KR20220023238A - 사용자의 카메라 조명이 외부에 노출되지 않는 조명 비노출형 카메라 및 이를 이용한 카메라 조명 비노출 제어방법 - Google Patents

사용자의 카메라 조명이 외부에 노출되지 않는 조명 비노출형 카메라 및 이를 이용한 카메라 조명 비노출 제어방법 Download PDF

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Abstract

야간에 IR LED(Infrared Light-Emitting Diode) 또는 Laser 조명을 임의의 지역에 조사하면서 카메라로 상기 조사된 지역을 영상 촬영하는 기존 방식에 있어, 사용자의 카메라 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하고 셔터가 닫혀있는 동안에는 조명을 조사하지 않음으로써, 사용자의 카메라 조명이 조사되는 타이밍과 타 카메라의 셔터가 열리는 타이밍이 불일치되도록 하여 상기 사용자의 카메라로부터 조사되는 조명이 타 카메라를 통해서는 볼 수 없도록 하여, 기존의 군 카메라에서 사용하는 무조명의 고가 야간카메라보다 월등하게 멀리볼 수 있고, 고품질의 영상을 보면서도 상대편의 카메라에 노출되지 않는 조명 비노출형 카메라 및 이를 이용한 카메라 조명 비노출 제어방법에 관한 것이다.

Description

사용자의 카메라 조명이 외부에 노출되지 않는 조명 비노출형 카메라 및 이를 이용한 카메라 조명 비노출 제어방법{Lighting non-exposed type camera that is not exposed to the outside of camera lighting of user and control method for non exposed camera lighting using the same}
본 발명은 야간에 IR LED(Infrared Light-Emitting Diode) 또는 Laser 조명을 임의의 지역에 조사하면서 카메라로 상기 조사된 지역을 영상 촬영하는 기존 방식에 있어, 사용자의 카메라 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하고 셔터가 닫혀있는 동안에는 조명을 조사하지 않음으로써, 사용자의 카메라 조명이 조사되는 타이밍과 타 카메라의 셔터가 열리는 타이밍이 불일치되도록 하여 상기 사용자의 카메라로부터 조사되는 조명이 타 카메라를 통해서는 볼 수 없도록 하여, 기존의 군 카메라에서 사용하는 무조명의 고가 야간카메라보다 월등하게 멀리볼 수 있고, 고품질의 영상을 보면서도 상대편의 카메라에 노출되지 않는 조명 비노출형 카메라 및 이를 이용한 카메라 조명 비노출 제어방법에 관한 것이다.
기존의 군 야간투시경은 조명을 사용하지 않는다. 자연 파장을 광진폭시켜 사용한다. 이는 상대편이 조명을 통해 볼 수 없도록 하기 위한 것이다.
기존 야간투시경의 경우, 고가이고 영상거리가 짧아 거리제한이 있으며 영상자체의 품질 저하의 문제가 있었다.
야간 감시 장비는 완전히 어두운 지역에서 목표물로부터 방출되는 열을 감지하여 영상화하는 열 영상 장비(TOD); 야간의 별빛, 달빛이나 천공광(天空光, SkyLight)과 같은 자연광이나 조명, 담뱃불 같은 인공광의 미소한 빛을 감지하여 영상 증폭관(IIT:ImageIntensifierTube)이라는 특수한 진공관에서 전자로 변환하고 이를 수천, 수만 배로 증폭시켜서 형광 화면상에 밝게 표시하는 광 증폭 장비; 및 인위적 조명에 의한 광 조명 장비;로 구분할 수 있다.
카메라를 이용한 넓은 영역을 감시하는 요구가 증가하면서, 다양한 복수의 물체를 영상으로 촬영하고, AI 기술을 이용한 영상 분석을 통해 자동으로 필요한 영역의 문제 상황 확인과 즉각적인 대응을 지시하는 카메라 기반의 영상 분석 및 시스템 운영 솔루션이 제공되고 있다.
야간의 경우 물체를 카메라가 인식하기 위해 조명을 사용하여 목표물의 조도를 향상시키는 방법을 사용하는데 군에서는 조명이 적군에 의해 발견되므로 인위적인 조명을 사용하지 못하고 자연속의 미세한 에너지 광을 증폭시켜 시야를 확보해 적군에 발견이 되지 못하도록 하는 카메라를 사용한다.
그러나 자연에 존재하는 미세한 빛을 증폭하는 것으로 인해 시야를 확보하는 수준이 매우 낮으며 제품의 가격도 매우 높아 충분한 보급이 불가능하여 한정적으로 사용이 되고 있다.
또한 도 1에 도시하고 있는 바와 같이 현재 사용하고 있는 카메라 조명 및 촬영의 문제점은 타 카메라에서도 상기 카메라 조명을 100 % 사용 가능하다는 것이다. 즉 도 1에 도시된 바와 같이 카메라 1의 조명 1로부터 조사된 조명은 대상 물체에 반사되어 타 카메라인 카메라 2 및 카메라 3을 통해서도 상기 대상 물체 및 상기 카메라 1의 조명 1을 볼 수 있다.
이와 같은 이유로 야간 전투, 야간 감시 등에 사용하기에는 아군의 카메라가 적(敵)의 카메라에 쉽게 노출될 수 있기 때문에 활용가능성이 매우 떨어진다.
본 발명은 이와 같이 종래에 개시되어 있는 기술들의 문제점을 해결하기 위해 제시된 것으로서, 사용자의 카메라 조명이 적(敵)을 포함한 상대방에게 노출되지 않으면서 동시에 더욱 밝고 선명한 사진 촬영과 초저 프레임(frame)의 영상 촬영이 가능하며, 기존 군 야간투시경과 비교하여 가격이 매우 저렴하고, 조명기기의 전류 소모 절약을 통한 배터리 사용시간을 최대로 늘려 전투 현장 등에서의 실효성이 높은 기술이다.
