KR20180092486A - 카메라 성능 평가 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치는, 방사선원에 인접하는 제1 오브젝트 및 제2 오브젝트를 갖는 표적부, 상기 제1 오브젝트를 촬영하여 제1 이미지를 생성하는 제1 카메라와, 상기 제2 오브젝트를 촬영하여 제2 이미지를 생성하는 제2 카메라를 갖는 영상촬영부, 및 상기 표적부와 상기 영상촬영부가 고정되며, 제1 방향을 따라 이동하여 상기 방사선원과 상기 제1 및 제2 카메라 사이의 거리를 변경하는 장착부를 포함한다.

Description

카메라 성능 평가 장치{APPARATUS FOR EVALUATING PERFORMANCE OF CAMERA}
본 발명은 카메라 성능 평가 장치에 관한 것이다.
후쿠시마 원전 사고 등과 같은 중대사고가 실제로 발생하는 경우, 사람이 아닌 로봇, 드론 등의 무인 장비가 투입되어 현장을 파악하고 수습할 필요가 있다. 방사선 사고가 발생한 현장을 원활하게 파악하고 수습하기 위해, 사고 현장에 투입되는 무인 장비에는 영상을 촬영할 수 있는 카메라 장비가 필수적으로 탑재되어야 한다. 높은 선량율의 방사선이 누출된 환경에서는, 카메라가 촬영하는 영상에 다수의 스펙클(speckle)이 발생하여 영상에 노이즈로 작용할 수 있다. 따라서, 실제 현장에 누출된 방사선 양에 따라 적절한 카메라를 탑재한 무인 장비를 선택할 수 있어야 한다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 방사선 환경에 누출된 방사능 양에 따라 적절한 카메라를 선택할 수 있는 기준을 제공하는 카메라 성능 평가 장치를 제공하고자 하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치는, 방사선원에 인접하는 제1 오브젝트 및 제2 오브젝트를 갖는 표적부, 상기 제1 오브젝트를 촬영하여 제1 이미지를 생성하는 제1 카메라와, 상기 제2 오브젝트를 촬영하여 제2 이미지를 생성하는 제2 카메라를 갖는 영상촬영부, 및 상기 표적부와 상기 영상촬영부가 고정되며, 제1 방향을 따라 이동하여 상기 방사선원과 상기 제1 및 제2 카메라 사이의 거리를 변경하는 장착부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치는, 방사선을 방출하는 방사선원, 복수의 흑색 영역과 복수의 백색 영역이 교대로 배치되는 제1 오브젝트를 복수 회 촬영하여 복수의 제1 이미지들을 생성하는 제1 카메라, 소정의 성능 평가 시간 동안 제1 방향을 따라 상기 제1 카메라를 왕복이동시켜 상기 방사선원과 상기 제1 카메라 사이의 거리를 변경하는 장착부, 및 상기 제1 이미지들 각각의 명암비(contrast ratio)를 계산하며, 상기 방사선원과 상기 제1 카메라 사이의 거리에 따른 상기 제1 이미지들 각각의 명암비를 정량화하여 데이터베이스를 생성하는 연산부를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 일정한 패턴을 갖는 오브젝트와 카메라를 방사선 환경에서 왕복 이동시키면서 카메라로 오브젝트를 촬영한다. 카메라가 오브젝트를 촬영하여 생성한 이미지에는 스펙클이 나타나며, 스펙클의 개수는 카메라와 방사선원의 거리에 반비례할 수 있다. 스펙클에 따라 결정되는 이미지의 명암비를 정량화하여 데이터베이스로 구축함으로써, 카메라 성능 평가에 필요한 기준을 마련할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 및 도 2에 도시한 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에 적용될 수 있는 오브젝트를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에서 카메라와 방사선원 사이의 거리에 따른 선량율을 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에서 카메라가 오브젝트를 촬영하여 생성한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에서 카메라가 생성한 이미지에 포함된 스펙클의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에서 카메라가 생성한 이미지의 명암비를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8에 도시한 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에 포함되는 제1 및 제2 카메라 각각의 선량율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 도 8에 도시한 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에 포함되는 제2 카메라가 생성한 이미지에 포함된 스펙클의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치를 나타낸 도면이다.
우선 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치는, 방사선원(110), 방사선원(110)에 인접하도록 배치되는 표적부(120), 표적부(120)를 촬영하는 영상촬영부(130), 및 영상촬영부(130)와 표적부(120)가 고정되는 장착부(150) 등을 포함할 수 있다. 방사선원(110)은 특정한 방사선을 방출할 수 있는 선원으로서, 일 실시예로 Co-60 방사선 조사기 등이 방사선원(110)으로 채용될 수 있다.
