KR102552761B1 - Image processing apparatus and the operating method - Google Patents

Image processing apparatus and the operating method Download PDF

Info

Publication number
KR102552761B1
KR102552761B1 KR1020210166020A KR20210166020A KR102552761B1 KR 102552761 B1 KR102552761 B1 KR 102552761B1 KR 1020210166020 A KR1020210166020 A KR 1020210166020A KR 20210166020 A KR20210166020 A KR 20210166020A KR 102552761 B1 KR102552761 B1 KR 102552761B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
visible ray
ray image
mixed
infrared
Prior art date
Application number
KR1020210166020A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20230078339A (en
Inventor
전병우
오교혁
이준형
이재린
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020210166020A priority Critical patent/KR102552761B1/en
Publication of KR20230078339A publication Critical patent/KR20230078339A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102552761B1 publication Critical patent/KR102552761B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/50Image enhancement or restoration using two or more images, e.g. averaging or subtraction
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N20/00Machine learning
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/001
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/20Image enhancement or restoration using local operators
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/90Determination of colour characteristics
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20081Training; Learning
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20212Image combination
    • G06T2207/20221Image fusion; Image merging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

본 발명은, 렌즈, 상기 렌즈를 통해 입사된 가시광선 및 적외선 중 적어도 하나에 대응하는 영상을 생성하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서에서 생성된 혼합 영상을 기계학습하여, 상기 혼합 영상에 포함된 제1 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리하고, 상기 제1 가시광선 영상을 설정된 기계학습 모델에 적용하여 제1 기준 조도보다 높은 제2 기준 조도의 제2 가시광선 영상과 상기 적외선 영상을 결합하여 상기 혼합 영상을 복원하는 프로세서를 포함하는 영상 처리 장치를 제공한다.In the present invention, a lens, an image sensor generating an image corresponding to at least one of visible light and infrared light incident through the lens, and a mixed image generated by the image sensor are machine-learned, and a first image included in the mixed image is performed. The visible ray image and the infrared image are separated from each other, the first visible ray image is applied to a set machine learning model, and the second visible ray image having a second reference illuminance higher than the first reference illuminance and the infrared image are combined to combine the mixed image. An image processing device including a processor for restoring an image is provided.

Description

영상 처리 장치 및 그 동작방법{Image processing apparatus and the operating method}Image processing apparatus and its operating method {Image processing apparatus and the operating method}

본 발명은 영상 처리 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 저조도 환경에서 촬영된 영상의 컬러 색상을 복원하기 용이한 영상 처리 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image processing device and an operating method thereof, and more particularly, to an image processing device and method of operating the same, which can easily restore color of an image captured in a low-light environment.

저조도 환경에서, 상용 카메라에서 촬영한 영상은 밝기가 매우 낮아 영상의 컬러 및 텍스쳐 확인이 어려울 수 있다.In a low-light environment, the brightness of an image taken by a commercial camera is very low, and it may be difficult to check the color and texture of the image.

이를 해결하기 위해, 일반적으로는 저조도 환경에서 주로 아래 세 가지 방법을 사용하여 영상을 획득하고 영상 처리를 수행할 수 있다.To solve this problem, in general, images may be obtained and image processing may be performed using the following three methods in a low light environment.

첫 번째는 근적외선(NIR, Near infrared) 조명을 추가로 사용하여 저조도 영상을 획득하고 적정조도 영상으로 복원하는 방법이다. The first method is to additionally use near infrared (NIR) illumination to acquire a low-illuminance image and restore it to a proper-illumination image.

이 경우, 명암비가 개선되고 신호의 세기가 강해지므로 매우 선명한 텍스쳐 영상을 획득할 수 있으나, 컬러 색상을 확인할 수 없다는 단점이 존재한다. In this case, since the contrast ratio is improved and the strength of the signal is increased, a very clear texture image can be obtained, but there is a disadvantage that the color cannot be confirmed.

즉, 근적외선 신호는 이미지 센서 중 Red, 혹은 Magenta와 같이 붉은색 계통의 센서에서 주로 수신하기 때문에, 컬러 색상 영상을 생성할 때 컬러 노이즈가 발생할 수 있다.That is, since the near-infrared signal is mainly received by a red-type sensor such as red or magenta among image sensors, color noise may occur when a color image is generated.

따라서, 근적외선 조명과 함께 영상을 획득하는 경우, 컬러 노이즈의 발생을 방지하고자, 컬러 색상을 포기하고 회색조 영상으로 변환하는 것이 일반적이다.Therefore, when an image is acquired with near-infrared light, it is common to give up color and convert it into a grayscale image in order to prevent generation of color noise.

두 번째는, 저조도 컬러 색상 영상만을 획득한 후, HDR 기술을 통해 적정조도 영상을 복원하는 방법이다. The second is a method of restoring an appropriate illumination image through HDR technology after obtaining only a color image at low illumination.

그러나, 극히 낮은 조도 환경에서는 제대로 적정조도의 영상으로 복원되지 않아 컬러 노이즈가 쉽게 발생할 수 있다.However, in an environment with extremely low illumination, color noise may easily occur because an image of appropriate illumination is not properly restored.

세 번째는 이미지 센서에 근적외선을 수신하는 센서를 추가로 사용하여 저조도 영상을 획득하고 적정조도 영상으로 복원하는 방법이다. A third method is to acquire a low-illuminance image by additionally using a sensor that receives near-infrared rays in an image sensor and restore an appropriate-illuminance image.

상용 카메라는 RGB Bayer pattern array의 CFA(color filter array)의 이미지 센서를 사용하는데, 근적외선 신호를 수신하기 위해 RGBN pattern array의 이미지 센서를 사용하거나 멀티스펙트럼 카메라와 같이 근적외선 신호만을 별도 채널로 획득하는 구조의 카메라를 사용할 수 있다. Commercial cameras use RGB Bayer pattern array CFA (color filter array) image sensors. To receive near-infrared signals, RGBN pattern array image sensors are used, or a structure that acquires only near-infrared signals as a separate channel like a multi-spectral camera of cameras can be used.

이는 컬러 및 근적외선 신호를 별도로 획득할 수 있다는 장점이 있으나, 고가에 거래된다는 단점이 있다.This has the advantage that color and near-infrared signals can be obtained separately, but has the disadvantage of being traded at a high price.

상술한 바와 같이, 저조도 환경에서 상용 카메라의 이미지 센서를 사용해서 영상을 획득하는 경우 첫번째 및 두번째의 방법에서 언급한 바와 같이 영상의 화질이 좋지 않으며. 이를 극복하기 위해 세번째 방법으로 RGBN 배열의 이미지 센서, 혹은 멀티스펙트럼 카메라를 사용하는 경우가 있지만, 고가에 거래되므로 상용화가 어려울 수 있다.As described above, when an image is obtained using an image sensor of a commercial camera in a low light environment, the image quality is not good as described in the first and second methods. In order to overcome this, there is a case of using an RGBN array image sensor or a multispectral camera as a third method, but commercialization may be difficult because it is traded at a high price.