대한민국 공개특허 10-2006-0127680(공개일자 2006.12.13) 대한민국 등록특허 10-2015904(등록일자 2019.08.23) 대한민국 등록특허 10-1867202(등록일자 2018.06.05)
본 발명은 야간에 IR LED(Infrared Light-Emitting Diode) 또는 Laser 조명을 임의의 지역에 조사하면서 카메라로 상기 조사된 지역을 영상 촬영하는 기존 방식에 있어, 사용자의 카메라 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하고 셔터가 닫혀있는 동안에는 조명을 조사하지 않음으로써, 사용자의 카메라 조명이 조사되는 타이밍과 타 카메라의 셔터가 열리는 타이밍이 불일치되도록 하여 상기 사용자의 카메라로부터 조사되는 조명이 타 카메라를 통해서는 볼 수 없도록 하여, 기존의 군 카메라에서 사용하는 무조명의 고가 야간카메라보다 월등하게 멀리볼 수 있고, 고품질의 영상을 보면서도 상대편의 카메라에 노출되지 않는 조명 비노출형 카메라 및 이를 이용한 카메라 조명 비노출 제어방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 카메라 모듈과, 상기 카메라 모듈을 제어하는 카메라 제어부를 포함하는 카메라부와,
조명기와, 상기 조명기를 제어하는 조명기 제어부를 포함하는 조명부와,
상기 카메라 제어부와, 조명기 제어부를 통합제어하는 메인 제어부가 일체로 구성되어, 적외선 조명을 조사하면서 사진 또는 영상을 촬영하는 사용자 카메라로서,
상기 사용자 카메라는 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하도록 제어되어 타 카메라를 통해서는 상기 사용자 카메라의 적외선 조명을 볼 수 없도록 하여,
조명이 외부에 노출되지 않는 상태에서 사진 또는 영상 촬영이 가능한 것을 특징으로 하는, 사용자의 카메라 조명이 외부에 노출되지 않으면서 촬영이 가능한 조명 비노출형 카메라를 제공한다.
그리고 상기 조명 비노출형 카메라의 제어방법으로서,
상기 메인 제어부에서 카메라 모듈의 기본 셔터 간격(t)과 상기 조명기의 기본 조명 조사 간격(t)을 동일하게 설정한 후, 상기 카메라 제어부와 조명기 제어부로 전송하여 상기 카메라 모듈의 셔터 간격과 조명기의 조명 조사 간격을 동일하게 세팅하는 단계와,
상기 세팅된 조사 간격에 따라 상기 조명기를 통해 조명을 목표 지점에 조사하고, 상기 조명을 조사하는 목표 지점을 상기 카메라 모듈을 통해 사진 또는 영상을 촬영하는 단계를 포함하여 촬영이 이루어지면서도 사용자의 카메라 조명이 타 카메라에 비노출되도록 제어하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 사용자의 카메라 조명이 외부에 노출되지 않으면서 촬영이 가능한 조명 비노출형 카메라 및 이를 이용하여 촬영이 이루어지면서도 사용자의 카메라 조명이 타 카메라에 비노출되도록 제어하는 방법은 다음의 효과를 갖는다.
첫째. 야간에 이루어지는 전투, 경계 또는 관찰 활동 시 매우 선명한 영상 확보가 가능하면서도 타 카메라에 조명이 노출되지 않기 때문에 기존의 군 카메라로 사용하고 있는 무조명의 고가 야간 카메라보다 월등하게 멀리볼 수 있으면서 고품질의 영상 확보가 가능하다는 장점을 갖는다. 이와 같은 장점으로 인해 전투시에 적에게 노출되어서는 안되는 상황에 있어서는 매우 유용한 기능 및 안전성을 제공할 수 있다.
둘째. 적외선 조명을 카메라와 일체화를 이루거나 또는 착탈식을 이루어 사용하되, 셔터가 열릴때만 상기 적외선 조명을 조사하기 때문에 조명기기의 전류 소모를 최소화하여 배터리의 사용시간을 늘려주어 전투 현장에서의 실효성을 높여줄 수 있다.
셋째. 기존의 군 야간투시경과 비교하여 볼 때 매우 저가의 제품가격으로 생산 및 판매가 가능하기 때문에 산업상 이용가능성이 매우 뛰어나다.
넷째. 디지털 카메라 기능에 따른 사진 촬영 기능과 초저 프레임(frame) 영상 촬영 기능을 제공을 동시에 충족함으로써, 상기 사진 촬영 기능에 의해 영상 필요시 스틸 사진처럼 촬영해 적군이 아군의 조명 추적을 극도로 회피가능한 방법을 제시할 수 있고, 필요에 따라 초 저 프레임 동양상 기법을 사용해 적의 조명 추적을 피할 수 있다는 장점을 갖는다.