표적부(120)는 제1 오브젝트(121) 및 제2 오브젝트(122)를 포함할 수 있다. 제1 오브젝트(121)와 제2 오브젝트(122)는 서로 다른 이미지일 수 있으며, 일례로 제1 오브젝트(121)는 흑색 영역들과 흰색 영역들이 번갈아 배치되는 매트릭스(matrix) 패턴의 이미지일 수 있다. 즉, 제1 오브젝트(121)는 체스판(chess board)과 같은 형상의 이미지일 수 있다. 한편, 제2 오브젝트(122)는 시력(visual acuity) 검사를 위한 패턴을 갖는 이미지일 수 있다.
영상촬영부(130)는 제1 카메라(131)와 제2 카메라(132)를 포함할 수 있다. 제1 카메라(131)는 제1 오브젝트(121)를 촬영하여 제1 이미지를 생성하며, 제2 카메라(132)는 제2 오브젝트(122)를 촬영하여 제2 이미지를 생성할 수 있다. 제1 카메라(131)와 제2 카메라(132) 모두 방사선원(110)이 방출하는 방사선의 영향을 받기 때문에, 제1 이미지와 제2 이미지에는 방사선의 영향에 따른 스펙클(speckle)이 포함될 수 있다. 스펙클은 제1 및 제2 이미지 각각에서 백색 잡음(white noise) 형태로 표시되며, 방사선원(110)이 방출하는 방사선의 영향을 많이 받을수록 스펙클의 더 많이 나타날 수 있다.
일 실시예에서, 제1 카메라(131) 및 제2 카메라(132) 상에는 각각 제1 및 제2 선량계(141, 142)가 마련될 수 있다. 제1 및 제2 선량계(141, 142)는 제1 및 제2 카메라(131, 132)가 방사선원(110)이 방출하는 방사선에 노출된 시간 동안 누적되는 피폭선량을 측정할 수 있다. 제1 및 제2 선량계(141, 142) 각각이 측정한 누적 피폭선량은, 카메라 성능 평가 과정에서 선량율을 보정하는 데에 이용될 수 있다.
표적부(120)와 영상촬영부(130)는 장착부(150)에 고정될 수 있으며, 성능 평가가 진행되는 동안 제1 방향을 따라 왕복 이동할 수 있다. 장착부(150)는 이동부(151)와 고정부(152)를 포함하며, 이동부(151)는 레일 등의 이동 기구에 의해 고정부(152)와 결합되어 제1 방향에서 슬라이딩 방식으로 왕복 이동할 수 있다. 표적부(120)와 영상촬영부(130)는 이동부(151)에 함께 고정될 수 있다. 따라서, 이동부(151)가 제1 방향을 따라 왕복 이동하는 동안, 표적부(120)와 영상촬영부(130) 사이의 거리는 변하지 않으며, 영상촬영부(130)와 방사선원(110) 사이의 거리가 변할 수 있다.
성능 평가가 진행되는 동안 이동부(151)는 제1 방향을 따라 왕복 이동하며, 이동부(151)가 왕복 이동을 반복하는 동안 제1 및 제2 카메라(131, 132) 각각은 제1 및 제2 오브젝트(121, 122)를 복수 회 촬영할 수 있다. 따라서, 성능 평가가 종료되면, 제1 카메라(131)가 제1 오브젝트(121)를 촬영한 제1 이미지가 복수 개 생성되며, 제2 카메라(132)가 제2 오브젝트(122)를 촬영한 제2 이미지 역시 복수 개 생성될 수 있다. 제1 이미지들과 제2 이미지들은 촬영된 시점에 따라 서로 다른 개수의 스펙클들을 포함할 수 있으며, 이는 촬영 시점에서 제1 및 제2 카메라(131, 132)와 방사선원(110) 사이의 거리에 따른 것일 수 있다.
다음으로 도 2를 참조하면, 장착부(150)와 영상촬영부(130)는 연산부(160)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 연산부(160)는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 PC, 스마트폰 등의 컴퓨터 장치로 구현될 수 있다. 한편, 방사선원(110)에서 방출되는 방사선이 연산부(160)에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 연산부(160)는 방사선원(110), 표적부(120), 영상촬영부(130), 선량계(140), 장착부(150) 등과는 서로 분리된 다른 공간에 마련될 수 있다. 반면, 영상촬영부(130)는 방사선원(110)과 의도적으로 한 공간에 배치되어 방산선원(110)에서 방출되는 방사선의 영향을 받을 수 있다.
