 계산을 통해 구성한 휘도계 렌즈를 하우징으로 일체화하여 구성된다.
도 2를 참조하면, 면휘도계(110)는 동영상 휘도 카메라 및 렌즈로 구성되며, Vision & Basler Camera로서 5MP 급 이상 Vision, Basler 카메라 및 Tamron (1.1inch, 2/3inch 등) 렌즈 구성되며, 이는 기존 계측기기 대비 정확도 97% 이내 고해상도 휘도 측정기기 구성을 위한 것이다.
분광계(120)는 기준 광원(160)의 휘도 및 스펙트럼을 측정하여 상기 면휘도계의 검교정에 사용되도록 한다. 이때, 도 3을 참조하면 렌즈 화각 계산을 통해 동영상 휘도계의 적정 렌즈를 구성하도록 할 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 지그 시스템은 카메라 및 렌즈 일체화를 위해 하우징 시스템으로 구성될 수 있다. 도 5에서와 같이 카메라 고정용 지그는 동영상 휘도계 보정(Calibration) 진행 시 정확한 데이터 획득을 위한 광학 벤치(Optical Bench)에 고정될 수 있다.
또한, 동영상 휘도계의 보정(Calibration)을 위해서는 보정실(Calibration Room)을 구축할 수 있으며, JETI 분광계(Spectrometer)를 통해 기준 광원(160)의 휘도 및 스펙트럼을 측정하고, 동영상 휘도계의 보정(Calibration) 진행 시 검정, 교정 용도로 사용하며, 도 6에서와 같이 마운트(Mount)를 통해 지그 시스템에 고정할 수 있다.
도 7을 참조하면 기준 광원(160)은 L3 기준 광원으로서 한국표준과학연구원(KRISS) 인증 받도록 구성될 수 있다.
적분구(130)는 상기 분광계에 부착되어 균일한 스펙트럼을 방사하도록 한다. 도 4를 참조하면, 구형 포트의 출력을 모니터링하기 위해 구형 벽에 장착 된 실리콘 검출기가 있는 4 인치 직경의 압축 PTFE 코팅 통합 구형으로 구성될 수 있으며, 분광계(Spectrometer)에 부착하여 균일한 스펙트럼을 방사하도록 할 수 있다.
도 9를 참조하면, 펜 레이(140)는 상기 기준 광원(160)의 파장 감도를 측정하여 상기 면휘도계의 검교정에 사용되도록 한다.
광학 벤치(150)는 상기 면휘도계(110), 상기 기준 광원(160), 상기 분광계(120), 상기 적분구(130), 상기 펜 레이(140)가 장착되며, 상기와 같은 광원 세트와 회전 스테이지(Rotational stage)로 구성되어, 보정(Calibration) 진행 시 거리, 각도 및 광원의 종류 등 보정(Calibration)의 정확도를 확보할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
또한, 도 12 내지 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계의 분석 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 21 내지 도 27은 본 발명의 일실시예에 따른 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 면휘도계의 휘도를 측정하는 면휘도계 측정장치를 구축한다(S110).
이때, 앞서 설명한 바와 같이 카메라와 렌즈 화각 계산을 통해 구성한 휘도계 렌즈를 하우징으로 일체화하여 구성되는 면휘도계, 기준 광원의 휘도 및 스펙트럼을 측정하는 분광계(Spectrometer), 상기 분광계에 부착되어 균일한 스펙트럼을 방사하도록 하는 적분구(integrating sphere), 상기 기준 광원의 파장 감도를 측정하는 펜 레이(pen ray), 그리고 상기 면휘도계, 상기 기준 광원, 상기 분광계, 상기 적분구, 상기 펜 레이가 장착되는 광학 벤치(Optical Bench)를 포함하는 면휘도계 측정기기를 구축할 수 있다.
이후, 상기 면휘도계 측정장치를 통해 상기 면휘도계의 휘도를 분석한다(S120).
도 12에 도시된 바와 같이 측정되는 휘도의 균일도를 테스트할 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 면휘도계 측정장치는 실시간 화면으로 구성되는 상기 휘도정보를 구성하되, 상기 휘도정보를 구성하는 이미지 상에서 오버플로우(overflow) 및 언더플로우(underflow)의 발생 영역을 표시하여 측정 정확도를 확보하고, 상기 이미지를 그레이 스케일(Gray Scale)화한 화면에서 줌인 및 아웃(Zoom in & out) 기능을 제공하여 분석 정확도를 확보할 수 있다. 또한, 노출시간을 가변하여 오버플로우(overflow) 및 언더플로우(underflow)가 발생하지 않는 노출시간으로 자동 설정하고, 로그 스케일(log scale)을 적용하여 특정 범위의 강도(intensity)값 영역을 확장과 색상 팔레트(color pallet)를 제공하여 활용하도록 하고, ROI(Region Of Interest)에 따른 휘도데이터 도출 방법을 이용해 사용자 지정영역 중 기준 휘도 이상에서 최소, 최대, 평균 휘도값 도출할 수 있다.