도 1은 현재 사용하고 있는 카메라 조명 및 촬영의 문제점을 보인 도면으로서, 사용자의 카메라(카메라 1) 조명(조명 1)을 상대방의 카메라(카메라 2, 카메라 3)에서도 100 %로 사용할 수 있음을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 조명 비노출형 카메라의 셔터가 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사하되, 대칭 주기를 갖는 것을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 조명 비노출형 카메라의 셔터가 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사하되, 비대칭 주기를 갖는 것을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 조명 비노출형 카메라의 셔터가 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사(대칭 주기)함으로써 사용자의 카메라(카메라 1)의 조명 조사 구간과 상대방의 카메라(카메라 2, 카메라 3) 셔터가 열리는 구간이 일치하지 않도록 하여 사용자의 카메라 조명이 상대방의 카메라를 통해서는 확인하기 어려운 상태를 도시한 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 조명 비노출형 카메라의 셔터가 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사(비대칭 주기)함으로써 사용자의 카메라(카메라 1)의 조명 조사 구간과 상대방의 카메라(카메라 2, 카메라 3) 셔터가 열리는 구간이 일치하지 않도록 하여 사용자의 카메라 조명이 상대방의 카메라를 통해서는 확인하기 어려운 상태를 도시한 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 조명 비노출형 카메라의 셔터가 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사(대칭 주기)하되, 다수의 카메라(카메라 1, 카메라 2 및 카메라 3)를 1개의 공동 조명(조명 1)의 조명 주기와 동기화한 상태를 도시한 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 조명 비노출형 카메라의 셔터가 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사(비대칭 주기)하되, 다수의 카메라(카메라 1, 카메라 2 및 카메라 3)를 1개의 공동 조명(조명 1)의 조명 주기와 동기화한 상태를 도시한 개념도.
도 8은 도 6에 도시된 사항이 전투현장에서 적용되는 경우를 예시적으로 도시한 개념도.
도 9는 도 7에 도시된 사항이 전투현장에서 적용되는 경우를 예시적으로 도시한 개념도.
도 10은 본 발명에 따른 일체형의 조명 비노출형 카메라의 전체구성도.
도 11은 도 10에 도시된 조명 비노출형 카메라의 제어과정을 도시한 블록도.
도 12는 본 발명에 따른 분리형의 조명 비노출형 카메라의 전체구성도.
도 13은 도 12에 도시된 조명 비노출형 카메라의 제어과정을 도시한 블록도.
도 14는 도 12에 도시된 조명 비노출형 카메라를 구성하는 장치간의 동기화 상태를 도시한 블록도.
도 15는 본 발명에 따른 조명 비노출형 카메라의 조명 제어과정을 도시한 블록도.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 기술 내용을 도면과 함께 살펴보도록 한다.
도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 일반적으로 적외선 조명을 이용하는 카메라는 야간에 IR LED나 Laser 조명을 임의의 지역으로 조사하면서 카메라 셔터가 열리는 동안에 조명이 조사된 지역을 촬영하게 된다.
상기 셔터(Shutter)는 렌즈를 통해 들어오는 광량을 그것이 열려있는 시간으로 조절하는 장치로서, 본 발명에서는 렌즈부 또는 본체부에 빛의 유입을 차단하도록 만들어진 얇은 막을 갖는 기계식 또는 물리적 셔터(Shutter)와; CCD(Charge Coupled Device)나 CIS(CMOS Image Sensor)에서 전기적으로 빛을 받아 들이는 부분의 시간을 조절하는 장치를 갖는 전자식 셔터(Shutter); 모두를 포함한다.
상기 조명은 카메라의 셔터와 달리 지속적으로 조사하는 방식을 일반적으로 사용한다.
도 1에 도시된 상황에서는 사용자의 카메라(카메라 1) 외에 상대편의 카메라도(카메라 2 및 카메라 3) IR LED나 Laser 조명 인식이 가능할 경우에는 조명이 없더라도 상기 조사된 조명의 영역을 같이 볼 수가 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제를 해결함으로써 상대편 카메라를 통해서는 사용자 카메라의 조명을 볼 수 없도록 하고자 하는 것이다.
이와 같은 기술은 야간 전투시에 아군이 적군과 대치하고 있는 상황이거나, 또는 야간정찰, 야간경계시 아군이 적군에게 노출되지 않도록 하면서 카메라를 통해 목표하는 대상물체의 사진 및 영상을 촬영하는데 있어 그 실효성을 극대화시킬 수 있다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 조명 1이 대상 물체로 조명을 조사하면 카메라 1은 조사된 대상 물체를 촬영하게 된다. 이때 카메라 2 및 카메라 3은 조명이 없더라도 상기 조사된 조명의 대상 물체를 같이 볼 수 있다.
상기 카메라 2 및 카메라 3이 조명이 없더라도 상기 조사된 조명의 대상 물체를 같이 볼 수 있는 이유는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 조명 1이 카메라 1의 셔터와 달리 조명 1이 지속적으로 조사되기 때문이다.
본 발명에서는 사용자의 카메라 조명이 타 카메라에 노출되지 않도록 하고자 하는 것으로서, 구체적인 예로는 야간 전투, 야간 경계 및 정찰 시에 아군의 카메라 조명이 적군의 카메라에 노출되지 않도록 하기 위한 것이다.
카메라 조명이 노출되지 않도록 하기 위해, 본 발명에서는 카메라의 셔터가 열리는 동안에만 적외선 조명을 조사하도록 하여 카메라 조명이 외부에 노출되지 않으면서 사진 또는 영상 촬영이 가능하도록 한다. 이는 사용자 카메라의 구동신호와 적외선 조명의 주파수 신호를 동기화함으로써 달성될 수 있다.
이때 적외선 조명은 가시광선보다 파장이 길어 육안으로는 보이지 않으며, 적외선 조명을 볼 수 있는 카메라를 통해서만 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 비노출형 카메라의 셔터가 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사하되, 대칭 주기를 갖는 것을 도시한 도면이다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 타임라인 상에 카메라 1의 셔터가 열리는 구간에 맞춰 적외선 조명(조명 1)이 조사된다. 즉 카메라 셔터가 열리는 동안만 적외선 조명을 조사하고 셔터가 닫혀있는 동안에는 조명을 조사하지 않는다. 이때 도 2에 도시된 't는 초당 프레임 수(frames per second, fps)를 맞추기 위한 기준 간격이 된다.