연산부(160)는 소정의 성능 평가 시간을 설정하고, 성능 평가 시간 동안 이동부(151)가 왕복 운동을 하도록 제어할 수 있다. 또한 연산부(160)는 이동부(151)가 왕복 운동을 하는 동안 영상촬영부(130)가 표적부(120)를 촬영하도록 제어할 수 있다. 영상촬영부(130)는 정지 이미지 형태로 표적부(120)를 연속 촬영하거나, 또는 동영상 형태로 표적부(120)를 촬영할 수 있다. 이때, 표적부(120)를 촬영하여 생성한 이미지들에는 방사선원(110)에서 방출되는 방사선의 영향에 따른 스펙클이 나타날 수 있다.
방사선원(110)에서 방출되는 방사선의 영향이 클수록, 정지 이미지들에 나타나는 스펙클의 개수가 증가할 수 있다. 따라서, 도 1 및 도 2에 도시한 실시예에서는, 이동부(151)가 방사선원(110)에 가까울 때 생성된 이미지일수록 더 많은 스펙클을 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 스펙클은 백색잡음과 같은 형태로 이미지에 나타나므로, 스펙클의 개수 및 분포 등에 따라 이미지의 명암비가 달라질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연산부(160)는, 영상촬영부(130)가 생성한 이미지들 각각의 명암비를 계산하고 이를 방사선원(110)의 선량율 등과 연관지어 정량화할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 영상촬영부(130)가 생성한 이미지들 각각의 명암비는, 이미지들 각각에 나타낸 스펙클의 개수 또는 분포 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 연산부(160)가 계산한 상기 명암비는, 즉 방사선의 영향에 따른 카메라의 성능을 평가하기 위한 자료로 이용될 수 있다. 한편 연산부(160)는, 선량계(140)가 측정한 누적 피폭선량 등을 참조하여 상기 명암비를 보정할 수 있다.
스펙클의 개수 또는 분포가 명암비에 미치는 영향을 정확히 반영하기 위해서, 영상촬영부(130)가 촬영하는 표적부(120)는, 흑색 영역과 백색 영역이 번갈아 배치되는 매트릭스 패턴을 가질 수 있다. 연산부(160)는 상기 매트릭스 패턴을 촬영한 이미지의 명암비를 소정의 기준값과 비교하고, 명암비가 상기 기준값보다 작을 경우 영상촬영부(130)가 성능 평가를 통과하지 못한 것으로 판정할 수 있다. 이때, 이미지의 명암비와 비교되는 상기 기준값은, 방사선원(110)에서 방출되는 방사선의 선량율, 영상촬영부(130)와 방사선원(110) 사이의 거리, 및 매트릭스 패턴의 특징 등에 따라 달라질 수 있다.
또한, 표적부(120)는, 육안으로 직접 글자, 형상, 방향성 등의 판독 여부를 판단할 수 있는 시력 검사 패턴을 가질 수 있다. 연산부(160)의 연산 결과 상기 매트릭스 패턴을 촬영한 이미지의 명암비가 상기 기준값보다 큰 경우라 해도, 작업자의 육안 검사 결과 상기 시력 검사 패턴이 인식하기 어려우면, 영상촬영부(130)가 성능 평가를 통과하지 못한 것으로 판정될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 및 도 2에 도시한 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에 적용될 수 있는 오브젝트를 나타낸 도면이다.
우선 도 3a를 참조하면, 제1 오브젝트(121)는 백색 영역(121a)과 흑색 영역(121b)이 번갈아 매트릭스 패턴으로 배치되는 체스판 형태의 이미지일 수 있다. 백색 및 흑색 외에 다른 색상이 나타나지 않으므로, 스펙클이나 기타 노이즈 성분 없이 제1 오브젝트(121)를 촬영한 제1 이미지는 매우 높은 명암비를 가질 수 있다. 반면, 제1 오브젝트(121)를 촬영한 제1 이미지에 백색 잡음 특성을 갖는 스펙클이 많이 포함될수록, 제1 이미지의 명암비는 낮아질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치(100)는, 제1 오브젝트(121)를 촬영한 제1 이미지의 명암비를 계산함으로써 제1 오브젝트(121)를 촬영한 제1 카메라(131)의 성능을 평가할 수 있다. 카메라 성능 평가 장치(100)는, 방사선 환경에 노출된 제1 카메라(131)가 제1 오브젝트(121)를 촬영하여 생성한 제1 이미지의 명암비를 소정의 기준값과 비교할 수 있다. 즉, 카메라 성능 평가 장치(100)는 제1 이미지의 명암비를 기준값과 비교함으로써, 방사선원(110)에 의해 만들어진 방사선 환경에서 제1 카메라(131)가 원하는 피사체를 적절하게 촬영할 수 있는지 여부를 평가할 수 있다.