최근들어, 저조도 환경에서 RGB Bayer pattern과 같은 CFA가 적용된 이미지 센서를 사용한 상용 카메라에서 획득한 영상의 컬러 색상을 복원하고 화질을 향상시킬 수 있는 방법을 연구하고 있다.Recently, a method for restoring the color of an image obtained from a commercial camera using an image sensor to which CFA such as RGB Bayer pattern is applied in a low light environment and improving image quality is being studied.

본 발명의 목적은, 저조도 환경에서 촬영된 영상의 컬러 색상을 복원하기 용이한 영상 처리 장치 및 그 동작방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an image processing device and an operating method thereof that can easily restore the color of an image captured in a low-light environment.

본 명세서의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 명세서의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 명세서의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Objects of the present specification are not limited to the above-mentioned purposes, and other objects and advantages of the present specification not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present specification. Further, it will be readily apparent that the objects and advantages of this specification may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.

본 발명에 따른 영상 처리 장치는, 상기 렌즈를 통해 입사된 가시광선 및 적외선 중 적어도 하나에 대응하는 영상을 생성하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서에서 생성된 혼합 영상을 기계학습하여, 상기 혼합 영상에 포함된 제1 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리하고, 상기 제1 가시광선 영상을 설정된 기계학습 모델에 적용하여 제1 기준 조도보다 높은 제2 기준 조도의 제2 가시광선 영상과 상기 적외선 영상을 결합하여 상기 혼합 영상을 복원하는 프로세서를 포함할 수 있다.The image processing apparatus according to the present invention includes an image sensor that generates an image corresponding to at least one of visible light and infrared light incident through the lens, and machine learning of a mixed image generated by the image sensor and included in the mixed image. The first visible ray image and the infrared image are separated from each other, and the first visible ray image is applied to a set machine learning model to combine the second visible ray image having a second reference illuminance higher than the first reference illuminance and the infrared image. and a processor for restoring the mixed image.

상기 프로세서는, 상기 혼합 영상을 기계학습하여 상기 제1 가시광선 영상 및 상기 적외선 영상으로 서로 분리하는 기계 학습부, 상기 제1 가시광선 영상을 상기 기계학습 모델에 적용하여 상기 제2 가시광선 영상을 생성하는 영상 생성부 및 상기 제2 가시광선 영상의 색 잡음을 제거하기 위해 상기 적외선 영상을 결합하여 상기 혼합 영상으로 복원하는 영상 복원부를 포함할 수 있다.The processor may include a machine learning unit for machine learning the mixed image and separating the first visible ray image and the infrared image from each other, and applying the first visible ray image to the machine learning model to obtain the second visible ray image. It may include an image generator to generate an image and an image restorer to restore the mixed image by combining the infrared image to remove color noise of the second visible ray image.

상기 기계 학습부는, DCGAN(Deep Convolutional Generative Adversarial Networks)으로 기계학습할 수 있다.The machine learning unit may perform machine learning with DCGAN (Deep Convolutional Generative Adversarial Networks).

상기 기계 학습부는, 상기 제1 기준 조도보다 높은 경우에 촬영된 가시광선 영상 및 상기 혼합 영상을 반복학습하여, 상기 제1 가시광선 영상 및 상기 적외선 영상을 서로 분리할 수 있다.The machine learning unit may separate the first visible ray image and the infrared image from each other by iteratively learning the visible ray image and the mixed image captured when the illuminance is higher than the first reference level.

상기 영상 생성부는, 상기 제1 가시광선 영상을 상기 기계학습 모델에 적용하여, 상기 제1 가시광선 영상의 공간 해상도(Spatial Resolution)를 설정된 기준 공간 해상도로 컨볼루션 연산하고, 상기 기준 공간 해상도를 갖는 상기 제1 가시광선 영상의 잔차 신호에 대한 컨볼루션 연산하여 상기 컬러 색상을 복원한 상기 제2 가시광선 영상을 생성할 수 있다.The image generating unit applies the first visible ray image to the machine learning model, performs a convolution operation on the spatial resolution of the first visible ray image with a set reference spatial resolution, and has the reference spatial resolution. The second visible ray image obtained by restoring the color may be generated by performing a convolution operation on a residual signal of the first visible ray image.

상기 영상 복원부는, 상기 제2 가시광선 영상을 FPN 모델에 적용하여 공간 해상도 특징을 보정한 후, 상기 적외선 영상을 기반으로 상기 색 잡음을 제거하고, 기 저장된 원본 배경 영상을 추가하여 상기 혼합 영상으로 복원할 수 있다.The image restoration unit corrects the spatial resolution characteristics by applying the second visible ray image to the FPN model, removes the color noise based on the infrared image, and adds a pre-stored original background image to obtain the mixed image. can be restored

본 발명에 따른 영상 처리 장치의 동작방법은, 프로세서가, 이미지 센서로부터 가시광선 및 적외선에 의해 생성한 혼합 영상을 입력되면, 상기 혼합 영상에 포함된 제1 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리하는 단계, 상기 제1 가시광선 영상을 기계학습 모델에 적용하여, 상기 제1 가시광선 영상보다 조도가 높은 제2 가시광선 영상을 생성하는 단계 및 상기 제2 가시광선 영상과 상기 적외선 영상을 통하여 상기 혼합 영상을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.An operating method of an image processing apparatus according to the present invention includes, when a mixed image generated by visible and infrared light is input from an image sensor, a processor separates a first visible ray image and an infrared image included in the mixed image from each other. generating a second visible ray image having higher illuminance than the first visible ray image by applying the first visible ray image to a machine learning model, and mixing the second visible ray image and the infrared image It may include restoring the image.

상기 서로 분리하는 단계는, 상기 제1 기준 조도보다 높은 경우에 촬영된 가시광선 영상 및 상기 혼합 영상을 반복학습하여, 상기 제1 가시광선 영상 및 상기 적외선 영상을 서로 분리할 수 있다.In the separating from each other, the first visible ray image and the infrared image may be separated from each other by iteratively learning the visible ray image and the mixed image captured when the intensity of illumination is higher than the first reference level.

상기 서로 분리하는 단계는, DCGAN(Deep Convolutional Generative Adversarial Networks)으로 기계학습할 수 있다.The step of separating from each other may be machine-learned with DCGAN (Deep Convolutional Generative Adversarial Networks).