그뿐만 아니라, 상기 면휘도계 측정장치는 선택 영역별 분석 알고리즘을 포함하도록 구성되어, 광원추적 기능을 통해 광고와 장식조명의 발광 영역별로 선택 영역에 따라 점, 선, 면으로 분류하는 분석을 통해 상기 휘도정보를 구성할 수 있다.
또한, 상기 면휘도계 측정장치는 분석데이터의 구성 및 도출 알고리즘을 포함하도록 구성되어, 상기 이미지의 프레임별, 영역별 최대값 및 평균값을 두 개의 그래프로 분리하여 표시하여 분석할 수 있다.
또한, 도 14에서와 같이 면휘도계 측정장치는 카메라 특성을 프로그램으로 변경할 수 있도록 게인(Gain) 및 노출 시간(Exposure Time)의 최소값과 최대값을 지정할 수 있도록 구성하여, 게인(Gain) 및 노출 시간(Exposure Time)의 시작, 종료 및 증가 폭을 조절할 수 있도록 하여 카메라 특성에 따라 받아들이는 세기 값(Intensity Value)을 확인할 수 있도록 구성할 수 있으며, 카메라 세팅 값을 변경하여 이미지를 획득하고 획득한 이미지를 휘도 분석용 파일(PF 파일)로 저장할 수 있다.
또한, 면휘도계 측정장치는 프로그램 세팅, 출력화면, 관리자 모드로 분류하였으며 기존 휘도 분석 프로그램보다 비교 우위를 가질 수 있도록 구성할 수 있다.
보다 구체적으로, 멀티 측정(Multiple Measure) 방식과, 멀티 그래프(Multi Graph) 방식을 사용하고, 영역(Region) 생성 후 분석 방식을 사용하여, 도 15 및 도 16에서와 같이 자동 포커스와 연속 프레임 측정 및 저장 방식을 제공할 수 있다.
또한, 도 17에서와 같이 분산값 알고리즘을 통해 분산값 확인 테스트를 하고, 도 18에서와 같이 분산 계산을 검증하기 위해서, 4개의 픽셀로 이루어진 정사각형 ROI 에 대한 분산값을, 프로그램이 구한 것과 수동 계산한 것이 일치하는지 확인할 수 있다.
또한, 도 19에서와 같이 카메라 세팅으로서 오버 및 언더 플로우 지정을 통해 휘도 도출 영역 외의 부분을 확인 가능하고, 최대 프레임 수의 범위 설정하며, 포커스 팩터 및 ND 필터 적용 설정하고, 측정 노출시간 설정, 오토 포커스 기능을 통한 포커스 확보, Recalibration Factor를 통한 휘도 정확성 확보와, Single / Multi / HDRI 측정 기능을 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에 의하면, 카메라의 구성 시에, 실시간 화면(Live Mode)을 구현토록 하며 화면 이미지 상에서 오버플로우(overflow) 및 언더플로우(underflow) 발생 영역을 표시하여 측정 정확도 확보하고, 그레이 스케일(Gray Scale)의 현재 상태화면에서, 줌 인과 줌 아웃(Zoom in & out) 기능을 추가하여 분석 정확도 확보하고, 보정 파일(Calibration file) 정보에 의한 카메라와 렌즈 리스트 업, 선택 시 해당 정보로 소프트웨어 세팅할 수 있으며, 카메라 세팅 전용 팝업 창 생성을 통한 ND / 포커스 / 수동 팩터 입력이 이루어질 수 있다.
또한, 캡쳐 시에는 오토스캔(Autoscan) 기능 구현을 통해 노출시간을 가변하며, 오버플로우(overflow) 및 언더플로우(underflow)가 발생하지 않는 적정 노출시간으로 자동 세팅하고, HDRI(High Dynamic Ranging Image) 기법을 이용하여, 게인 값(Gain Value) 고정 16개의 각기 다른 노출시간으로 캡쳐 후, 하나의 이미지로 합성할 수 있다.
또한, 이미지 구성 시에는 로그 스케일(Log scale)을 적용하여 특정 범위의 세기(intensity) 값 영역 확장을 하고, 색상 팔레트(color pallet) 활용을 제공하며, ROI(Region Of Interest)에 따른 휘도 데이터 도출 방법으로 사용자 지정영역 중 기준 휘도 이상에서 최소, 최대, 평균 휘도값 도출할 수 있다.
도 20은 이와 같이 구성되는 프로그램 UI를 도시하고 있다.
이후에는, 상기 면휘도계를 이용해 기준 광원의 밝기를 계측하고 이미지 경향성과 균일도를 비교하여 상기 면휘도계를 보정한다(S130).