상기 기준값은 방사선 환경을 정의하는 선량율, 방사선을 방출하는 방사선원(110)과 제1 카메라(131) 사이의 거리 등에 따라 달라질 수 있다. 제1 오브젝트(121)를 촬영한 제1 이미지의 명암비는, 제1 카메라(131)가 방사선원(110)에 가까울수록 감소하고, 제1 카메라(131)가 방사선원(110)으로부터 멀어질수록 증가할 수 있다. 따라서 제1 카메라(131)와 방사선원(110)이 가까워지면 더 작은 값을 상기 기준값으로 적용하고, 제1 카메라(131)와 방사선원(110)이 멀어지면 더 큰 값을 상기 기준값으로 적용할 수 있다. 이와 같이, 제1 카메라(131)와 방사선원(110) 사이의 거리를 조절하면서 제1 오브젝트(121)를 촬영한 제1 이미지의 명암비를, 다양한 기준값과 비교함으로써, 서로 다른 방사선 환경에 대한 제1 카메라(131)의 성능을 평가할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 제2 오브젝트(122)는 시력 검사 패턴을 포함할 수 있다. 도 3b에 도시한 실시예에서, 제2 오브젝트(122)는 텀블링 E 패턴(tumbling E`s pattern)을 포함할 수 있으며, 다양한 방향으로 회전된 알파벳 E(122a)를 포함할 수 있다. 제2 오브젝트(122)는 흑색 영역과 백색 영역이 서로 동일한 면적을 갖지 않으며, 따라서 제2 오브젝트(122)를 촬영한 제2 이미지는 명암비 계산의 대상이 되지 않는다.
카메라 성능 평가 장치(100)를 운용하는 작업자는, 제2 오브젝트(122)에 포함된 알파벳 E(122a)의 가독성을 직접 육안으로 보면서 판단할 수 있다. 가독성이 지나치게 떨어진다고 판단될 경우, 작업자는 제1 오브젝트(121)를 촬영한 제1 이미지의 명암비가 기준값보다 큰 경우에도, 영상촬영부(130)가 성능 평가를 통과하지 못한 것으로 판정할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치(100)는 명암비에 따른 성능 평가와, 육안 검사를 통한 성능 평가를 동시에 진행하며, 이를 위해, 제1 카메라(131)와 제2 카메라(132)는 서로 동일한 스펙과 성능을 갖는 카메라일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에서 카메라와 방사선원 사이의 거리에 따른 선량율을 나타낸 그래프이다. 일 실시예로, 도 4에 도시한 그래프는, Co-60 방사선원으로부터의 거리에 따른 선량율을 나타낸 것일 수 있다.
도 4를 참조하면, 방사선원으로부터의 거리가 멀어질수록 선량율은 감소할 수 있다. 선량율은 방사선원으로부터의 거리에 따라 선형적으로 감소하지 않고 지수함수적으로 감소할 수 있다. 일례로, 방사선원으로부터 약 20cm 거리에서 측정한 선량율은, 방사선원으로부터 약 140cm 거리에서 측정한 선량율의 약 20배 이상일 수 있다. 따라서, 방사선원과 카메라의 거리에 따라 카메라가 생성한 이미지에 포함되는 스펙클의 개수 및 분포가 크게 달라질 수 있다. 카메라 성능 평가 장치는, 이미지의 명암비를 계산함으로써 스펙클의 개수 및 분포 등을 추정하고, 그로부터 방사선이 카메라에 미친 영향을 추정할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에서 카메라가 오브젝트를 촬영하여 생성한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 카메라는 흑색 영역과 백색 영역이 번갈아 배치되는 패턴을 갖는 오브젝트(30)를 촬영할 수 있다. 오브젝트(30)는 흑/백 영역이 번갈아 배치되므로, 백색 잡음 등의 노이즈 성분이 없을 경우 오브젝트(30)를 촬영한 이미지는 매우 높은 명암비를 가질 수 있다.
다만, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치는, 성능 평가 대상인 카메라를 방사선 환경에 노출시킬 수 있다. 따라서 카메라가 오브젝트(30)를 촬영하여 생성한 이미지에는 다수의 스펙클들이 포함될 수 있다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 카메라와 방사선원 사이의 거리에 따라 스펙클의 개수 및 분포가 달라질 수 있다. 스펙클은 방사선에 의한 영향이 클수록 이미지에 많이 생성되며, 따라서 도 5b에 도시한 실시예에 따른 이미지가 방사선원과 더 근접한 거리에서 생성된 것으로 이해될 수 있다.