도 2에 도시된 바와 같이 타임라인 상의 카메라 셔터가 열리는 구간과 조명을 조사하는 구간은 대칭적인 주기를 가지며, 이와 같이 카메라 셔터가 열리는 구간에서만 조명이 조사되기 때문에 타 카메라를 통해서는 상기 카메라 1의 조명 1을 확인하기 어렵다.
이와 같은 적외선 조명 비노출 기술은 특히 전시 상황에서 유용하게 사용될 수 있다. 적군의 카메라에서는 본 발명에 따른 기술이 적용된 아군의 카메라 셔터 열리는 타이밍을 맞추기가 매우 어렵기 때문에 아군의 카메라 조명을 이용한 촬영 가능성이 매우 낮다. 적군의 카메라에서 아군의 카메라 셔터가 열리는 속도를 맞출 확률은 매우 렌덤하며 0 %는 아니나 맞출 확률이 매우 낮아 아군이 카메라를 통해 보는 촬영 대상의 영상에 비해 현저히 불량한 영상을 보게 되거나 또는 거의 확인이 불가한 영상을 보게 된다.
이와 같이 본 발명에서 제시하고 있는 카메라 조명 비노출 기술은 군 경계 및 전투에 있어 매우 큰 효과를 발휘할 수 있다.
상기 도 2를 통해 제시된 방식은 카메라의 셔터 속도에 따른 영상 촬영 프레임(frame)간의 시간이 일정 주기를 갖는 것이다. 즉 도 2는 카메라 셔터를 열어주는 시간의 주기성을 갖는 것이다. 타임라인 상의 카메라 1의 셔터가 열리는 구간과 조명 1의 조명 조사 구간이 일정한 간격을 유지하고 있음을 확인할 수 있다.
도 3은 상기 도 2에 제시된 대칭 주기 방식을 비대칭 주기 방식으로 변형한 예이다. 즉, 타임라인 상에서 카메라 1의 셔터가 열리는 구간에 맞춰 조명 1이 조사되는 방식은 동일하나, 카메라 셔터 주기 및 조명 주기를 변동적으로 적용한 것이다.
이때 비대칭 주기 방식이라는 것은 기본 주기(t)에 맞춰서 주기성을 가지나 변위값에 해당하는 값만큼 '+' 또는 '-'되는 상황을 의미한다.
도 3에 도시된 바와 같이, fps를 맞추기 위해서 기준 간격 t가 유지되고, 그 t 간격에서 변위값(random value) α 또는 β을 더하거나 빼는 방식으로 변경을 주면서 셔터(Shutter) 개방 간격을 조정한다.
상기 기준 간격 t는 1초(s)를 초당 프레임 수(n)로 나눈 값이다. 그리고 상기 변위값은 0 이상이면서 상기 t 미만의 값을 갖는다.
상기 램덤 값은 조명기와 카메라 간에 미리 약속된 방식으로 변경된다.
이와 같이 약속된 방식의 예로서, 주파수 도약(frequency hopping)이 제시될 수 있으나 이와 같은 방식에 한정될 필요는 없다. 즉 보안 통신 방식이 다양하게 있기 때문에 한 가지 방식을 고수할 필요는 없다.
도 3에 도시된 바와 같이 파란 네모와 빨간 네모 쌍들의 간격이 기준 t 간격을 맞춰서 t + α 또는 β의 형태가 되도록 변경할 수 있다.
상기 α 또는 β 값은 일정범위의 음수 내지 양수의 값을 가지는 것으로 음수의 경우, t 보다 빠른 시간 간격으로 셔터(shutter)를 개방하게 되고, 양수의 경우 t 값이 더해져서 t보다 늦어진 시간간격으로 셔터(shutter)를 개방하게 된다.
더욱 상세하게는 상기 변위값 α 또는 β는 상기 기본 셔터 간격(t) 및 조명기(20)의 기본 조명 조사 간격(t) 보다 작은 실수이다.
이때 초당 프레임 수(fps)는 변하지 않은 상태에서, 카메라에 설정된 초당 프레임 수(fps)에 의해 계산되어지는 t 값에 일정 시간을 더하고 빼는 작업이 이루어진다.
상기 도 3에 도시된 기술이 적용되는 일례로, 1/1000 셔터 속도에 30fps의 영상을 촬영하는 데 있어, 상기 fps(frames per second)의 주기를 영상의 품질에 영향을 주지 않는 선에서 바꾸거나, 또는 동일한 fps내에서 frame간의 시간을 비 주기적인 방법으로 제어를 하면 상대편 카메라는 더욱 추적이 어렵게 된다
이러한 방법은 블루투스통신의 주파수 도약(Frequency-hopping) 방법과 같은 렌덤한 값으로 변위값을 변화시켜 촬영 주기를 제어하는 장치를 통해 조명의 추적이 거의 불가능하게 만들 수 있게 된다.
상기 주파수 도약은 무선망에서 송,수신부에서 데이터통신에 쓰이는 주 주파수를 일정한 함수에 따라 바꾸면서 통신하는 기법을 말하는 것으로서, 블루투스의 주파수할당은 대역확산(Spread Spectrum) 통신방식에서 주파수 도약(FH : frequency Hopping)을 사용하며, 주파수 도약 방식은 무선 통신을 할 때 정보의 파형을 변조하는 것으로서 초당 수천번의 주파수를 번갈아 가며 대역 확산시키면서 전송하여 전파의 중첩을 방지한다.