이때, RGB 비율 적용, 광원 별 오차율 확인, 감도 매칭 및 휘도계 균일도 보정을 통해 상기 면휘도계의 카메라를 보정할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 면휘도계의 카메라에서 촬영된 영상의 RGB 색상의 픽셀의 비율을 분광계(Spectrometer)의 결과와의 비교를 통해 조절하여 휘도 값(Luminance Value)을 도출하고, 상기 면휘도계의 카메라의 포커스(Focus)에 따른 특성을 적용하여 포커스 지수(Focus Factor)를 도출하고, 상기 기준 광원의 휘도값 변경에 따라 상기 카메라가 받아들이는 값(Value) 이용해 보정 지수(Calibration Factor)를 도출하고, 상기 카메라 별로 감도를 매칭하고 기준 카메라 값(Value)과 비교하여 미세 보정할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 21을 참조하면 상기 면휘도계 측정장치는 RGB 비율 적용, 광원 별 오차율 확인, 다수의 카메라 별 감도 매칭 및 휘도계 균일도 보정을 통해 보정할 수 있다.
이와 같은 보정 시에는 도 22에서와 같이 픽셀단위 1대1 매칭을 통해 지오메트릭 정보 및 휘도데이터를 도출할 수 있다.
도 23에 도시된 바와 같이 상기 면휘도계 측정장치(110)는 RGB 비율 적용시에 휘도(Luminance)와 지수(값: Intensity Value)간의 상관 관계를 이용해 13대 카메라의 감도를 매칭하여 휘도계 균일도를 보정할 수 있으며, 픽셀 별 RGB 비율의 변경을 통해 지수(값)를 휘도(Luminance)로 변환 시 정합도가 가장 높은 최적 RGB 비율을 도출할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 컬러 카메라는 R, G, B의 색상으로 픽셀을 이루고 있어 이를 휘도값으로 변환하기 위해서는 각각의 값들의 비율을 결정하여야 한다. 이를 해결하기 위하여 프로그램 상 픽셀이 받아들이는 색상의 비율을 조절하여 휘도값으로 변환하고 분광계(Spectrometer)의 결과와 비교한다.
즉, 상기 면휘도계 측정장치는 상기 카메라의 RGB 색상의 픽셀의 비율을 분광계(Spectrometer)의 결과와의 비교를 통해 조절하여 휘도 값(Luminance Value)을 도출하며, 도 24는 R, G, B의 비율 적용에 따른 오차율(반복 재현성)을 나타내고 있다.
이후, 도 25에 도시된 바와 같이 휘도(Luminance)와 지수(값: Intensity Value) 간의 상관관계 확인으로서, 상기 카메라의 포커스(Focus)에 따른 특성을 적용하여 포커스 지수(Focus Factor)를 도출하고, 기준 광원의 휘도값 변경에 따라 상기 카메라가 받아들이는 값(Value) 이용해 도 26에서와 같이 보정 지수(Calibration Factor)를 도출한다.
그에 따라, 도 27에서와 같이 다수의 상기 카메라 별로 감도를 매칭하고 기준 카메라 값(Value)과 비교하여 미세 보정할 수 있다.
이와 같은 면휘도계의 보정 이후에는, 보정의 검증 과정을 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 광휘도 계측기 및 소프트웨어 검증을 위하여 측정 모델 설정(불확도 평가 기준)을 하고, 모델 매개변수에 대한 상관관계 상태를 표현할 수 있다.
또한, 공인인증 시험기관 검증이 이루어질 수 있으며, 표준광원(국제조명위원회) 측정데이터를 활용한 신뢰성 확보를 위하여, CIE 표준광원 A 및 L3 표준광원 Standard illuminant A를 이용한 검증과, 표준광원을 이용한 V(λ) 매칭 - Spectral 매칭율, 광원별(할로겐, 소디움, LED 등) - V(λ) 매칭, 노출시간, ISO, 조리개에 따른 허용범위 산출, 측정데이터의 반복 재현성, 캘리브레이션 불확실성, 픽셀 균일도 분석이 이루어질 수 있다.
또한, 기기 교정으로서 표준광원 측정데이터를 이용한 기기 교정, Spectral 매칭 / UV 및 IR Response, 미광(Stray light) / 스미어(Smear) 현상 제어가 이루어질 수 있다.
