KR102651634B1 - 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치가 개시된다. 본 발명의 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치는 적외선을 선택적으로 투과시켜 열화상 카메라와 가시광선 카메라 각각을 통해 동일한 패턴의 이미지가 나타나도록 형성되는 플레이트; 및 적외선을 방출시켜 상기 플레이트에 적외선을 전달하는 적외선 전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치{PATTERN FORMING APPARATUS FOR IMAGE CALIBRATION}
본 발명은 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열영상 카메라와 가시광선 카메라의 영상 캘리브레이션을 위한 패턴을 형성하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 파장이 가시광선보다 길고 전파보다 짧은 전자파를 적외선이라 한다. 온도를 가지고 있는 모든 물체는 그 온도에 대응하는 복사에너지를 방출하게 된다. 열영상 카메라는 방출된 복사에너지의 양을 검출소자를 통해 측정하여 검출된 복사에너지의 양과 온도의 상관관계로부터 물체의 온도 화상을 제공한다. 가시광 카메라는 흔히 일반적으로 사용되고 있는 CCD/CMOS 카메라로서, 태양, 조명 등의 외부 광원이 물체의 표면에 반사되어 카메라의 렌즈를 통해 들어오는 빛을 촬상하여 그 이미지를 제공한다.
열영상 카메라와 가시광선 카메라 방식은 모두 렌즈를 이용하여 이미지 소자에 촬상한다는 점이 같으나, 결과 이미지나 사용 파장대 등은 서로 다르다. 또한 렌즈가 부착된 카메라로부터 획득한 영상은 렌즈 특성 및 초점 거리와 같은 복합 요인으로 인하여 렌즈 중심에서부터 멀어질수록 방사 왜곡(radial distortion)이 더욱 심한 형태로 나타난다.
방사 왜곡을 가진 렌즈로 영상을 얻을 경우, 특히 배럴 왜곡을 가진 렌즈의 경우에는 직선이 왜곡으로 인하여 바깥쪽으로 볼록 나온 곡선(curve)으로 나타나고, 핀쿠션 왜곡을 가진 렌즈의 경우에는 중심을 향해 들어간 곡선 형태로 나타나게 된다. 이러한 왜곡 현상으로 인하여 카메라로부터 얻어진 영상은 다양한 영상처리 및 측정 분야에 응용하기 위해 소정의 알고리즘을 통해 캘리브레이션하여 사용하여야 한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2019-0028889호(2019.03.20)의 '일반 영상 카메라와 열화상 카메라의 동시 캘리브레이션이 가능한 플레이트'에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 목적은 열영상 카메라와 가시광선 카메라의 영상 캘리브레이션을 위한 패턴을 형성하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치는 적외선을 선택적으로 투과시켜 열화상 카메라와 가시광선 카메라 각각을 통해 동일한 패턴의 이미지가 나타나도록 형성되는 플레이트; 및 적외선을 방출시켜 상기 플레이트에 적외선을 전달하는 적외선 전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 적외선 전달부는 적외선을 방출하는 적외선 방출부; 및 상기 적외선 방출부에서 방출된 적외선을 반사시켜 상기 플레이트의 직후방으로 전달되도록 하는 반사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 반사부는 상기 적외선 방출부에서 방출된 적외선을 반사시키기 위한 거울 또는 반사필름인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 적외선 전달부는 상기 적외선 방출부의 열이 상기 플레이트로 전달되지 않도록 차단하는 단열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 플레이트는 하우징부; 상기 하우징부 내부에 격자무늬가 형성되도록 배치되는 복수 개의 적외선 차단부; 및 상기 적외선 차단부 사이에 형성되어 가시광선과 적외선을 투과시키는 광 투과부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 적외선 차단부는 상기 적외선 차단부로부터 방출된 적외선을 반사시키는 적외선 반사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 적외선 차단부는 검정색으로 도색된 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 적외선 차단부에 송풍하여 상기 적외선 차단부의 열을 저감시키는 송풍부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 플레이트에 가시광선을 전달하는 가시광선 전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 가시광선 전달부는 상기 플레이트의 직후방에 설치되어 가시광선을 방출하는 가시광선 방출부; 및 상기 반사판에 설치되어 상기 가시광선 방출부로부터 방출된 가시광선을 투과시켜 상기 플레이트로 전달되도록 하는 가시광선 투과부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치는 열영상 카메라와 가시광선 카메라의 영상 캘리브레이션을 위한 패턴을 형성하여 가시광선 카메라와 열영상 카메라의 융합 카메라 시스템의 캘리브레이션에 효과적으로 사용될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 캘리브레이션 패턴 형성 장치의 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플레이트의 평면도이다.