도 4는 상기 도 2에 도시된 카메라 1의 조명 1이 상대편 카메라인 카메라 2 및 카메라 3에 노출되지 않는 원리를 도시하고 있다.
상기 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 카메라 2 및 카메라 3은 상기 카메라 1의 셔터 주기와 맞추기가 매우 어려운 상태를 보여주고 있으며, 특히 상기 카메라 1의 조명 1은 상기 카메라 1의 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하기 때문에 카메라 2 및 카메라 3은 상기 카메라 1의 조명 1을 이용한 촬영이 불가능해진다.
즉, 상기 도 4는 비노출형 카메라의 셔터가 타임라인 상에서 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사(대칭 주기)함으로써 사용자의 카메라(카메라 1)의 조명 조사 구간과 상대방의 카메라(카메라 2 및 카메라 3) 셔터가 열리는 구간이 일치하지 않아 사용자의 카메라 조명이 상대방의 카메라를 통해서는 확인하기 어려운 상태를 보여주고 있다.
도 5는 상기 도 3에 도시된 카메라 1의 조명 1이 상대편 카메라인 카메라 2 및 카메라 3에 노출되지 않는 원리를 도시하고 있다.
상기 도 5와 제시된 방식은 도 4에 제시된 방식과 달리 비대칭 주기를 이룬다. 상기 도 5는 비노출형 카메라의 셔터가 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사(비대칭 주기)함으로써 사용자의 카메라(카메라 1) 조명(조명 1) 조사 구간과 상대방의 카메라(카메라 2, 카메라 3) 셔터가 열리는 구간이 일치하지 않아 사용자의 카메라 조명(조명 1)이 상대방의 카메라(카메라 2, 카메라 3)을 통해서는 확인하기 어려운 상태를 도시한 개념도이다.
이와 같이 타임라인에서 카메라 1의 셔터가 열리는 구간과 조명 1이 조사되는 구간을 일치시키고, 나머지 구간에 대해서는 조명 1을 조사하지 않음으로서 상대적으로 타임라인 상에서 다른 구간에 위치하는 카메라 2 및 카메라 3의 카메라를 통해서는 상기 조명 1을 사용할 수 없게 된다. 결과적으로 상기 카메라 1의 조명 1은 카메라 2 및 카메라 3에 노출되지 않는 상황을 구현할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 변형된 실시형태를 제시하고 있다. 카메라와 조명이 분리된 형태로서 한 개의 공동 조명을 다수의 카메라가 사용하는 방식이다.
즉 조명 비노출형 카메라의 셔터가 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사(대칭 주기)하되, 다수의 카메라(카메라 1, 카메라 2 및 카메라 3)를 1개의 공동 조명(조명 1)의 조명 주기와 동기화한 상태이다.
더욱 구체적으로는, 사진 또는 영상을 촬영하는 사용자 카메라는 다수를 이루어 1개의 적외선 조명을 공동으로 사용하되, 상기 사용자 카메라의 구동신호와 상기 공동으로 사용하는 적외선 조명의 주파수 신호를 동기화하여 사용하는 것으로서,
상기 사용자 카메라(카메라 1, 카메라 2 및 카메라 3)는 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하도록 제어되어 상기 사용자 카메라 외의 타 카메라를 통해서는 상기 공동으로 사용하는 조명 1의 적외선 조명을 볼 수 없다.
따라서 상기 카메라 1 내지 카메라 3의 사용자 카메라는 하나의 조명만을 사용하여 조명이 외부에 노출되지 않는 상태에서 사진 또는 영상 촬영이 가능한 것을 특징으로 한다.
즉 1개의 공동 조명 1을 카메라 1, 카메라 2 및 카메라 3의 다수가 공동으로 사용하는 방식이다.
이는 다수를 이루는 카메라 셔터의 구동신호와 공동으로 사용하는 조명의 주파수 신호를 동기화함으로써, 상기 다수의 카메라 셔터가 열리는 동안에만 공동으로 사용하는 조명을 조사하도록 하는 것이다. 이는 1개의 IR LED 또는 Laser 조명을 통해 다수의 카메라가 야간에 상대편의 카메라에 노출되지 않으면서 촬영 대상 영역의 사진 또는 영상 촬영이 가능하다는 장점을 제공한다.
도 7은 도 6과 동일한 개념의 기술이나, 다만 조명 비노출형 카메라의 셔터가 열리는 구간 범위 내에서 조명을 조사 주기가 비대칭성을 갖는다는 것에 특징이 있다.
즉, 상기 도 6에 도시된 방식이 대칭 조사방식이라고 한다면, 도 7은 비대칭 조사기술이다.
이와 같은 방식은 초당 프레임 수(fps)를 맞추기 위한 기준 간격 t, 즉 카메라 셔터가 열리는 구간과 구간 사이의 간격, 조명을 조사하는 구간과 구간 사이의 간격을 의미하는 기준 간격 t에 대해, 변위값 α 또는 β를 적용하여, 't ± α' 또는 't ±β'가 되도록 변경을 준다.
도 8 및 도 9는 상기 도 6 및 도 7에 제시된 방식을 야간 전투에 적용하는 예로서 도시하고 있다.
야간 전투시 아군의 카메라 1 내지 카메라 3은 아군의 조명 1과 주파수 동기(Frequency Synchronization)를 이룸으로써 별도의 조명 장치를 포함하지 않은 조명 분리형 카메라를 이용하여 다수의 아군이 고품질의 사진 및 영상을 확보할 수 있게 된다.
반면, 적군의 카메라 1 내지 카메라 3은 타임라인 상에서 카메라 셔터가 열리는 구간을 상기 조명 1과 맞추기 매우 어렵기 때문에 상기 조명 1을 이용한 촬영이 거의 불가능하다.