상기 제2 가시광선 영상을 생성하는 단계는, 상기 제1 가시광선 영상의 공간 해상도(Spatial Resolution)를 설정된 기준 공간 해상도로 컨볼루션 연산하고, 상기 기준 공간 해상도를 갖는 상기 제1 가시광선 영상의 잔차 신호에 대한 컨볼루션 연산하여 상기 컬러 색상을 복원한 상기 제2 가시광선 영상을 생성할 수 있다.The generating of the second visible ray image may include performing a convolution operation on a spatial resolution of the first visible ray image with a set reference spatial resolution, and a residual of the first visible ray image having the reference spatial resolution. The second visible ray image obtained by restoring the color may be generated by performing a convolution operation on the signal.

상기 혼합 영상을 복원하는 단계는, 상기 제2 가시광선 영상을 FPN 모델에 적용하여 공간 해상도 특징을 보정한 후, 상기 적외선 영상을 기반으로 상기 색 잡음을 제거하고, 기 저장된 원본 배경 영상을 추가하여 상기 혼합 영상으로 복원할 수 있다.The restoring of the mixed image may include correcting spatial resolution characteristics by applying the second visible ray image to the FPN model, removing the color noise based on the infrared image, and adding a pre-stored original background image. The mixed image may be restored.

본 발명에 따른 영상 처리 장치 및 그 동작방법은, 컬러 필터를 장착한 상용 카메라를 적용함으로써, 멀티 스펙트럼 카메라와 같은 고가의 카메라를 사용하지 않아 비용 감소의 이점이 있다.The image processing apparatus and method of operating the same according to the present invention have the advantage of reducing cost by not using an expensive camera such as a multi-spectral camera by applying a commercial camera equipped with a color filter.

또한, 본 발명에 따른 영상 처리 장치 및 그 동작방법은, 저조도 환경에서 컬러 필터를 장착한 상용 카메라로부터 핫 미러 필터를 제거하여 촬영된 영상에서 적외선 영상을 분리하고 RGB 가시광선 영상을 기계 학습된 밝기와 명암비를 향상시킨 후, 적외선 영상과 혼합하여 컬러 색상이 복원된 영상을 획득할 수 있는 이점이 있다.In addition, the image processing device and its operating method according to the present invention removes the hot mirror filter from a commercial camera equipped with a color filter in a low-light environment, separates an infrared image from a captured image, and converts an RGB visible ray image to machine-learned brightness. There is an advantage in that an image in which color is restored can be obtained by mixing with an infrared image after improving the contrast ratio.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.On the other hand, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and various effects may be included within a range apparent to those skilled in the art from the contents to be described below.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 처리 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 영상 처리 장치의 동작을 나타낸 동작도이다.
도 3은 본 발명에 따른 영상 처리 장치의 전체 프로세스를 나타낸 구조도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 영상 처리 장치에서 복원된 영상을 나타낸 예시도이다.
도 6는 본 발명에 따른 영상 처리 장치의 동작방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 처리 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 8은 도 7에 나타낸 영상 처리 장치의 동작을 나타낸 동작도이다.
1 is a control block diagram showing a control configuration of an image processing device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation diagram illustrating an operation of the image processing device shown in FIG. 1 .
3 is a structural diagram showing the entire process of the image processing device according to the present invention.
4 and 5 are exemplary diagrams illustrating images restored by the image processing device according to the present invention.
6 is a flowchart illustrating an operating method of an image processing device according to the present invention.
7 is a control block diagram showing a control configuration of an image processing device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an operation diagram illustrating an operation of the image processing device shown in FIG. 7 .

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수개의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수개의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The term and/or includes a combination of a plurality of related recited items or any one of a plurality of related recited items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수개의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 영상 처리 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도, 도 2는 도 1에 나타낸 영상 처리 장치의 동작을 나타낸 동작도, 및 도 3은 본 발명에 따른 영상 처리 장치의 전체 프로세스를 나타낸 구조도이다.1 is a control block diagram showing a control configuration of an image processing device according to the present invention, FIG. 2 is an operation diagram showing the operation of the image processing device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an overall process of the image processing device according to the present invention. It is a structural diagram showing

도 1 내지 도 3을 참조하면, 영상 처리 장치(100)는 렌즈(110), 이미지 센서(140) 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 3 , the image processing device 100 may include a lens 110 , an image sensor 140 and a processor 150 .

실시 예에서, 영상 처리 장치(100)는 저조도 환경의 설정 공간을 촬영할 수 있는 CCTV인 것으로 설명한다. 또한, 영상 처리 장치(100)는 저조도 환경에 대하여 설명하지만, 저조도 환경이 아닌 고조도 환경에서도 사용될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.In the embodiment, the image processing device 100 is described as a CCTV capable of capturing a setting space in a low-light environment. Also, although the image processing device 100 describes a low-light environment, it may be used in a high-light environment other than a low-light environment, and is not limited thereto.

이미지 센서(140)는 R, G, B 컬러 색상을 구현하는 CCD 또는 CMOS 센서일 수 있다.The image sensor 140 may be a CCD or CMOS sensor that implements R, G, and B colors.

여기서, 이미지 센서(140)는 렌즈(110)로부터 입사되는 가시광선 및 적외선 중 적어도 하나에 대응하는 영상을 출력할 수 있다.Here, the image sensor 140 may output an image corresponding to at least one of visible light rays and infrared rays incident from the lens 110 .

프로세서(150)는 기계 학습부(152), 영상 생성부(154) 및 영상 복원부(156)를 포함할 수 있다.The processor 150 may include a machine learning unit 152 , an image generator 154 and an image restoration unit 156 .

기계 학습부(152)는 이미지 센서(140)로부터 입력된 가시광선 영상 및 혼합 영상을 반복학습하여, 혼합 영상에 포함된 제1 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리할 수 있다.The machine learning unit 152 repeatedly learns the visible ray image and the mixed image input from the image sensor 140 and separates the first visible ray image and the infrared image included in the mixed image from each other.

여기서, 상기 가시광선 영상은 적외선 영상관 분리된 영상이며, 상기 혼합 영상은 적외선 및 가시광선이 혼합된 영상일 수 있다.Here, the visible ray image may be an image separated from an infrared image tube, and the mixed image may be an image in which infrared and visible rays are mixed.

즉, 기계 학습부(152)는 DCGAN(Deep Convolutional Generative Adversarial Networks)으로 기계학습을 수행할 수 있다.That is, the machine learning unit 152 may perform machine learning using DCGAN (Deep Convolutional Generative Adversarial Networks).

DCGAN(Deep Convolutional Generative Adversarial Networks)는 비지도 학습으로 적대 신경망 간의 경쟁을 통해 영상을 생성하거나, 영상 변환과 같은 특정 작업에 활용할 수 있다. DCGAN (Deep Convolutional Generative Adversarial Networks) is unsupervised learning and can be used for specific tasks such as generating images through competition between adversarial neural networks or converting images.