도 3 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 캘리브레이션 패턴 형성 장치의 구성도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 캘리브레이션 패턴 형성 장치의 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플레이트의 평면도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 캘리브레이션 패턴 형성 장치는 플레이트(20) 및 적외선 전달부(10)를 포함한다.
적외선 전달부(10)는 플레이트(20)와 이격 배치되어 적외선을 방출하며, 방출된 적외선을 플레이트(20)에 적외선을 전달한다.
플레이트(20)는 적외선을 선택적으로 투과시켜 열영상 카메라(50)와 가시광선 카메라(40) 각각을 통해 동일한 패턴의 이미지가 나타나도록 형성된다.
플레이트(20)는 열영상 카메라와(50) 가시광선 카메라(50)의 영상 캘리브레이션에 공통적으로 사용될 수 있다. 플레이트(20)에 대해서는 후술한다.
가시광선 카메라(40)와 열영상 카메라(50)는 플레이트(20)의 전방에 배치되어 플레이트(20)를 촬영한다. 가시광선 카메라(40)와 열영상 카메라(50)에 의해 촬영된 영상은 동일한 패턴으로 나타나게 된다. 이에 대해서는 후술한다.
적외선 전달부(10)는 적외선 방출부(11), 반사부(12) 및 단열부(13)를 포함한다.
적외선 방출부(11)는 적외선을 방출한다. 적외선 방출부(11)는 열을 방출하면서 적외선이 포함된 광을 방출한다.
반사부(12)는 적외선 방출부(11)에서 방출된 적외선을 반사시켜 플레이트(20)의 직후방으로 전달되도록 한다.
즉, 반사부(12)는 플레이트(20)의 후방에 배치될 수 있으며, 적외선 방출부(11)에 의해 방출된 적외선을 반사시켜 플레이트(20)의 후방에 전달될 수 있도록 한다. 이를 위해, 반사부(12)는 플레이트(20)의 위치와 적외선 방출부(11)의 위치에 따라 다양한 각도와 크기로 제작될 수 있다.
반사부(12)는 적외선을 반사시키기 위한 거울이나 반사필름일 수 있다. 반사부(12)는 적외선을 반사시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.
단열부(13)는 적외선 방출부(11)의 열이 플레이트(20)로 전달되지 않도록 차단한다.
적외선 방출부(11)의 열이 플레이트(20)에 전달되면, 열영상 카메라(50)에 의해 각각 촬영된 이미지에는 플레이트(20)의 고유한 패턴이 명확하게 나타나지 않는다. 즉, 적외선 방출부(11)의 열이 플레이트(20)에 전달되는 경우, 열영상 카메라(50)에 의해 촬영된 이미지에 나타나는 플레이트(20)의 패턴이 열에 의해 왜곡되거나 비정상적인 형태로 나타날 수 있다. 이를 방지하기 위해, 단열부(13)는 적외선 방출부(11)의 열이 플레이트(20)에 전달되지 않도록 한다.
단열부(13)는 적외선 방출부(11)의 열이 플레이트(20)에 전달되지 않도록 하기 위한 다양한 형태와 재질로 제작될 수 있으며 특별히 한정되는 것은 아니다.
플레이트(20)는 적외선을 선택적으로 투과시켜 열영상 카메라(50)와 가시광선 카메라(40) 각각을 통해 동일한 패턴의 이미지가 나타나도록 형성된다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 플레이트(20)는 하우징부(21), 적외선 차단부(22) 및 광 투과부(23)를 포함한다.
하우징부(21)는 플레이트(20)의 외곽을 형성한다. 하우징부(21)는 그 중심이 사각형 형태로 관통 형성되는 사각 판형으로 제작될 수 있다.
본 실시예에서는 하우징부(21)가 사각 판형으로 형성되는 것을 예시로 설명하였으나, 하우징부(21)의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니다.
적외선 차단부(22)는 복수 개가 구비되며 하우징부(21) 내부에 설치된다.