또한, 국내 인증기관(KOLAS 인증)을 통한 정밀값 비교 및 검증으로서, 광고 및 장식조명 등 조명기구별 개발기술 시범 측정, 분석 및 평가, 기존 계측기기 측정값과의 비교 및 오차범위 등 분석이 이루어지고, 유효성 검증으로서 위탁기관(한국광기술원)을 통한 면휘도계 빛공해 공정시험기준 부합여부 및 유효성 검증과 시범 측정 결과 기반 개발기술 보완이 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 빛공해 평가용 면휘도계 측정 장치
110: 면휘도계
120: 분광계
130: 적분구
140: 펜 레이
150: 광학 벤치
160: 기준 광원

Claims (9)

  1. 면휘도계의 휘도를 측정하는 면휘도계 측정장치를 구축하는 장치 구축 단계;
    상기 면휘도계 측정장치를 통해 상기 면휘도계의 휘도를 분석하는 휘도 분석 단계; 및
    상기 면휘도계를 이용해 기준 광원의 밝기를 계측하고 이미지 경향성과 균일도를 비교하여 상기 면휘도계를 보정하는 보정 단계;를 포함하고,
    상기 장치 구축 단계는,
    카메라와 렌즈 화각 계산을 통해 구성한 휘도계 렌즈를 하우징으로 일체화하여 구성되는 면휘도계, 기준 광원의 휘도 및 스펙트럼을 측정하는 분광계(Spectrometer), 상기 분광계에 부착되어 균일한 스펙트럼을 방사하도록 하는 적분구(integrating sphere), 상기 기준 광원의 파장 감도를 측정하는 펜 레이(pen ray), 그리고 상기 면휘도계, 상기 기준 광원, 상기 분광계, 상기 적분구, 상기 펜 레이가 장착되는 광학 벤치(Optical Bench)를 포함하는 면휘도계 측정기기를 구축하고,
    상기 휘도 분석 단계는,
    상기 면휘도계에서 촬영된 이미지 상에서 광원추적 기능을 통해 광고와 장식조명의 발광 영역별로 선택 영역에 따라 점, 선, 면으로 분류하여 휘도를 분석하고,
    상기 보정 단계는,
    상기 면휘도계의 카메라에서 촬영된 영상의 RGB 색상의 픽셀의 비율을 분광계(Spectrometer)의 결과와의 비교를 통해 조절하여 휘도 값(Luminance Value)을 도출하고,
    상기 면휘도계의 카메라의 포커스(Focus)에 따른 특성을 적용하여 포커스 지수(Focus Factor)를 도출하고,
    상기 기준 광원의 휘도값 변경에 따라 상기 카메라가 받아들이는 값(Value) 이용해 보정 지수(Calibration Factor)를 도출하고,
    상기 카메라 별로 감도를 매칭하고 기준 카메라 값(Value)과 비교하여 미세 보정하고,
    상기 보정 단계의 이후에,
    D65 표준광원 또는 CIE 표준광원 A에 대비한 정확도 및 반복재현성의 검증과, 스펙트로미터를 이용한 광휘도 불확도 평가와, 타 면휘도계 대비 휘도 균일도 비교 및 검증을 하는 검증 단계;
    를 더 포함하는 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 휘도 분석 단계는,
    상기 면휘도계의 카메라의 자동 포커스 및 연속 프레임 촬영과 HDRI(High Dynamic Ranging Image) 기법을 이용해 휘도를 분석하는 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 휘도 분석 단계는,
    상기 면휘도계에서 촬영된 이미지 상에서 오버플로우(overflow) 및 언더플로우(underflow)의 발생 영역을 표시하고,
    상기 이미지를 그레이 스케일(Gray Scale)화한 화면에서 줌인 및 아웃(Zoom in & out) 기능을 제공하고,
    노출시간을 가변하여 오버플로우(overflow) 및 언더플로우(underflow)가 발생하지 않는 노출시간으로 설정하고,
    로그 스케일(log scale)을 적용하여 특정 범위의 강도(intensity)값 영역을 확장과 색상 팔레트(color pallet)를 제공하고,
    ROI(Region Of Interest)에 따른 휘도데이터 도출 방법을 이용해 사용자 지정영역 중 기준 휘도 이상에서 최소, 최대, 평균 휘도값 도출하는 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 휘도 분석 단계는,
    상기 면휘도계에서 촬영된 이미지의 프레임별, 영역별 최대값 및 평균값을 두 개의 그래프로 분리 표시하여 분석하는 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 보정 단계는,
    RGB 비율 적용, 광원 별 오차율 확인, 감도 매칭 및 휘도계 균일도 보정을 통해 상기 면휘도계의 카메라를 보정하는 빛공해 평가용 면휘도계의 보정 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6481021B2 (ja) * 2015-03-24 2019-03-13 大塚電子株式会社 分光輝度計の校正に用いる基準光源装置及びそれを用いる校正方法
KR102241894B1 (ko) * 2019-01-30 2021-04-19 홍익대학교 산학협력단 이미지 프로세싱을 이용한 빛 공해 지도 제작 방법 및 그 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011002401A (ja) * 2009-06-22 2011-01-06 Yokogawa Electric Corp 輝度測定装置における補正係数算出方法および輝度測定装置

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