또한 앞서 살펴본 바와 같이 적군의 카메라에서 아군의 카메라 셔터가 열리는 속도를 맞출 확률은 매우 렌덤하고 0 %는 아니나 매우 낮아 아군이 카메라를 통해 보는 촬영 대상의 영상에 비해 현저히 불량한 영상을 보게 되거나 또는 거의 확인이 불가한 영상을 보게 된다.
구체적인 예로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 대칭 주기에서는 적군 카메라 중 일부(카메라 1)가 우연히 동기화가 맞아 아군의 조명 조사 주기에 약 50 % 정도 걸치는 상황이 연출될 수 있으나, 이때 적군은 카메라를 통해 희미하게나마 빛을 볼 수 있는 정도의 상황에 그쳐 촬영 대상의 영상에 비해 현저히 불량한 영상을 보게 되거나 또는 거의 확인이 불가한 영상을 보게 된다.
그리고 도 9에 도시된 바와 같이, 비대칭 주기에서는 적군 카메라 중 일부(카메라 1)가 일부 프레임(frame)에서 아군의 조명 조사 주기에 걸쳐질 수 있으나, 아군의 카메라와 조명은 주기 변위량에 의한 비대칭 주기를 가지기 때문에 적군의 카메라를 통해서는 아군의 조명 조사 주기를 맞추는 것이 사실상 불가능에 가깝다. 따라서 전군의 카메라를 통해서 촬영되는 영상은 현저히 불량하거나 또는 거의 확인이 불가하게 된다.
이와 같은 기술이 적용되면 광대역의 면적에서 전투에서 아군은 매우 효율적인 야간 전투가 가능해지기 때문에 야간 전투에 적용시 본 발명의 효과를 극대화시킬 수 있다.
상기 도 8 및 도 9에 도시된 아군의 상황은 드론 등의 비행체에 조명 1을 설치하여 상공에서 아군의 카메라 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하도록 하고, 지상에서는 수많은 아군이 별도의 조명 장비가 구비되어 있지 않은 카메라를 통해 적군의 카메라에 노출되지 않으면서 야간 전투, 야간 경계 및 정찰이 가능한 상황으로 예상해볼 수 있다.
가능성은 낮으나 만일 적군의 카메라에 상기 조명 1이 노출될 경우에는 즉시 조명 1과 아군의 카메라 1 내지 카메라 3의 공유 조명 주파수를 변경함으로써 적군의 카메라에 비노출되는 상태를 지속할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 비노출형 카메라는 야간에도 매우 선명한 사진 및 영상 확보가 가능하면서도 상대편에 노출되지 않기때문에 기존의 군 카메라에서 사용하는 무조명의 고가 야간 카메라보다 월등하게 멀리보면서도 고품질의 영상을 확보할 수 있으며 저가의 제품가격으로 사용이 가능하다.
이상에서 살펴본 본 발명에 따른 조명 비노출형 카메라(1)에 따른 보다 구체적인 장치 구성 및 제어과정에 대해 살펴보도록 한다.
도 10은 본 발명에 따른 일체형의 조명 비노출형 카메라(1)의 전체구성도이고, 도 11은 도 10에 도시된 조명 비노출형 카메라(1)의 제어과정을 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 일체형 구조의 조명 비노출형 카메라(1)는 도 10에 도시된 바와 같이,
카메라 모듈(11)과, 상기 카메라 모듈(11)을 제어하는 카메라 제어부(12)를 포함하는 카메라부(10)와,
조명기(21)와, 상기 조명기(21)를 제어하는 조명기 제어부(22)를 포함하는 조명부(20)와,
상기 카메라 제어부(12)와, 조명기 제어부(22)를 통합제어하는 메인 제어부(30)가 일체로 구성되어, 적외선 조명을 조사하면서 사진 또는 영상을 촬영하는 사용자 카메라(1)로서,
상기 사용자 카메라(1)는 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하도록 제어되어 타 카메라를 통해서는 상기 사용자 카메라(1)의 적외선 조명을 볼 수 없도록 하여,
조명이 외부에 노출되지 않는 상태에서 사진 또는 영상 촬영이 가능한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 일체형 구조의 조명 비노출형 카메라(1)의 제어과정은 도 11에 도시된 바와 같이,
상기 메인 제어부(30)에서 카메라 모듈(11)의 기본 셔터 간격(t)과 상기 조명기(21)의 기본 조명 조사 간격(t)을 동일하게 설정한 후, 상기 카메라 제어부(12)와 조명기 제어부(22)로 전송하여 상기 카메라 모듈(11)의 셔터 간격과 조명기(21)의 조명 조사 간격을 동일하게 세팅하는 단계와,
상기 세팅된 조사 간격에 따라 상기 조명기(21)를 통해 조명을 목표 지점에 조사하고, 상기 조명을 조사하는 목표 지점을 상기 카메라 모듈(11)을 통해 사진 또는 영상을 촬영하는 단계를 포함한다.