DCGAN은 훈련 데이터를 통해 데이터의 분포를 생성하고 이를 기반으로 영상을 생성할 수 있으며, 생성자 및 판별자로 분류할 수 있다.DCGAN can generate data distribution through training data, generate images based on it, and can be classified as generators and discriminators.

상기 생성자는 훈련 데이터를 가지고 원본과 유사하게 영상을 생성하고, 상기 판별자는 상기 생성자가 원본 영상과 비교하여 생성한 영상의 진실 유무를 판별하는 것을 학습할 수 있다.The generator may generate an image similar to the original using training data, and the discriminator may learn to determine whether or not the generated image is true by comparing it with the original image.

기계 학습부(152)는 도 3(a)의 프로세서를 통하여 혼합 영상에서 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리할 수 있다.The machine learning unit 152 may separate the visible ray image and the infrared image from the mixed image through the processor of FIG. 3(a).

즉, 도 3(a)은 혼합 영상에서 가시광선 영상 및 적외선 영상을 분리하는 딥러닝 네트워크를 나타낸 것으로, 가시광선 영상 및 적외선 영상에 대해 DCGAN을 적용하여 분리할 수 있다.That is, FIG. 3(a) shows a deep learning network that separates a visible ray image and an infrared image from a mixed image, and DCGAN can be applied to the visible ray image and the infrared image to separate them.

영상 생성부(154)는 상기 제1 가시광선 영상을 기계학습 모델에 적용하여 상기 제2 가시광선 영상을 생성할 수 있다.The image generator 154 may generate the second visible ray image by applying the first visible ray image to a machine learning model.

즉, 영상 생성부(154)는 상기 제1 가시광선 영상을 상기 기계학습 모델에 적용하여, 상기 제1 가시광선 영상의 공간 해상도(Spatial Resolution)를 설정된 기준 공간 해상도로 컨볼루션 연산하고, 상기 기준 공간 해상도를 갖는 상기 제1 가시광선 영상의 잔차 신호에 대한 컨볼루션 연산하여 상기 컬러 색상을 복원한 상기 제2 가시광선 영상을 생성할 수 있다.That is, the image generator 154 applies the first visible ray image to the machine learning model, performs a convolution operation on the spatial resolution of the first visible ray image with a set reference spatial resolution, and performs a convolution operation on the reference spatial resolution. The second visible ray image obtained by restoring the color may be generated by performing a convolution operation on a residual signal of the first visible ray image having spatial resolution.

영상 생성부(154)는 화질 향상 목적으로 채널의 수는 동일하게 두고 가장자리 등과 같은 상세정보를 보존하기 위해 신경망 층을 줄여 32×32×256 까지만 컨볼루션 연산을 진행하여 기준 공간 해상도를 진행할 수 있다.For the purpose of improving image quality, the image generator 154 may reduce the neural network layer to perform a convolution operation up to 32 × 32 × 256 in order to preserve detailed information such as edges while maintaining the same number of channels to perform a reference spatial resolution. .

이후, 영상 생성부(154)는 빠른 학습을 위해 residual block에서 입력과 출력의 연결을 통해 영상의 모든 값에 대해서 연산하지 않고 잔차 신호에 대해서만 연산을 하여, 연산속도를 빠르게 하고 깊은 네트워크의 오류 값을 줄여 성능을 개선하는 shortcut 연결을 수행하고, 잔차 블록에 1×1 컨볼루션 연산을 추가하여 차원을 줄여 연산량을 줄여 네트워크 학습속도를 빠르게 수행할 수 있다.After that, the image generator 154 does not operate on all values of the image through the connection of input and output in the residual block for fast learning, but only on the residual signal, thereby speeding up the operation speed and error value of the deep network. It performs a shortcut connection that improves performance by reducing , and adds a 1×1 convolution operation to the residual block to reduce the amount of computation by reducing the dimensionality, thereby speeding up network learning.

영상 복원부(156)는 제2 가시광선 영상의 색 잡음을 제거하기 위해 적외선 영상을 결합하여 혼합 영상으로 복원할 수 있다.The image restoration unit 156 may restore a mixed image by combining infrared images in order to remove color noise of the second visible ray image.

즉, 영상 복원부(156)는 제2 가시광선 영상을 설정된 FPN 모델에 적용하여 공간 해상도 특징을 보정한 후, 적외선 영상을 기반으로 색 잡음을 제거하고, 기 저장된 원본 배경 영상을 추가하여 혼합 영상으로 복원할 수 있다.That is, the image restoration unit 156 corrects spatial resolution characteristics by applying the second visible ray image to the set FPN model, removes color noise based on the infrared image, and adds a pre-stored original background image to create a mixed image. can be restored to

상기 PFN 모델은 상술한 DCGAN의 판별자로 분류될 수 있으며, top-down의 skip connection 단계를 통해 낮은 단계부터 높은 단계의 공간 해상도 특징을 보충할 수 있다.The PFN model can be classified as a discriminator of the above-described DCGAN, and can supplement spatial resolution characteristics from low to high levels through a top-down skip connection step.

영상 복원부(156)는 도 3(b)의 프로세서를 통하여 혼합 영상을 복원하는 딥러닝 네트워크를 나타낸 것으로, 제2 가시광선 영상을 저조도 환경에 대응하는 제1 기준 조도 높은 제2 기준 조도(적정 조도)를 갖는 영상으로 색 복원을 이룰수 있다.The image restoration unit 156 represents a deep learning network that reconstructs a mixed image through the processor of FIG. It is possible to achieve color restoration with an image having illuminance).

마지막으로, 영상 복원부(156)는 제2 가시광선 영상의 색 잡음을 최소화하기 위해 적외선 영상을 활용하여 색상 잡음을 제거하고, 물체가 위치하지 않는 배경 영역을 기 저장된 원본 배경영상으로 대체하여 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.Finally, the image restoration unit 156 removes color noise by using an infrared image in order to minimize color noise in the second visible ray image, and replaces the background area where no object is located with the previously stored original background image to obtain an image image quality can be improved.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 영상 처리 장치에서 복원된 영상을 나타낸 예시도이다.4 and 5 are exemplary diagrams illustrating images restored by the image processing device according to the present invention.

도 4(a)는 혼합 영상을 나타내고, 도 4(b)는 제1 가시광선 영상을 나타내며, 도 4(c)는 적외선 영상을 나타낸다.FIG. 4(a) shows a mixed image, FIG. 4(b) shows a first visible ray image, and FIG. 4(c) shows an infrared image.

즉, 도 4(a)는 저조도 환경에서 이미지 센서(140)에 촬영된 가시광선 영상 및 적외선 영상을 포함하는 혼합 영상을 나타내며, 도 4(b) 및 도 4(c)는 혼합 영상으로부터 각각 가시광선 영상과 적외선 영상을 기계학습을 통해 분리한 영상을 나타낸다.That is, FIG. 4(a) shows a mixed image including a visible ray image and an infrared image captured by the image sensor 140 in a low light environment, and FIGS. It represents an image obtained by separating a ray image and an infrared image through machine learning.