상대적으로 적은 개수의 스펙클이 포함될 경우, 높은 명암비의 이미지(10)가 생성될 수 있으며, 스펙클이 많이 포함되는 경우에는 낮은 명암비의 이미지(20)가 생성될 수 있다. 상기 이미지들(10, 20)를 생성한 카메라와 통신 가능하도록 연결된 연산부는, 상기 이미지들(10, 20) 각각의 명암비를 기준값과 비교할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기준값은 상기 이미지들(10, 20) 각각이 생성된 시점에서 카메라와 방사선원 사이의 거리에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있으며, 일 실시예로 카메라와 방사선원 사이의 거리가 멀수록 기준값이 큰 값을 가질 수 있다. 따라서, 도 5a에 도시한 이미지(10)의 명암비와 비교되는 기준값이, 도 5b에 도시한 이미지(20)의 명암비와 비교되는 기준값보다 클 수 있다.
카메라의 성능 평가가 진행되는 동안, 카메라는 특정한 제1 방향을 따라 왕복 운동을 반복하면서 오브젝트(30)를 촬영할 수 있으며, 따라서 상기 이미지들(10, 20) 각각이 생성된 시점은, 카메라와 방사선원 사이의 거리와 연관성을 가질 수 있다. 연산부는, 이미지들(10, 20) 각각이 생성된 시점으로부터 카메라와 방사선원 사이의 거리를 계산할 수 있다. 또한 연산부는, 카메라와 방사선원 사이의 거리에 따라 결정되는 기준값과 이미지들(10, 20) 각각의 명암비, 및 이미지들(10, 20) 각각이 생성된 시점에서 카메라와 방사선원 사이의 거리 등을 데이터베이스로 구축하여, 이후 카메라의 성능을 평가하는 데에 기초 자료로 제공할 수 있다. 상기 데이터베이스는, 각 이미지들(10, 20)의 촬영 시점에 따라 이미지들(10, 20)에 포함된 스펙클의 개수 및 그에 따른 이미지들(10, 20)의 명암비의 관계 정보 등을 포함할 수 있다. 이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에서 카메라가 생성한 이미지에 포함된 스펙클의 분포를 나타낸 그래프이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에서 카메라가 생성한 이미지의 명암비를 나타낸 그래프이다. 일 실시예에서, 도 6에 도시한 그래프(61, 62)는 도 5에 도시한 오브젝트(30)를 촬영하여 얻은 이미지들에서 나타난 스펙클의 개수를 나타내는 그래프일 수 있다. 한편, 도 7에 도시한 그래프(70)는 도 5에 도시한 오브젝트(30)를 촬영하여 얻은 이미지들로부터 계산한 명암비를 나타낸 그래프일 수 있다.
성능 평가가 진행되는 동안, 카메라는 촬영 대상인 오브젝트(30)와 함께 장착부에 고정되어 왕복 운동을 하는 동안 오브젝트(30)를 촬영하여 이미지를 생성할 수 있다. 상기 왕복 운동에 따라 카메라와 방사선원 사이의 거리가 변할 수 있으며, 따라서 도 6에 도시한 바와 같이, 카메라가 이미지를 생성한 촬영 시점에 따라 이미지들 각각에 포함되는 스펙클의 개수가 달라질 수 있다.
도 6에 도시한 실시예에서, 제1 그래프(61)는 오브젝트(30)의 흑색 영역에서 나타나는 스펙클의 개수를 나타낸 그래프일 수 있다. 한편, 제2 그래프(62)는 오브젝트(30)의 백색 영역에서 나타나는 스펙클의 개수를 나타낸 그래프일 수 있다. 방사선에 의해 이미지들에서 나타나는 스펙클은 백색 잡음 형태로 표시되므로, 상대적으로 백색 영역보다 흑색 영역에서 더 많은 개수가 관찰될 수 있다.
카메라가 시점 t1, t3, t5에 오브젝트(30)를 촬영하여 생성한 이미지들에서는, 상대적으로 많은 개수의 스펙클이 나타날 수 있다. 즉, 시점 t1, t3, t5에 생성된 이미지들은, 방사선원과 카메라 사이의 거리가 짧을 때 생성된 이미지들일 수 있다. 반대로, 시점 t2, t4에 생성된 이미지들에서는 적은 개수의 스펙클이 나타날 수 있다. 따라서, 시점 t2, t4에 생성된 이미지들은 방사선원과 카메라 사이의 거리가 멀 때 생성된 이미지들일 수 있다.