도 12는 본 발명에 따른 분리형의 조명 비노출형 카메라의 전체구성도이고, 도 13은 도 12에 도시된 조명 비노출형 카메라의 제어과정을 도시한 블록도이다. 그리고 도 14는 상기 도 12에 도시된 조명 비노출형 카메라를 구성하는 장치의 동기화상태를 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 분리형 구조의 조명 비노출형 카메라(1)는 도 12에 도시된 바와 같이,
카메라 모듈(11)과, 상기 카메라 모듈(11)을 제어하는 카메라 제어부(12)와, 상기 카메라 제어부(12)를 제어하는 제1 메인 제어부(13)를 포함하는 카메라부(10)와,
조명기(21)와, 상기 조명기(21)를 제어하는 조명기 제어부(22)와, 상기 조명기 제어부(22)를 제어하는 제2 메인 제어부(23)를 포함하는 조명부(20)와,
상기 제1 메인 제어부(13)와 제2 메인 제어부(23)와 네트웍(Network)으로 연결되는 중앙관제부(40)가 상호 분리설치되어, 적외선 조명을 조사하면서 사진 또는 영상을 촬영하는 사용자 카메라(1)로서,
상기 사용자 카메라(1)는 단독 또는 2 이상의 다수를 이루어 1개의 적외선 조명을 단독 또는 공동으로 사용하되, 상기 사용자 카메라의 구동신호와 상기 적외선 조명의 주파수 신호를 동기화하여 사용한다.
상기 사용자 카메라(1)는 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하도록 제어되어 타 카메라를 통해서는 상기 적외선 조명을 볼 수 없도록 하여,
조명이 외부에 노출되지 않는 상태에서 사진 또는 영상 촬영이 가능한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 분리형 구조의 조명 비노출형 카메라(1)의 제어과정은 도 13에 도시된 바와 같이,
상기 중앙관제부(40)에서 카메라 모듈(11)의 초당 프레임 수(fps)에 따른 기본 셔터 간격(t) 및 기본 조명 조사 간격(t)을 동일하게 설정하는 과정과, 상기 기본 셔터 간격(t) 및 기본 조명 조사 간격(t)에 대한 변위값을 생성하는 과정과, 초당 프레임 수(frames per second, fps) 및 상기 변위값을 제 1 및 제2 메인 제어부(13, 23)로 전송하는 과정 및 동기화를 확인하는 과정이 순차적으로 진행하는 제1단계와,
상기 중앙관제부(40)로부터 설정된 기본 셔터 간격(t) 및 기본 조명 조사 간격(t) 설정값, fps 및 변위값을 제1 및 제2 메인 제어부(13, 23)에서 수신하여 카메라 제어부(12) 및 조명기 제어부(22)로 전송하고, 동기화를 확인하는 과정이 순차적으로 진행되는 제2단계와,
상기 제1 메인 제어부(13)로부터 전송된 기본 셔터 간격(t) 및 변위값을 카메라 제어부(12)를 통해 수신하고, 상기 기본 셔터 간격(t) 및 변위값에 따라 셔터 시간 간격을 설정하고, 상기 설정된 셔터 시간 간격에 따라 촬영하되,
동시에 상기 제2 메인 제어부(12)로부터 전송된 기본 조명 조사 간격(t) 및 변위값을 조명기 제어부(22)를 통해 수신하고, 상기 기본 조명 조사 간격(t) 및 변위값에 따라 조명 조사 간격을 설정하고, 상기 설정된 조명 조사 간격에 따라 조명기 조명조사가 이루어지는 제3단계를 포함한다.
상기 일체형 또는 분리형 조명 비노출형 카메라(1)는 셔터 속도에 따른 영상 촬영의 초당 프레임(fps, frames per second); 또는 영상 촬영 프레임(frame)간의 시간;이 대칭적 주기를 갖거나, 또는 비대칭적 주기를 갖는다.
그리고 상기 제시된 변위값은 카메라 모듈(10)의 기본 셔터 간격(t) 및 조명기(20)의 기본 조명 조사 간격(t) 보다 작은 실수(real number)일 수 있다.
도 14는 및 도 15는 앞서 제시한 본 발명에 따른 조명 비노출형 카메라를 구성하는 장치의 동기화상태를 블록도 형태로 제시하고 있다.
본 발명에 따른 사용자의 카메라 조명이 외부에 노출되지 않으면서 사진 또는 영상 촬영이 가능한 조명 비노출형 카메라 및 이를 이용하여 사진 또는 영상을 촬영하면서도 사용자의 카메라 조명이 타 카메라에 비노출되도록 하는 제어방법은 기존의 군 카메라에서 사용하는 무조명의 고가 야간카메라보다 월등하게 멀리볼 수 있으면서도 고품질의 영상 확보가 가능하여 저가이면서도 활용가치 월등히 뛰어나 산업상 이용가능성이 매우 크다.

Claims (7)

  1. 카메라 모듈(11)과, 상기 카메라 모듈(11)을 제어하는 카메라 제어부(12)를 포함하는 카메라부(10)와,
    조명기(21)와, 상기 조명기(21)를 제어하는 조명기 제어부(22)를 포함하는 조명부(20)와,
    상기 카메라 제어부(12)와, 조명기 제어부(22)를 통합제어하는 메인 제어부(30)가 일체로 구성되어, 적외선 조명을 조사하면서 사진 또는 영상을 촬영하는 사용자 카메라(1)로서,
    상기 사용자 카메라(1)는 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하도록 제어되어 타 카메라를 통해서는 상기 사용자 카메라(1)의 적외선 조명을 볼 수 없도록 하여,
    조명이 외부에 노출되지 않는 상태에서 사진 또는 영상 촬영이 가능한 것을 특징으로 하는, 사용자의 카메라 조명이 외부에 노출되지 않는 조명 비노출형 카메라.