도 5(a)는 종래 방법으로 복원된 혼합 영상이며, 도 5(b)는 본 발명에 따라 복원된 혼합 영상이며, 도 5(c)는 원본 영상을 나타낸다.Fig. 5(a) is a mixed image restored by the conventional method, Fig. 5(b) is a mixed image restored according to the present invention, and Fig. 5(c) shows the original image.

도 5(a)는 복원된 혼합 영상의 경우, 색정보에 대한 복원이 제대로 이루어지지 않으며, 조도 차이를 이용해 조도가 낮은 부분의 색을 복원시켜 주지만, 도 5(b)와 같이 주관점인 저조도 환경에서의 복원은 제대로 이루어지지 않는 것을 알 수 있다. In FIG. 5(a), in the case of the restored mixed image, color information is not properly restored, and the color of the part with low illumination is restored using the difference in illumination. It can be seen that restoration in the environment does not work properly.

도 6는 본 발명에 따른 영상 처리 장치의 동작방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating an operating method of an image processing device according to the present invention.

도 6을 참조하면, 영상 처리 장치(100)Referring to FIG. 6 , the image processing device 100

프로세서(150)는 이미지 센서(140)로부터 상기 가시광선 및 상기 적외선에 의해 생성한 혼합 영상을 입력되면, 상기 혼합 영상에 포함된 제1 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리할 수 있다(S110).When the mixed image generated by the visible light and the infrared light is input from the image sensor 140, the processor 150 may separate the first visible ray image and the infrared image included in the mixed image from each other (S110). .

프로세서(150)는 상기 제1 가시광선 영상을 기계학습 모델에 적용하여, 상기 제1 가시광선 영상보다 조도가 높은 제2 가시광선 영상을 생성할 수 있다(S120).The processor 150 may apply the first visible ray image to a machine learning model to generate a second visible ray image having higher illuminance than the first visible ray image (S120).

이후, 프로세서(150)는 제2 가시광선 영상과 상기 적외선 영상을 통하여 혼합 영상을 복원할 수 있다(S130)Thereafter, the processor 150 may restore a mixed image through the second visible ray image and the infrared image (S130).

즉, 프로세서(150)는 이미지 센서(140)로부터 입력된 가시광선 영상 및 혼합 영상을 반복학습하여, 혼합 영상에 포함된 제1 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리할 수 있다.That is, the processor 150 may repeatedly learn the visible ray image and the mixed image input from the image sensor 140 to separate the first visible ray image and the infrared image included in the mixed image from each other.

여기서, 상기 가시광선 영상은 적외선 영상이 분리된 영상이며, 상기 혼합 영상은 적외선 및 가시광선이 혼합된 영상일 수 있다.Here, the visible ray image may be an image in which an infrared image is separated, and the mixed image may be an image in which infrared and visible ray are mixed.

프로세서(150)는 도 3(a)의 프로세서를 통하여 혼합 영상에서 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리할 수 있다.The processor 150 may separate the visible ray image and the infrared image from the mixed image through the processor of FIG. 3(a).

즉, 도 3(a)은 혼합 영상에서 가시광선 영상 및 적외선 영상을 분리하는 딥러닝 네트워크를 나타낸 것으로, 가시광선 영상 및 적외선 영상에 대해 DCGAN을 적용하여 분리할 수 있다.That is, FIG. 3(a) shows a deep learning network that separates a visible ray image and an infrared image from a mixed image, and DCGAN can be applied to the visible ray image and the infrared image to separate them.

프로세서(150)는 상기 제1 가시광선 영상을 상기 기계학습 모델에 적용하여, 상기 제1 가시광선 영상의 공간 해상도(Spatial Resolution)를 설정된 기준 공간 해상도로 컨볼루션 연산하고, 상기 기준 공간 해상도를 갖는 상기 제1 가시광선 영상의 잔차 신호에 대한 컨볼루션 연산하여 상기 컬러 색상을 복원한 상기 제2 가시광선 영상을 생성할 수 있다.The processor 150 applies the first visible ray image to the machine learning model, performs a convolution operation on the spatial resolution of the first visible ray image with a set reference spatial resolution, and has the reference spatial resolution The second visible ray image obtained by restoring the color may be generated by performing a convolution operation on a residual signal of the first visible ray image.

프로세서(150)는 화질 향상 목적으로 채널의 수는 동일하게 두고 가장자리 등과 같은 상세정보를 보존하기 위해 신경망 층을 줄여 32×32×256 까지만 컨볼루션 연산을 진행하여 기준 공간 해상도를 진행할 수 있다.For the purpose of improving image quality, the processor 150 may perform a convolution operation only up to 32×32×256 by reducing the number of neural network layers to preserve detailed information such as an edge while maintaining the same number of channels to perform a reference spatial resolution.

이후, 프로세서(150)는 빠른 학습을 위해 residual block에서 입력과 출력의 연결을 통해 영상의 모든 값에 대해서 연산하지 않고 잔차 신호에 대해서만 연산을 하여, 연산속도를 빠르게 하고 깊은 네트워크의 오류 값을 줄여 성능을 개선하는 shortcut 연결을 수행하고, 잔차 블록에 1×1 컨볼루션 연산을 추가하여 차원을 줄여 연산량을 줄여 네트워크 학습속도를 빠르게 수행할 수 있다.After that, the processor 150 does not operate on all values of the image through the connection of input and output in the residual block for fast learning, but only on the residual signal, thereby speeding up the operation speed and reducing the error value of the deep network By performing a shortcut connection that improves performance, and by adding a 1×1 convolution operation to the residual block, it is possible to reduce the amount of computation by reducing the dimensionality, thereby speeding up the network learning speed.

프로세서(150)는 제2 가시광선 영상을 설정된 FPN 모델에 적용하여 공간 해상도 특징을 보정한 후, 적외선 영상을 기반으로 색 잡음을 제거하고, 기 저장된 원본 배경 영상을 추가하여 혼합 영상으로 복원할 수 있다.The processor 150 corrects spatial resolution characteristics by applying the second visible ray image to the set FPN model, removes color noise based on the infrared image, and restores the mixed image by adding a pre-stored original background image. there is.

프로세서(150)는 도 3(b)의 프로세서를 통하여 혼합 영상을 복원하는 딥러닝 네트워크를 나타낸 것으로, 제2 가시광선 영상을 저조도 환경에 대응하는 제1 기준 조도보다 높은 제2 기준 조도(적정 조도)를 갖는 영상으로 색 복원을 이룰 수 있다.The processor 150 represents a deep learning network that reconstructs a mixed image through the processor of FIG. 3 (b), and converts a second visible ray image to a second reference illuminance higher than the first reference illuminance corresponding to a low-illuminance environment (optimal illuminance). ), color restoration can be achieved.