백색 잡음 형태로 나타나는 스펙클은 이미지의 명암비를 감소시킬 수 있다. 이미지들의 명암비를 나타낸 도 7을 참조하면, 시점 t1, t3, t5에서 생성된 이미지들이 상대적으로 낮은 명암비를 가지며, 시점 t2, t4에서 생성된 이미지들이 상대적으로 높은 명암비를 가질 수 있다. 따라서, 카메라와 통신 가능하도록 연결된 연산부는, 카메라가 오브젝트(30)를 촬영하여 생성한 이미지의 명암비가 높으면 카메라와 방사선원 사이의 거리가 먼 것으로, 이미지의 명암비가 낮으면 카메라와 방사선원 사이의 거리가 가까운 것으로 판단할 수 있다.
연산부는 이미지들 각각의 명암비를 소정의 기준값과 비교할 수 있다. 일 실시예에서, 연산부는 이미지들이 생성된 시점에 따라 서로 다른 기준값을 선택할 수 있다. 카메라와 방사선원 사이의 거리가 가까울 때 촬영된 이미지는 상대적으로 높은 명암비를 갖기 때문에, 시점 t1, t3, t5에 생성된 이미지들 각각의 명암비와 비교되는 기준값은 상대적으로 클 수 있다. 반면, 카메라와 방사선원 사이의 거리가 멀 때 촬영된 이미지는 상대적으로 낮은 명암비를 갖기 때문에, 시점 t2, t4에 생성된 이미지들 각각의 명암비와 비교되는 기준값은 상대적으로 작을 수 있다.
연산부는 이미지들 각각의 명암비를 기준값과 비교하여, 카메라의 성능을 평가할 수 있다. 일 실시예로, 카메라가 촬영한 복수의 이미지들 각각의 명암비를 기준값과 비교하고, 기준값보다 작은 명암비가 일정한 기준 횟수 이상 검출될 경우, 카메라가 성능 평가를 통과하지 못한 것으로 결정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치(200)는, 방사선원(210), 표적부(220), 영상촬영부(230), 선량계(240), 장착부(250), 및 연산부(260) 등을 포함할 수 있다. 표적부(220)는 제1 오브젝트(221)와 제2 오브젝트(222)를 포함할 수 있으며, 영상촬영부(230)는 제1 오브젝트(221)를 촬영하는 제1 카메라(231)와, 제2 오브젝트(222)를 촬영하는 제2 카메라(232)를 포함할 수 있다.
표적부(220)와 영상촬영부(230)는 이동부(251)에 고정될 수 있으며, 이동부(251)는 고정부(252)와 레일 형태로 결합될 수 있다. 성능 평가가 진행되는 동안, 이동부(251)는 왕복 이동을 반복하고, 영상촬영부(230)는 표적부(220)를 촬영할 수 있다. 도 8에 도시한 실시예에서, 제1 카메라(231)와 제2 카메라(232)는 이동부(251)의 이동 방향을 따라 나란히 배치될 수 있다. 따라서, 제1 카메라(231)와 방사선원(210) 사이의 거리는, 제2 카메라(232)와 방사선원(210) 사이의 거리와 다를 수 있다. 즉, 방사선원(210)을 기준으로 할 때, 제1 카메라(231)의 왕복 이동 거리는, 제2 카메라(232)의 왕복 이동 거리와 다를 수 있으며, 방사선원(210)이 제1 및 제2 카메라(231, 232) 각각에 미치는 선량율 역시 서로 다를 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 도 8에 도시한 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에 포함되는 제1 및 제2 카메라 각각의 선량율을 나타낸 그래프이다.
도 9a를 참조하면, 방사선원(210)을 기준으로 제1 카메라(231)는 약 5 내지 49cm의 거리 내에서 왕복 이동할 수 있다. 도 9b를 참조하면, 제2 카메라(232)는 방사선원(210)을 기준으로 약 100 내지 140cm의 거리에서 왕복이동할 수 있다. 따라서, 거리에 따른 방사선의 선량율 감소 추세가 제1 카메라(231) 및 제2 카메라(232)에서 서로 다르게 나타날 수 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시한 방사선의 선량율은, 제1 및 제2 카메라(231, 232) 각각의 상부에 마련된 선량계(240)에 의해 측정될 수 있다.