  2. 카메라 모듈(11)과, 상기 카메라 모듈(11)을 제어하는 카메라 제어부(12)와, 상기 카메라 제어부(12)를 제어하는 제1 메인 제어부(13)를 포함하는 카메라부(10)와,
    조명기(21)와, 상기 조명기(21)를 제어하는 조명기 제어부(22)와, 상기 조명기 제어부(22)를 제어하는 제2 메인 제어부(23)를 포함하는 조명부(20)와,
    상기 제1 메인 제어부(13)와 제2 메인 제어부(23)와 네트웍(Network)으로 연결되는 중앙관제부(40)가 상호 분리설치되어, 적외선 조명을 조사하면서 사진 또는 영상을 촬영하는 사용자 카메라(1)로서,

    상기 사용자 카메라(1)는 단독 또는 2 이상의 다수를 이루어 1개의 적외선 조명을 단독 또는 공동으로 사용하되, 상기 사용자 카메라의 구동신호와 상기 적외선 조명의 주파수 신호를 동기화하여 사용하는 것으로서,
    상기 사용자 카메라(1)는 셔터가 열리는 동안에만 조명을 조사하도록 제어되어 타 카메라를 통해서는 상기 적외선 조명을 볼 수 없도록 하여,
    조명이 외부에 노출되지 않는 상태에서 사진 또는 영상 촬영이 가능한 것을 특징으로 하는, 사용자의 카메라 조명이 외부에 노출되지 않는 조명 비노출형 카메라.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    사용자 카메라(1)는 셔터 속도에 따른 영상 촬영의 초당 프레임(fps, frames per second); 또는 영상 촬영 프레임(frame)간의 시간;이 대칭적 주기를 갖는 것을 특징으로 하는, 사용자의 카메라 조명이 외부에 노출되지 않는 조명 비노출형 카메라.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    사용자 카메라는 셔터 속도에 따른 영상 촬영의 초당 프레임(fps, frames per second); 또는 영상 촬영 프레임(frame)간의 시간;이 비대칭적 주기를 갖는 것을 특징으로 하는, 사용자의 카메라 조명이 외부에 노출되지 않는 조명 비노출형 카메라.
  5. 카메라 모듈(11)과, 상기 카메라 모듈(11)을 제어하는 카메라 제어부(12)를 포함하는 카메라부(10)와,
    조명기(21)와, 상기 조명기(21)를 제어하는 조명기 제어부(22)를 포함하는 조명부(20)와,
    상기 카메라 제어부(12)와, 조명기 제어부(22)를 통합제어하는 메인 제어부(30)가 일체로 구성되어, 적외선 조명을 조사하면서 사진 또는 영상을 촬영하는 사용자 카메라(1) 제어방법으로서,

    상기 메인 제어부(30)에서 카메라 모듈(11)의 기본 셔터 간격(t)과 상기 조명기(21)의 기본 조명 조사 간격(t)을 동일하게 설정한 후, 상기 카메라 제어부(12)와 조명기 제어부(22)로 전송하여 상기 카메라 모듈(11)의 셔터 간격과 조명기(21)의 조명 조사 간격을 동일하게 세팅하는 단계와,
    상기 세팅된 조사 간격에 따라 상기 조명기(21)를 통해 조명을 목표 지점에 조사하고, 상기 조명을 조사하는 목표 지점을 상기 카메라 모듈(11)을 통해 사진 또는 영상을 촬영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 조명 비노출 제어방법.
  6. 카메라 모듈(11)과, 상기 카메라 모듈(11)을 제어하는 카메라 제어부(12)와, 상기 카메라 제어부(12)를 제어하는 제1 메인 제어부(13)를 포함하는 카메라부(10)와,
    조명기(21)와, 상기 조명기(21)를 제어하는 조명기 제어부(22)와, 상기 조명기 제어부(22)를 제어하는 제2 메인 제어부(23)를 포함하는 조명부(20)와,
    상기 제1 메인 제어부(13)와 제2 메인 제어부(23)와 네트웍(Network)으로 연결되는 중앙관제부(40)가 상호 분리설치되어, 적외선 조명을 조사하면서 사진 또는 영상을 촬영하는 사용자 카메라(1) 제어방법으로서,

    상기 중앙관제부(40)에서 카메라 모듈(11)의 초당 프레임 수(fps)에 따른 기본 셔터 간격(t) 및 기본 조명 조사 간격(t)을 동일하게 설정하는 과정과, 상기 기본 셔터 간격(t) 및 기본 조명 조사 간격(t)에 대한 변위값을 생성하는 과정과, 초당 프레임 수(frames per second, fps) 및 상기 변위값을 제 1 및 제2 메인 제어부(13, 23)로 전송하는 과정 및 동기화를 확인하는 과정이 순차적으로 진행하는 제1단계와,
    상기 중앙관제부(40)로부터 설정된 기본 셔터 간격(t) 및 기본 조명 조사 간격(t) 설정값, fps 및 변위값을 제1 및 제2 메인 제어부(13, 23)에서 수신하여 카메라 제어부(12) 및 조명기 제어부(22)로 전송하고, 동기화를 확인하는 과정이 순차적으로 진행되는 제2단계와,
    상기 제1 메인 제어부(13)로부터 전송된 기본 셔터 간격(t) 및 변위값을 카메라 제어부(12)를 통해 수신하고, 상기 기본 셔터 간격(t) 및 변위값에 따라 셔터 시간 간격을 설정하고, 상기 설정된 셔터 시간 간격에 따라 촬영하되,
    동시에 상기 제2 메인 제어부(12)로부터 전송된 기본 조명 조사 간격(t) 및 변위값을 조명기 제어부(22)를 통해 수신하고, 상기 기본 조명 조사 간격(t) 및 변위값에 따라 조명 조사 간격을 설정하고, 상기 설정된 조명 조사 간격에 따라 조명기 조명조사가 이루어지는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 조명 비노출 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    변위값은 카메라 모듈(10)의 기본 셔터 간격(t) 및 조명기(20)의 기본 조명 조사 간격(t) 보다 작은 실수(real number)인 것을 특징으로 하는 카메라 조명 비노출 제어방법.
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