마지막으로, 프로세서(150)는 제2 가시광선 영상의 색 잡음을 최소화하기 위해 적외선 영상을 활용하여 색상 잡음을 제거하고, 물체가 위치하지 않는 배경 영역을 기 저장된 원본 배경영상으로 대체하여 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.Finally, the processor 150 removes color noise by using an infrared image in order to minimize color noise in the second visible ray image, and replaces the background area where the object is not located with the original background image stored in the image quality. can improve

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 처리 장치의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도 및 도 8은 도 7에 나타낸 영상 처리 장치의 동작을 나타낸 동작도이다.7 is a control block diagram showing a control configuration of an image processing device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an operation diagram showing an operation of the image processing device shown in FIG. 7 .

도 7 및 도 8을 참조하면, 영상 처리 장치(200)는 렌즈(210), 조도 센서(220), 핫 미러 필터(230), 이미지 센서(240) 및 프로세서(250)를 포함할 수 있다.7 and 8 , the image processing device 200 may include a lens 210, an illuminance sensor 220, a hot mirror filter 230, an image sensor 240, and a processor 250.

실시 예에서, 영상 처리 장치(200)는 저조도 환경 및 고조도 환경의 설정 공간을 촬영할 수 있는 CCTV인 것으로 설명한다.In the embodiment, the image processing device 200 will be described as being a CCTV capable of photographing a set space in a low-light environment and a high-light environment.

여기서, 렌즈(210), 이미지 센서(240) 및 프로세서(250)는 도 1에 나타낸 렌즈(110), 이미지 센서(140) 및 프로세서(150)와 동일한 구성이며, 자세한 설명을 생략한다.Here, the lens 210, the image sensor 240, and the processor 250 have the same configuration as the lens 110, the image sensor 140, and the processor 150 shown in FIG. 1, and detailed descriptions are omitted.

조도 센서(220)는 상기 설정 공간의 주변 조도를 측정할 수 있다. 여기서, 조도 센서(220)는 렌즈(210)와 인접한 부분에 위치할 수 있으며, 영상 처리 장치(200)에 포함되지 않는 별도의 장치로 구현될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.The illuminance sensor 220 may measure ambient illuminance of the setting space. Here, the illuminance sensor 220 may be positioned adjacent to the lens 210 and may be implemented as a separate device not included in the image processing device 200, but is not limited thereto.

핫 미러 필터(Hot mirror filter, 230)는 적외선을 차단하고 가시광선을 통과시킬 수 있다.The hot mirror filter 230 may block infrared rays and pass visible rays.

여기서, 핫 미러 필터(230)는 프로세서(250)의 제어에 따라 이동될 수 있다.Here, the hot mirror filter 230 may be moved under the control of the processor 250 .

즉, 핫 미러 필터(230)는 렌즈(210) 및 이미지 센서(240) 사이에 위치하거나, 렌즈(210) 및 이미지 센서(240) 사이의 위치에서 다른 위치로 이동할 수 있다.That is, the hot mirror filter 230 may be positioned between the lens 210 and the image sensor 240 or moved from a position between the lens 210 and the image sensor 240 to another position.

프로세서(250)는 조도 센서(220)로부터 입력된 주변 조도가 제1 기준 조도를 비교할 수 있다.The processor 250 may compare the ambient illuminance input from the illuminance sensor 220 with the first reference illuminance.

주변 조도가 제1 기준 조도보다 높은 경우, 프로세서(250)는 도 8(a)와 같이, 렌즈(210) 및 이미지 센서(240) 사이에 핫 미러 필터(230)의 위치를 유지할 수 있다.When the peripheral illuminance is higher than the first reference illuminance, the processor 250 may maintain the position of the hot mirror filter 230 between the lens 210 and the image sensor 240, as shown in FIG. 8(a).

또한, 주변 조도가 제1 기준 조도보다 낮은 경우, 프로세서(250)는 저조도 환경으로 판단하여, 도 8(b)와 같이, 렌즈(210) 및 이미지 센서(240) 사이에 위치한 핫 미러 필터(230)를 이동시킬 수 있다.In addition, when the ambient illumination is lower than the first reference illumination, the processor 250 determines that the environment is low, and the hot mirror filter 230 positioned between the lens 210 and the image sensor 240 as shown in FIG. ) can be moved.

이때, 핫 미러 필터(230)의 이동은 렌즈(210) 및 이미지 센서(240) 사이에서 핫 미러 필터(230)를 제거하는 것으로 다른 위치로 이동하는 것을 말한다.At this time, the movement of the hot mirror filter 230 refers to removing the hot mirror filter 230 between the lens 210 and the image sensor 240 and moving it to another position.

프로세서(250)에 포함된 기계 학습부(252)는 이미지 센서(240)로부터 입력된 가시광선 영상 및 혼합 영상을 반복학습하여, 혼합 영상에 포함된 제1 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리할 수 있다.The machine learning unit 252 included in the processor 250 repeatedly learns the visible ray image and the mixed image input from the image sensor 240 to separate the first visible ray image and the infrared image included in the mixed image from each other. can

여기서, 상기 가시광선 영상은 핫 미러 필터(230)에 의해 적외선이 차단되어 가시광선에 의해 생성된 영상이며, 상기 혼합 영상은 핫 미러 필터(230)가 이동되어 적외선 및 가시광선이 혼합된 영상일 수 있다.Here, the visible ray image is an image generated by visible light by blocking infrared rays by the hot mirror filter 230, and the mixed image is an image in which infrared and visible light are mixed by moving the hot mirror filter 230. can

프로세서(250)에 포함된 기계 학습부(252)는 DCGAN(Deep Convolutional Generative Adversarial Networks)으로 기계학습을 수행할 수 있다.The machine learning unit 252 included in the processor 250 may perform machine learning using DCGAN (Deep Convolutional Generative Adversarial Networks).

기계 학습부(252)는 상술한 도 3(a)의 프로세서를 통하여 혼합 영상에서 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리할 수 있다.The machine learning unit 252 may separate the visible ray image and the infrared image from the mixed image through the processor of FIG. 3(a) described above.

프로세서(250)에 포함된 영상 생성부(254)는 상기 제1 가시광선 영상을 기계학습 모델에 적용하여 상기 제2 가시광선 영상을 생성할 수 있다.The image generator 254 included in the processor 250 may generate the second visible ray image by applying the first visible ray image to a machine learning model.

영상 복원부(256)는 제2 가시광선 영상의 색 잡음을 제거하기 위해 적외선 영상을 결합하여 혼합 영상으로 복원할 수 있다.The image restoration unit 256 may restore a mixed image by combining infrared images in order to remove color noise of the second visible ray image.