따라서, 도 8에 도시한 실시예와 같은 카메라 성능 평가 장치를 통해, 서로 다른 방사선 환경을 가정한 제1 및 제2 카메라(231, 232)의 성능 평가를 동시에 진행할 수 있다. 즉, 상대적으로 많은 양의 방사선이 누출된 환경에서 제1 카메라(231)의 성능을 평가하는 동시에, 상대적으로 적은 양의 방사선이 누출된 환경에서 제2 카메라(232)의 성능을 평가할 수 있다. 제1 및 제2 카메라(231, 232)의 성능 평가는, 제1 및 제2 카메라(231, 232) 각각이 제1 및 제2 오브젝트(221, 222)를 촬영하여 생성한 이미지의 명암비를 기준값과 비교하는 방식으로 수행될 수 있다.
도 10은 도 8에 도시한 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치에 포함되는 제2 카메라가 생성한 이미지에 포함된 스펙클의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 10을 참조하면, 시점 t6과 t7은 제2 카메라(232)가 한 번의 왕복 이동을 마치는 데에 걸리는 시간일 수 있다. 시점 t8은 제2 카메라(232)가 생성한 이미지에 가장 포함된 스펙클의 개수가 최대값을 갖는 시점으로, 제2 카메라(232)가 방사선원(210)에 가장 가깝게 접근한 시점일 수 있다.
제2 카메라(232)가 생성한 이미지에 포함되는 스펙클의 개수 및 분포 등은 배경 분리(Background Subtraction) 기법에 의해 계산될 수 있다. 제2 카메라(232)와 제2 오브젝트(222)는 이동부(251)에 함께 고정되므로, 제2 카메라(232)가 제2 오브젝트(222)를 촬영하여 생성한 이미지에서 제2 오브젝트(222)의 형상 및 면적은 거의 변하지 않을 수 있다. 따라서, 제2 카메라(232)가 현재 생성한 이미지에서 직전에 생성한 이미지를 감산처리 함으로써, 스펙클 성분만을 추출할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 성능 평가 장치는, 성능 평가 시간을 설정하는 것으로 시작될 수 있다(S10). 성능 평가 시간은 카메라 성능 평가 장치의 동작 전반을 제어하고 카메라의 성능 평가 통과 여부를 판단하는 연산부에 의해 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 연산부는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 PC, 스마트폰 등의 컴퓨터 장치로 구현될 수 있다.
성능 평가 시간이 설정되면, 연산부는 성능 평가 시간 동안 영상촬영부를 반복적으로 왕복 이동시킬 수 있다(S11). 이때, 영상촬영부와 함께, 영상촬영부의 촬영 대상인 표적부도 함께 왕복 이동할 수 있다. 따라서, 왕복 이동이 반복되는 동안, 영상촬영부와 표적부 사이의 거리는 변하지 않을 수 있다.
연산부는 영상촬영부가 왕복 이동하는 동안 영상촬영부가 표적부를 촬영하여 이미지를 생성하도록 제어하는 한편(S12), 성능 평가 시간이 종료되었는지 여부를 판단할 수 있다(S13). 성능 평가 시간이 종료되지 않은 것으로 판단되면 S11 및 S12 단계를 지속적으로 진행할 수 있다. 반면, 성능 평가 시간이 종료된 것으로 판단되면, 영상 촬영 및 왕복 이동을 종료할 수 있다(S14).
영상촬영부는, 연사 기능을 이용하여 표적부를 연속적으로 촬영하여 복수의거나, 이미지들을 생성하거나, 또는 동영상 형태로 표적부를 촬영할 수 있다. 연산부는, 영상촬영부가 표적부를 촬영하여 생성한 복수의 이미지들 각각, 또는 표적부를 촬영한 동영상의 개별 이미지들 각각의 명암비를 계산하고(S15), 이를 기준값과 비교할 수 있다(S16). 기준값은 복수의 값들로 구성될 수 있다.