적외선 차단부(22)는 하우징부(21) 내부에 격자무늬가 형성되도록 배치될 수 있다. 즉, 플레이트(20)가 격자 무늬로 형성될 수 있도록 적외선 차단부(22)는 서로 간에 동일한 간격을 두고 배치될 수 있다. 적외선 차단부(22) 간의 거리는 서로 동일하다.
여기서, 적외선 차단부(22)의 크기 및 적외선 차단부(22) 간의 거리는 특별히 한정되는 것은 아니다.
적외선 차단부(22)는 플레이트 반사부(222) 및 방열판(221)을 포함한다.
플레이트 반사부(222)와 방열판(221)은 서로 적층되게 형성된다. 플레이트 반사부(222)는 반사부(12) 측에 배치되고 방열판(221)은 가시광선 카메라(40)와 열영상 카메라(50) 측에 배치될 수 있다.
플레이트 반사부(222)는 적외선 방출부(11)로부터 방출되어 반사부(12)에 의해 반사된 적외선을 차단한다.
플레이트 반사부(222)로는 적외선을 반사시키기 위한 금속 코일 등이 채용될 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다.
방열판(221)은 플레이트 반사부(222)에서 발생된 열을 방열시킨다. 플레이트 반사부(222)가 적외선을 반사시키는 과정에서, 플레이트 반사부(222)에는 열이 발생될 수 있다. 이 경우, 열영상 카메라(50)에 의해 촬영된 이미지의 패턴이 불명확하게 나타날 수 있다.
따라서, 방열판(221)은 플레이트 반사부(222)에서 발생된 열을 방열시킴으로써, 열영상 카메라(50)에 의해 촬영된 이미지의 패턴이 명확하게 나타날 수 있도록 한다.
또한, 방열판(221)은 검정색으로 도색된다. 방열판(221)이 검정색으로 도색됨에 따라, 패턴 내 적외선 차단부(22)와 광 투과부(23)가 서로 구분할 수 있다.
광 투과부(23)는 적외선 차단부(22) 사이에 형성되어 가시광선과 적외선을 투과시킨다.
광 투과부(23)는 적외선 차단부(22) 사이에 관통 형성되는 홀 형태로 형성되거나, 또는 적외선 차단부(22) 사이에서 가시광선과 적외선을 투과시키는 투명재질의 필름이 채용될 수 있다.
송풍부(60)는 적외선 차단부(22)에 송풍하여 적외선 차단부(22)의 열을 저감시킨다.
플레이트 반사부(222)는 적외선을 반사시키는 과정에서 온도가 증가할 수 있다. 이에 송풍부(60)는 플레이트 반사부(222)에 송풍하여 적외선 차단부(22)의 열을 저감시킨다. 이에 따라 열영상 카메라(50)에 의해 촬영된 이미지의 패턴이 명확하게 나타날 수 있도록 한다.
가시광선 카메라(40)와 플레이트(20)의 전방에 배치되어 플레이트(20)를 촬영한다.
열영상 카메라(50)는 플레이트(20)의 전방에 배치되어 플레이트(20)의 촬영한다.
가시광선 카메라(40)와 열영상 카메라(50)에 의해 촬영된 영상은 동일한 패턴으로 나타나게 된다.
즉, 가시광선 카메라(40)와 열영상 카메라(50)에 의해 촬영되는 경우, 광 투과부(23)를 통해 가시광선과 적외선이 투과된다.
이때, 광 투과부(23)(도 2의 흰색 부분)로 가시광선과 적외선이 모두 투과되므로, 가시광선 카메라(40)와 열영상 카메라(50)에 의해 촬영된 이미지에서는 모두 흰색으로 나타난다.
또한, 적외선 차단부(22)(도 2의 검은 색 부분)로는 적외선이 투과되지 않고 방열판(221)이 검정색으로 도색되므로, 열영상 카메라(50)와 가시광선 카메라(40)에 의해 촬영된 이미지에서는 모두 검은 색으로 나타난다.
즉, 열영상 카메라(50)와 가시광선 카메라(40)를 통해 플레이트(20)를 촬영하는 경우, 각각의 이미지에는 동일한 패턴이 나타나게 되고, 이를 토대로 열영상 카메라(50)와 가시광선 카메라(40)의 이미지를 캘리브레이션할 수 있게 된다.
도 3 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 캘리브레이션 패턴 형성 장치의 구성도이다.
도 3 을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 캘리브레이션 패턴 형성 장치는 플레이트(20), 적외선 전달부(10) 및 가시광선 전달부(30)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 캘리브레이션 패턴 형성 장치에서, 플레이트(20) 및 적외선 전달부(10)는 상기한 제1 실시예와 동일하므로 동일한 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.