즉, 영상 복원부(256)는 제2 가시광선 영상을 설정된 FPN 모델에 적용하여 공간 해상도 특징을 보정한 후, 적외선 영상을 기반으로 색 잡음을 제거하고, 기 저장된 원본 배경 영상을 추가하여 혼합 영상으로 복원할 수 있다.That is, the image restoration unit 256 corrects spatial resolution characteristics by applying the second visible ray image to the set FPN model, removes color noise based on the infrared image, and adds a pre-stored original background image to create a mixed image. can be restored to

영상 복원부(256)는 도 3(b)의 프로세서를 통하여 혼합 영상을 복원하는 딥러닝 네트워크를 나타낸 것으로, 제2 가시광선 영상을 제2 기준 조도(적정 조도)를 갖는 영상으로 색 복원을 이룰수 있다.The image restoration unit 256 represents a deep learning network that restores a mixed image through the processor of FIG. 3 (b), and can perform color restoration from a second visible ray image to an image having a second reference illuminance (optimal illuminance). there is.

마지막으로, 영상 복원부(256)는 제2 가시광선 영상의 색 잡음을 최소화하기 위해 적외선 영상을 활용하여 색상 잡음을 제거하고, 물체가 위치하지 않는 배경 영역을 기 저장된 원본 배경영상으로 대체하여 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.Finally, the image restoration unit 256 removes color noise by using an infrared image in order to minimize color noise in the second visible ray image, and replaces the background area where the object is not located with the previously stored original background image to obtain an image image quality can be improved.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the embodiments above are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified with respect to other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to these combinations and variations should be construed as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the above has been described with reference to the embodiments, these are only examples and do not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention belongs can exemplify the above to the extent that does not deviate from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications that have not been made are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.

Claims (11)

렌즈;
상기 렌즈를 통해 입사된 가시광선 및 적외선 중 적어도 하나에 대응하는 영상을 생성하는 이미지 센서;
조도 센서;
상기 조도 센서가 측정한 설정 공간의 주변 조도가 제1 기준 조도보다 높은 경우, 상기 렌즈 및 상기 이미지 센서 사이에 위치하여 적외선을 차단해 상기 이미지 센서가 가시광선 영상을 생성하도록 하고, 상기 조도 센서가 측정한 설정 공간의 주변 조도가 상기 제1 기준 조도보다 낮은 경우, 다른 위치로 이동되어 상기 이미지 센서가 가시광선 영상 및 적외선 영상이 혼합된 혼합 영상을 획득하도록 하는 핫 미러 필터; 및
상기 제1 기준 조도보다 높은 경우에 촬영된 상기 가시광선 영상 및 상기 혼합 영상을 반복학습하여, 상기 혼합 영상에 포함된 제1 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리하고, 상기 제1 가시광선 영상을 설정된 기계학습 모델에 적용하여 상기 제1 기준 조도보다 높은 제2 기준 조도의 제2 가시광선 영상과 상기 적외선 영상을 결합하여 상기 혼합 영상을 복원하는 프로세서; 를 포함하는,
영상 처리 장치.
lens;
an image sensor generating an image corresponding to at least one of visible light and infrared light incident through the lens;
light sensor;
When the ambient illuminance of the set space measured by the illuminance sensor is higher than the first reference illuminance, it is located between the lens and the image sensor to block infrared rays so that the image sensor generates a visible ray image, and the illuminance sensor a hot mirror filter that is moved to a different location when the measured ambient illumination of the setting space is lower than the first reference illumination, and allows the image sensor to obtain a mixed image of a visible ray image and an infrared image; and
Iteratively learns the visible ray image and the mixed image captured when the illuminance is higher than the first reference level, separates the first visible ray image and the infrared image included in the mixed image from each other, and obtains the first visible ray image. a processor for restoring the mixed image by applying a set machine learning model to combine a second visible ray image having a second reference illuminance higher than the first reference illuminance and the infrared image; including,
image processing device.
제 1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 혼합 영상을 기계학습하여 상기 제1 가시광선 영상 및 상기 적외선 영상으로 서로 분리하는 기계 학습부;
상기 제1 가시광선 영상을 상기 기계학습 모델에 적용하여 상기 제2 가시광선 영상을 생성하는 영상 생성부; 및
상기 제2 가시광선 영상의 색 잡음을 제거하기 위해 상기 적외선 영상을 결합하여 상기 혼합 영상으로 복원하는 영상 복원부를 포함하는,
영상 처리 장치.
According to claim 1,
the processor,
a machine learning unit which performs machine learning on the mixed image and separates the first visible ray image and the infrared image from each other;
an image generating unit generating the second visible ray image by applying the first visible ray image to the machine learning model; and
And an image restoration unit for restoring the mixed image by combining the infrared image to remove color noise of the second visible ray image.
image processing device.
제 2 항에 있어서,
상기 기계 학습부는,
DCGAN(Deep Convolutional Generative Adversarial Networks)으로 기계학습하는,
영상 처리 장치.
According to claim 2,
The machine learning unit,
Machine learning with DCGAN (Deep Convolutional Generative Adversarial Networks),
image processing device.
삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 영상 생성부는,
상기 제1 가시광선 영상을 상기 기계학습 모델에 적용하여, 상기 제1 가시광선 영상의 공간 해상도(Spatial Resolution)를 설정된 기준 공간 해상도로 컨볼루션 연산하고, 상기 기준 공간 해상도를 갖는 상기 제1 가시광선 영상의 잔차 신호에 대한 컨볼루션 연산하여 컬러 색상을 복원한 상기 제2 가시광선 영상을 생성하는,
영상 처리 장치.
According to claim 2,
The video generator,
The first visible ray image is applied to the machine learning model, a spatial resolution of the first visible ray image is convoluted with a set reference spatial resolution, and the first visible ray image having the reference spatial resolution Generating the second visible ray image in which the color is restored by performing a convolution operation on the residual signal of the image,
image processing device.
제 2 항에 있어서,
상기 영상 복원부는,
상기 제2 가시광선 영상을 FPN 모델에 적용하여 공간 해상도 특징을 보정한 후, 상기 적외선 영상을 기반으로 상기 색 잡음을 제거하고, 기 저장된 원본 배경 영상을 추가하여 상기 혼합 영상으로 복원하는,
영상 처리 장치.
According to claim 2,
The image restoration unit,
Applying the second visible ray image to the FPN model to correct the spatial resolution characteristics, removing the color noise based on the infrared image, and adding a pre-stored original background image to restore the mixed image,
image processing device.
프로세서가, 조도 센서가 측정한 설정 공간의 주변 조도가 제1 기준 조도보다 높은 경우, 렌즈 및 이미지 센서 사이에 핫 미러 필터를 위치시켜 적외선을 차단해 상기 이미지 센서가 가시광선 영상을 생성하도록 하고, 상기 조도 센서가 측정한 설정 공간의 주변 조도가 상기 제1 기준 조도보다 낮은 경우, 상기 핫 미러 필터를 다른 위치로 이동시켜 상기 이미지 센서가 가시광선 영상 및 적외선 영상이 혼합된 혼합 영상을 획득하도록 하는 영상 획득 단계;
상기 제1 기준 조도보다 높은 경우에 촬영된 가시광선 영상 및 상기 혼합 영상을 반복학습하여, 상기 혼합 영상에 포함된 제1 가시광선 영상 및 적외선 영상을 서로 분리하는 단계;
상기 제1 가시광선 영상을 기계학습 모델에 적용하여, 상기 제1 가시광선 영상보다 조도가 높은 제2 가시광선 영상을 생성하는 단계; 및
상기 제2 가시광선 영상과 상기 적외선 영상을 통하여 상기 혼합 영상을 복원하는 단계를 포함하는,
영상 처리 장치의 동작방법.
When the peripheral illuminance of the set space measured by the illuminance sensor is higher than the first reference illuminance, the processor places a hot mirror filter between the lens and the image sensor to block infrared rays so that the image sensor generates a visible ray image; When the ambient illuminance of the setting space measured by the illuminance sensor is lower than the first reference illuminance, the hot mirror filter is moved to another position so that the image sensor acquires a mixed image in which visible ray images and infrared images are mixed. image acquisition step;
separating a first visible ray image and an infrared image included in the mixed image by iteratively learning the visible ray image and the mixed image captured when the illuminance is higher than the first reference level;
generating a second visible ray image having higher illuminance than the first visible ray image by applying the first visible ray image to a machine learning model; and
Restoring the mixed image through the second visible ray image and the infrared image,
A method of operating an image processing device.
삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 서로 분리하는 단계는,
DCGAN(Deep Convolutional Generative Adversarial Networks)으로 기계학습하는,
영상 처리 장치의 동작방법.
According to claim 7,
The step of separating from each other,
Machine learning with DCGAN (Deep Convolutional Generative Adversarial Networks),
A method of operating an image processing device.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 가시광선 영상을 생성하는 단계는,
상기 제1 가시광선 영상의 공간 해상도(Spatial Resolution)를 설정된 기준 공간 해상도로 컨볼루션 연산하고, 상기 기준 공간 해상도를 갖는 상기 제1 가시광선 영상의 잔차 신호에 대한 컨볼루션 연산하여 컬러 색상을 복원한 상기 제2 가시광선 영상을 생성하는,
영상 처리 장치의 동작방법.
According to claim 7,
Generating the second visible ray image,
A convolution operation is performed on the spatial resolution of the first visible ray image with a set reference spatial resolution, and a convolution operation is performed on a residual signal of the first visible ray image having the reference spatial resolution to restore color. generating the second visible ray image;
A method of operating an image processing device.
제 10 항에 있어서,
상기 혼합 영상을 복원하는 단계는,
상기 제2 가시광선 영상을 FPN 모델에 적용하여 공간 해상도 특징을 보정한 후, 상기 적외선 영상을 기반으로 색 잡음을 제거하고, 기 저장된 원본 배경 영상을 추가하여 상기 혼합 영상으로 복원하는,
영상 처리 장치의 동작방법.
According to claim 10,
Restoring the mixed image,
Applying the second visible ray image to the FPN model to correct the spatial resolution characteristics, removing color noise based on the infrared image, and restoring the mixed image by adding a pre-stored original background image,
A method of operating an image processing device.
KR1020210166020A 2021-11-26 2021-11-26 Image processing apparatus and the operating method KR102552761B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210166020A KR102552761B1 (en) 2021-11-26 2021-11-26 Image processing apparatus and the operating method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210166020A KR102552761B1 (en) 2021-11-26 2021-11-26 Image processing apparatus and the operating method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230078339A KR20230078339A (en) 2023-06-02
KR102552761B1 true KR102552761B1 (en) 2023-07-06

