KR20090092660A - Ccd 영상으로 보정하는 나노구조 반도체 소자를 이용한 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 제안하는 CCD 영상으로 보정하는 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치는 옷 속에 총이나 칼 등의 금속 무기는 물론 플라스틱 폭약이나 마약 등을 은닉한 사람이 검색대를 지나가면 각각의 물체가 방사하는 밀리미터파를 감지하여 영상으로 구성하는 장치이다. 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치는 인체 및 각 물체에서 발산하는 밀리미터파를 수동적으로 감지하여 영상을 구성하기 때문에 인체에 전혀 영향을 주지 않는다. 또한, 기존의 소프트 엑스레이 감지 장치는 옷 속의 인체를 선명하게 표현하여 개인의 인권에 대한 침해의 우려가 있고 검색 시 인체에 엑스레이를 주사하므로 건강에 미치는 영향을 유려하게 되지만, 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치는 검색장치로서 활용하고자 하는 밀리미터파 영상이 은익 물체의 감지에만 적합하여 인권 침해에 대한 논란의 소지가 없으며, 물체가 스스로 방사하는 밀리미터파를 감지하므로 인체에 대한 영향을 우려하지 않아도 된다는 큰 장점을 가지고 있다.

Description

CCD 영상으로 보정하는 나노구조 반도체 소자를 이용한 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치 {Passive millimeter wave system with nanostructure semiconductor devices for detecting concealed objects calibrated by CCD image}

1) 본 발명은 은닉 물체 검색을 위한 수동 밀리미터파 영상을 획득하는데 있어서, 수동 밀리미터파 영상과 CCD 영상을 비교하여 밀리미터파 파장에 따른 수동 밀리미터파 영상 선명도의 근본적인 한계를 극복하여 보다 정확한 영상을 통한 은닉 물체 검색 시스템을 구현할 수 있다.

2) 밀리미터파 영상과 CCD영상을 비교하여 은닉 물체를 소지한 위치로 의심되는 부분을 마이크로프로세서에서 안테나의 빔을 조정하는 beamforming 기법을 수행하여 의심되는 부분의 밀리미터파 영상을 재구성하고 이를 CCD영상으로 보정하여 보다 선명한 밀리미터파 영상을 출력한다.

3) 각각 독립적으로 동작하는 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈에서 나오는 신호를 디지털 신호처리 프로세서에서 재구성하고 이를 CCD 영상과 비교하여 영상을 보정하는 방법으로 실시간 수동 밀리미터파 동영상 시스템을 구현하는데 있어서 기존의 수동 밀리미터파 영상 시스템에서 획득 가능한 영상보다 선명한 영상을 획득할 수 있으며 필요에 따라 시스템에 적외선 카메라 등을 장착하는 것으로 보다 정확하고 선명한 밀리미터파 영상을 구현할 수 있으며, 각각의 모듈이 독립적으로 동작하기 때문에 신호 획득 부분의 고장 등의 경우 시스템 전체의 동작 불능을 피할 수 있으며, 수리에 있어서도 신호 획득 부분 전체의 교체가 아닌 개별 모듈을 교체함으로써, 시스템의 유지 보수가 보다 간편한 것이 기존의 밀리미터파 이미지 시스템이 가지고 있지 못한 본 발명의 장점이다.

기존의 밀리미터파 이미지 시스템은 렌즈 또는 기타의 방법을 통하여 맺혀진 물체의 상을 이미지 센서가 주사하여 신호를 획득하고, 이를 하나의 영상으로 구성하는 방법을 사용하며, 영상 선명도의 근본적인 한계를 내포하고 있었다.

본 발명은 밀리미터 이미지 센서 모듈을 검색대에 부착하고, 이를 통하여 검색대를 통과하는 사람이 검색대를 통과하는 동안 인체로부터 방출되는 밀리미터파를 획득하고 더불어 CCD를 통하여 획득한 영상과 비교하여 무기 은닉이 의심되는 부분을 마이크로프로세서에서 안테나의 빔을 조정하는 beamforming 기법을 수행하여 밀리미터파 영상을 재구성하고 이를 CCD 영상으로 보정하여 획득한 수동 밀리미터파 신호를 재구성, 전체 영상으로 출력하고 보정하지 않은 밀리미터파 영상과 CCD 영상을 동시에 소형으로 출력한다. 또한 적외선 카메라를 추가하여 다양한 영상 시스템으로 확장이 가능한 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

밀리미터파 영상과 CCD영상을 비교하여 은닉 물체를 소지한 위치로 의심되는 부분을 마이크로프로세서에서 안테나의 빔을 조정하는 beamforming 기법을 수행하여 의심되는 부분의 밀리미터파 영상을 재구성하고 이를 CCD영상으로 보정하여 보다 선명한 밀리미터파 영상을 출력할 수 있다.

각각 독립적으로 동작하는 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈에서 나오는 신호를 디지털 신호처리 프로세서에서 재구성하고 이를 CCD 영상과 비교하여 영상을 보정하는 방법으로 실시간 수동 밀리미터파 동영상 시스템을 구현하는데 있어서 기존의 수동 밀리미터파 영상 시스템에서 획득 가능한 영상보다 선명한 영상을 획득할 수 있으며 필요에 따라 시스템에 적외선 카메라 등을 장착하는 것으로 보다 정확하고 선명한 밀리미터파 영상을 구현하여 기존 기술의 선명도 한계를 극복할 수 있다.

1. 본 발명에서 제안하는 실시간 영상 시스템으로 확장이 가능한 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치는 옷 속에 총이나 칼 등의 금속 무기는 물론 플라스틱 폭약이나 마약 등을 은닉한 사람이 검색대를 지나가면 각각의 물체가 방사하는 밀리미터파를 감지하여 영상으로 구성하는 장치이다. 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치는 인체 및 각 물체에서 발산하는 밀리미터파를 수동적으로 감지하여 영상을 구성하기 때문에 인체에 전혀 영향을 주지 않는다. 또한, 기존의 소프트 엑스레이 감지 장치는 옷 속의 인체를 선명하게 표현하여 개인의 인권에 대한 침해의 우려가 있고 검색 시 인체에 엑스레이를 주사하므로 건강에 미치는 영향을 유려하게 되지만, 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치는 검색장치로서 활용하고자 하는 밀리미터파 영상이 은익 물체의 감지에만 적합하여 인권 침해에 대한 논란의 소지가 없다.

2. 본 발명의 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치는 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치는 밀리미터 이미지 센서 모듈을 검색대에 부착하고, 이를 통하여 검색대를 통과하는 사람이 검색대를 통과하는 동안 인체로부터 방출되는 밀리미터파를 획득하고 이를 영상으로 구성하고 이를 CCD 카메라에 의한 영상과 비교한 후 무기 은닉의 의심이 되는 경우 beamforming 기법을 수행하여 보정한 수동 밀리미터파 신호를 재구성, CCD 영상과 혼합하여 최종 영상으로 출력한다.

실시간 수동 밀리미터파 영상 시스템을 구현하려면, 위와 같이 CCD 카메라가 병행 장착된 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치를 물체의 이동방향에 배치하여 검색대를 통과하는 동안에 획득한 밀리미터파 영상과 CCD 카메라 영상을 디지털 신호처리 프로세서에서 혼합하여 디스플레이하도록 처리하므로서 보다 선명한 수동 밀리미터파 실시간 동영상을 모니터에 구현할 수 있다.

도 1. 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈을 수직하게 설치한 검색 시스템의 구성도

도 2. 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈을 수평하게 설치한 검색 시스템의 구성도

도 3. 렌즈를 사용하여 밀리미터파를 집속하는 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈

도 4. 카세그레인 안테나를 사용하여 안테나 개구면에 평행한 밀리미터파만을 수신하는 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈

수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치는 밀리미터 이미지 센서 모듈을 검색대에 부착하고, 이를 통하여 검색대를 통과하는 사람이 검색대를 통과하는 동안 인체로부터 방출되는 밀리미터파를 획득하며 CCD 카메라에 의한 영상을 통하여 비교한 후 의심이 되는 경우 beamforming 기법을 수행하여 보정한 수동 밀리미터파 신호를 재구성, CCD 영상과 믹싱하여 전체 영상으로 출력한다.

도 1은 실시간 영상 시스템으로 확장이 가능한 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치의 구성도이다.