가시광선 전달부(30)는 가시광선 방출부(31) 및 가시광선 투과부(32)를 포함한다.
가시광선 방출부(31)는 플레이트(20)의 직후방에 설치되어 가시광선을 방출한다.
가시광선 방출부(31)는 LED(Light Emitting Diode) 램프 등이 채용될 수 있으며 특별히 한정되는 것은 아니다.
가시광선 투과부(32)는 가시광선 방출부(31)로부터 방출된 가시광선을 투과시켜 플레이트(20)로 전달되도록 한다.
가시광선 투과부(32)는 상기한 반사부(12)의 후면에 설치될 수 있다. 이 경우에는 반사부(12)가 적외선을 반사시키면서 가시광선을 투과시키는 적외선 반사필름이 채용될 수 있다.
일 예로, 가시광선 투과부(32)는 거울이 채용될 수 있으며 특별히 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 적외선 차단부(22)가 플레이트 반사부(222) 및 방열판(221)을 구비하는 것을 예시로 설명하였으나, 방열판(221)만을 구비하는 것도 가능하다.
예컨대, 방열판(221)이 방열기능을 구비하면서도 적외선을 차단할 수 있으면 별도로 적외선 차단부(22)를 반드시 필요로 하는 것은 아니며, 방열부의 재질이나 특성 또는 적외선 차단 기능에 따라 적외선 차단부(22)가 선택적으로 채용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치는 열영상 카메라와 가시광선 카메라의 영상 캘리브레이션을 위한 패턴을 형성하여 가시광선 카메라와 열영상 카메라의 융합 카메라 시스템의 캘리브레이션에 효과적으로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 적외선 전달부 11: 적외선 방출부
12: 반사부 13: 단열부
20: 플레이트 21: 하우징부
22: 적외선 차단부 221: 방열판
222: 플레이트 반사부 23: 광 투과부
30: 가시광선 전달부 31: 가시광선 방출부
32: 가시광선 투과부 40: 가시광선 카메라
50: 열영상 카메라 60: 송풍부

Claims (10)

  1. 적외선을 선택적으로 투과시켜 열영상 카메라와 가시광선 카메라 각각을 통해 동일한 패턴의 이미지가 나타나도록 형성되는 플레이트; 및
    적외선을 방출시켜 상기 플레이트에 적외선을 전달하는 적외선 전달부를 포함하고,
    상기 플레이트를 투과한 적외선이 상기 열영상 카메라에 입력되며,
    상기 적외선 전달부는 적외선을 방출하는 적외선 방출부; 및 상기 적외선 방출부에서 방출된 적외선을 상기 플레이트를 향해 반사시키는 반사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 반사부는
    상기 적외선 방출부에서 방출된 적외선을 반사시키기 위한 거울 또는 반사필름인 것을 특징으로 하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 적외선 전달부는
    상기 적외선 방출부의 열이 상기 플레이트로 전달되지 않도록 차단하는 단열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트는
    하우징부;
    상기 하우징부 내부에 격자무늬가 형성되도록 배치되는 복수 개의 적외선 차단부; 및
    상기 하우징부 내부에 형성되어 가시광선과 적외선을 투과시키는 광 투과부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 적외선 차단부는
    상기 적외선 전달부로부터 방출된 적외선을 반사시키는 적외선 반사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 적외선 차단부는
    검정색으로 도색된 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 적외선 차단부에 송풍하여 상기 적외선 차단부의 열을 저감시키는 송풍부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트에 가시광선을 전달하는 가시광선 전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 가시광선 전달부는
    상기 플레이트의 직후방에 설치되어 가시광선을 방출하는 가시광선 방출부; 및
    상기 반사부에 설치되어 상기 가시광선 방출부로부터 방출된 가시광선을 투과시켜 상기 플레이트로 전달되도록 하는 가시광선 투과부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 캘리브레이션용 패턴 형성 장치.

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JP2008202971A (ja) 2007-02-16 2008-09-04 Ihi Corp 赤外線カメラ調整装置及び赤外線カメラ調整方法
KR101806045B1 (ko) * 2016-10-17 2017-12-07 한국기초과학지원연구원 적외선 및 가시광 카메라의 실시간 이미지 합성 장치 및 그 제어 방법

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