성능 평가 시간 동안 영상촬영부는 왕복 이동을 반복하면서 방사선원과 가까워지거나 멀어질 수 있다. 방사선원과 가까울 때 생성된 이미지들은 많은 개수의 스펙클을 포함하여 낮은 명암비를 가질 수 있으며, 방사선원과 멀 때 생성된 이미지들은 적은 개수의 스펙클을 포함하여 높은 명암비를 가질 수 있다. 연산부는, 방사선원과 가까울 때 생성된 이미지들의 명암비를 기준값 중 상대적으로 작은 값과 비교하고, 방사선원과 멀 때 생성된 이미지들의 명암비를 기준값 중 상대적으로 큰 값과 비교할 수 있다. 기준값보다 작은 명암비가 지정된 횟수 이상으로 검출될 경우, 연산부는 카메라가 성능 평가를 통과하지 못한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 200: 카메라 성능 평가 장치
110, 210: 방사선원
120, 220: 표적부
130, 230: 영상촬영부

Claims (18)

  1. 방사선원에 인접하는 제1 오브젝트 및 제2 오브젝트를 갖는 표적부;
    상기 제1 오브젝트를 촬영하여 제1 이미지를 생성하는 제1 카메라와, 상기 제2 오브젝트를 촬영하여 제2 이미지를 생성하는 제2 카메라를 갖는 영상촬영부; 및
    상기 표적부와 상기 영상촬영부가 고정되며, 제1 방향을 따라 이동하여 상기 방사선원과 상기 제1 및 제2 카메라 사이의 거리를 변경하는 장착부; 를 포함하는 카메라 성능 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 오브젝트와 상기 제2 오브젝트는 서로 다른 패턴을 갖는 카메라 성능 평가 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 오브젝트는, 복수의 흑색 영역과 복수의 백색 영역이 소정의 규칙을 따라 교차로 배열되는 제1 패턴을 갖는 카메라 성능 평가 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 오브젝트는, 시력 특성을 검사하기 위한 제2 패턴을 갖는 카메라 성능 평가 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지는, 상기 방사선원에서 방출되는 방사선에 의해 생성되는 복수의 스펙클(speckle)을 포함하는 카메라 성능 평가 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 스펙클의 개수는 상기 방사선원과 상기 영상촬영부 사이의 거리에 반비례하는 카메라 성능 평가 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지 중 적어도 하나의 명암비(contrast ratio)를 계산하는 연산부; 를 더 포함하는 카메라 성능 평가 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 명암비를 소정의 기준값과 비교하여 상기 카메라의 성능을 평가하는 카메라 성능 평가 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기준값은 복수의 값들을 포함하며,
    상기 연산부는 상기 방사선원과 상기 카메라 사이의 거리가 짧을수록 더 큰 값을 상기 기준값으로 선택하는 카메라 성능 평가 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 장착부는, 상기 영상촬영부와 상기 표적부가 장착되는 이동부, 및 상기 제1 방향을 따라 상기 이동부를 슬라이딩 이동시키는 레일을 갖는 고정부를 포함하는 카메라 성능 평가 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 영상촬영부는, 상기 제1 카메라 및 상기 제2 카메라 상부에 부착되는 선량계를 포함하는 카메라 성능 평가 장치.
  12. 방사선을 방출하는 방사선원;
    복수의 흑색 영역과 복수의 백색 영역이 교대로 배치되는 제1 오브젝트를 복수 회 촬영하여 복수의 제1 이미지들을 생성하는 제1 카메라;
    소정의 성능 평가 시간 동안 제1 방향을 따라 상기 제1 카메라를 왕복이동시켜 상기 방사선원과 상기 제1 카메라 사이의 거리를 변경하는 장착부; 및
    상기 제1 이미지들 각각의 명암비(contrast ratio)를 계산하며, 상기 방사선원과 상기 제1 카메라 사이의 거리에 따른 상기 제1 이미지들 각각의 명암비를 정량화하여 데이터베이스를 생성하는 연산부; 를 포함하는 카메라 성능 평가 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 카메라에 부착되어 상기 성능 평가 시간 동안 누적되는 피폭선량을 측정하는 선량계; 를 더 포함하는 카메라 성능 평가 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 선량계가 측정한 피폭선량을 참조하여 상기 방사선원의 방사선 선량율을 보정하는 카메라 성능 평가 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 이미지들 각각의 명암비는, 상기 제1 이미지들 각각을 촬영할 때 상기 방사선원과 상기 제1 카메라 사이의 거리에 따라 결정되는 카메라 성능 평가 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 방사선원과 상기 제1 카메라 사이의 거리가 가까울 때 생성된 상기 제1 이미지는, 상기 방사선원과 상기 제1 카메라 사이의 거리가 멀 때 생성된 상기 제1 이미지보다 더 낮은 명암비를 갖는 카메라 성능 평가 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 제1 이미지들 중 적어도 하나의 명암비를 소정의 기준값과 비교하여 상기 제1 카메라의 성능을 평가하는 카메라 성능 평가 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 방사선원과 상기 제1 카메라 사이의 거리가 가까울 때 생성된 상기 제1 이미지의 명암비와 비교되는 기준값은, 상기 방사선원과 상기 제1 카메라 사이의 거리가 멀 때 생성된 상기 제1 이미지의 명암비와 비교되는 기준값보다 작은 카메라 성능 평가 장치.

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