시스템은 일련의 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈, 그리고 이들로부터 나오는 직류전압을 증폭하는 증폭부, 증폭된 직류 전압을 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 이용해서 디지털 신호로 변환하는 변환부, 물체의 이동을 감지하고 정해진 위치를 통과하는 물체로부터 방사되는 밀리미터파 신호를 획득하도록 신호를 주는 이동감지부, CCD 영상을 획득하는 CCD 카메라, 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈이 획득한 신호를 CCD 영상과 연동하여 재구성하고 의심이 되는 부분을 beamforming 기법을 수행하여 수동 밀리미터파 신호를 보정한 후 CCD 영상과 혼합하여 영상을 재구성하는 디지털 신호 처리 프로세서, 그리고 이를 영상으로 출력하는 모니터로 구성되어 있다. 시스템을 구성하고 있는 각 부분은 다음과 같은 역할을 수행한다.

밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈은 온도에 따라 방출되는 밀리미터파 신호를 렌즈가 부착된 안테나 또는 평행 밀리미터파 수신 카세그레인 안테나에서 수신하고, 수신된 신호는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA)에서 증폭되며, 증폭된 신호를 직류로 전환하는 검출기로 구성된다. 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈은 도 2, 3 과 같다.

밀리미터파 수동 이미지 감지부는 각각 독립적으로 기능을 수행하는 여러 개의 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈로 구성되어 있다.

증폭부는 OP-Amp로 구성되며 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈로부터 획득한 직류 전압을 증폭한다.

변환부에서는 증폭된 직류 전압을 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 이용해서 디지털 신호로 변환한다.

이동 감지부에서는 검색대로 사람이 들어오고 이동해 나가는 것을 감지센서로 감지하고, 감지 위치에서 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈이 감지하는 이동하는 물체의 해당 부분에 대한 수동 밀리미터파 신호와 CCD 카메라가 작동하여 영상을 획득하도록 디지털 신호처리 프로세서와 동조시킨다.

디지털 신호처리 프로세서는 사람이 이동하는 동안 감지 센서가 동작하는 위치를 통과 시 센서 모듈이 감지하는 물체의 신호를 편집하여 물체의 밀리미터파 영상을 구성한다. 또한 디지털 신호처리 프로세서에서는 수동 밀리미터파 영상과 CCD 영상을 비교하여 무기 은익이 의심되는 부분을 beamforming 기법을 수행하여 수동 밀리미터파 신호를 보정한 후 CCD 영상과 혼합하여 영상을 재구성하는 신호처리와 영상처리를 통해 해상도를 높이고 이를 영상으로 출력한다.

또한, 본 발명의 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치는 수동 밀리미터파 영상과 해상도가 좋은 다른 근원의 영상을 비교하여 수동 밀리미터파 영상을 보정하는 개념을 바탕으로 CCD 카메라 외에도 적외선 카메라 등과 같은 영상 취득 장치를 시스템에 보강하므로 서 보다 선명한 밀리미터파 영상을 출력하는 실시간 수동 밀리미터파 영상 시스템을 구현할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

Claims (3)

1. 수동 밀리미터파 영상을 취득함에 있어서 CCD 카메라가 병행 장착된 수동 밀리미터파 은닉 물체 감지 장치를 물체의 이동방향에 배치하여 검색대를 통과하는 동안에 획득한 밀리미터파 영상과 CCD 카메라 영상을 디지털 신호처리 프로세서에서 혼합하여 디스플레이하도록 처리하므로서 보다 선명한 수동 밀리미터파 실시간 동영상을 모니터에 구현하는 방법.
2. 사람이 검색대를 통과하는 동안 인체로부터 방출되는 밀리미터파를 획득하여 영상으로 구성하고 이를 CCD 카메라에 의한 영상과 비교한 후 무기 은닉의 의심이 되는 경우 beamforming 기법을 수행하여 수동 밀리미터파 신호를 보정하여 영상을 구성하는 방법.
3. 밀리미터파 수동 이미지 센서 모듈 및 CCD카메라, 증폭부, 변환부, 이동감지부, 디지털 신호 처리 프로세서, 모니터로 구성되어 있는 전체 수동 밀리미터파 이미지 시스템의 구성