Family

ID=86755692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210166020A KR102552761B1 (en) 2021-11-26 2021-11-26 Image processing apparatus and the operating method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102552761B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102047977B1 (en) * 2019-08-21 2019-11-22 주식회사 인포웍스 System and method for fusion eo/ir image based on deep neural network algorithm

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102047977B1 (en) * 2019-08-21 2019-11-22 주식회사 인포웍스 System and method for fusion eo/ir image based on deep neural network algorithm

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Minglu Zhang ET AL, Low-Illumination Image Enhancement in the Space Environment Based on the DC-WGAN Algorithm, Sensors 2021, Page 1-18, 4 Jan. 2021(2021.01.04.) 1부.*
Tsung-Yi Lin ET AL, Feature Pyramid Networks for Object Detection, 2017 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), Page 1-10, 19, Apr. 2017(2017.04.19.) 1부.*
오교혁 외 2인, CCTV 환경 저조도 영상의 GAN 기반 가시광선-적외선 영상 분리 및 복원, 한국방송·미디어공학회 추계학술대회, Page 181-182, Nov. 2019(2019.11.30.) 1부.*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230078339A (en) 2023-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10136107B2 (en) Imaging systems with visible light sensitive pixels and infrared light sensitive pixels
EP2775719B1 (en) Image processing device, image pickup apparatus, and storage medium storing image processing program
TWI722283B (en) Multiplexed high dynamic range images
US10171757B2 (en) Image capturing device, image capturing method, coded infrared cut filter, and coded particular color cut filter
US9438827B2 (en) Imaging systems and methods for generating binned high-dynamic-range images
US8411176B2 (en) Image input device
JP7372034B2 (en) Imaging device and image processing device
US20080278591A1 (en) Method and apparatus for improving low-light performance for small pixel image sensors
CN111083404B (en) Viewing cone and rod bimodal bionic vision sensor
US9007488B2 (en) Systems and methods for generating interpolated high-dynamic-range images
US8564688B2 (en) Methods, systems and apparatuses for white balance calibration
US8031243B2 (en) Apparatus, method, and medium for generating image
JP2008099218A (en) Target detector
Wang et al. Stereoscopic dark flash for low-light photography
US9497427B2 (en) Method and apparatus for image flare mitigation
US20210125318A1 (en) Image processing method and apparatus
KR102552761B1 (en) Image processing apparatus and the operating method
US20230247308A1 (en) Image processing method, camera assembly and mobile terminal
US10593717B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, and imaging apparatus
US20200077006A1 (en) Image processing method and imaging device
EP3688977B1 (en) Generating a monochrome image
KR20190100833A (en) Apparatus for generating high dynamic range image
JP2012010141A (en) Image processing apparatus
JP6696596B2 (en) Image processing system, imaging device, image processing method and program
CN109447925B (en) Image processing method and device, storage medium and electronic equipment

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant