KR20220149421A - 이미지 프레임의 시퀀스를 캡쳐하기 위한 마이크로볼로미터 검출기를 갖는 열 카메라 및 이에 대한 방법 - Google Patents

이미지 프레임의 시퀀스를 캡쳐하기 위한 마이크로볼로미터 검출기를 갖는 열 카메라 및 이에 대한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 방법은 마이크로볼로미터(microbolometer) 검출기를 갖는 열 카메라에서 이미지 프레임의 시퀀스를 캡쳐(capture)하는 방법으로서: 상기 열 카메라의 셔터가 닫힌 상태에서 및 열린 상태에서 각각, 이미지 프레임의 제 1 시퀀스 및 이미지 프레임의 제 2 시퀀스를 캡쳐하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 제 1 및 제 2 시퀀스를 캡쳐하는 단계에서, 시간적 패턴의 하나 이상의 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환한다. 상기 방법은 상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임(상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임은, 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨)을, 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임(상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임은, 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 동일한 상기 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨)을 사용하여 교정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이미지 프레임의 시퀀스를 캡쳐하기 위한 마이크로볼로미터 검출기를 갖는 열 카메라 및 이에 대한 방법{A METHOD AND A THERMAL CAMERA HAVING A MICROBOLOMETER DETECTOR FOR CAPTURING A SEQUENCE OF IMAGE FRAMES}
본 발명은 마이크로볼로미터 검출기를 갖는 열 카메라에 관한 것이다. 특히, 이와 같은 열 카메라를 이용하여 이미지 프레임의 시퀀스를 캡쳐하는 것에 관한 것이다.
열 카메라는 이미지 프레임을 캡쳐하기 위해 마이크로볼로미터 센서를 사용할 수 있으며, 마이크로볼로미터 센서는 냉각되지 않은 센서이다. 상기 센서의 결함을 보상하기 위해, 상기 이미지 센서에 의해 캡쳐되는 이미지 프레임으로부터 셔터 이미지를 감산하는 것이 통상적인 실시이다. 셔터 이미지는 상기 열 카메라의 셔터가 닫혔을 때, 즉 장면(scene)으로부터의 어떤 복사(radiation)도 센서에 닿지 않을 때, 상기 센서에 의해 캡쳐된 이미지이며, 셔터 이미지는 상기 센서의 비균질 오류의 측정값을 제공한다. 상기 센서에 결함이 없었다면, 상기 셔터 이미지는 완전히 균질한 이미지였을 것이다. 그러나, 상기 센서에 있는 암전류로 인해서, 셔터 이미지는 완전히 균질하지 않고 상기 셔터 이미지 안에 있는 다른 픽셀간의 차이가 있을 것이다. 추가적으로, 상기 암전류는 온도에 종속되므로 온도와 함께 이들 차이는 달라진다. 따라서, 상기 센서의 상기 온도가 드리프팅하기 시작하거나 또는 상기 센서에 다른 열적 변동이 있을 때, 새로운 셔터 이미지가 바람직하게 캡쳐된다. 예를 들면, 새로운 셔터 이미지는 10분마다 캡쳐되거나 또는 온도의 드리프트가 감지될 때마다 캡쳐될 수 있다.
일부 상황에서는 상기 열 카메라의 동적 범위를 확장시키는 것이 바람직하다. 이는 서로 다른 집적 시간을 통해 반복하는 이미지 프레임을 캡쳐하는 동작에 의해 성취될 수 있다. 서로 다른 집적 시간을 통해 반복할 때, 상기 마이크로볼로미터 센서의 가열은 프레임간에 달라질 것이고, 그 결과로, 상기 암전류 또한 달라질 것이다. 따라서, US7885536B1에 언급된 바와 같이, 암전류값은 집적 시간과 함께 변하며, 따라서 각 집적 시간은 바람직하게는 관련 셔터 이미지를 갖는다.
그러나, 서로 다른 집적 시간을 갖는 이미지 프레임을 캡쳐하는 동작 사이에서 상기 마이크로볼로미터 센서의 상기 온도 변화는 상기 암전류에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 상기 캡쳐된 이미지 프레임 안에 편향을 도입시키는 결과 또한 초래한다. 더 구체적으로, 상기 마이크로볼로미터 센서가 제 1 집적 시간을 갖는 이미지 프레임을 캡쳐하는 단계부터 제 2 집적 시간을 갖는 이미지 프레임을 캡쳐하는 단계까지 전환될 때, 상기 제 2 집적 시간과 관련한 온도 레벨로 상기 마이크로볼로미터의 상기 온도가 안정될 때까지 시간이 걸린다. 이는 상기 제 2 집적 시간으로 전환 후 캡쳐된 상기 제 1 프레임의 상기 센서 판독 내에 편향을 도입한다. 상기 캡쳐된 이미지 프레임에서 추가적인 시스템적인 오류를 도입하지 않는 암전류 보상을 갖기 위해, 이 편향은 바람직하게는 상기 셔터 이미지를 생성할 때 고려된다. 이는 따라서 개선의 여지가 있다.
위에 서술된 문제점은 독립항의 특징에 의해 해결된다. 특히, 본 발명의 목적은 서로 다른 집적 시간 사이에 전환시에 도입되는 상기 센서 판독 편향을 고려하는 방법으로써 마이크로볼로미터 센서의 암전류를 교정하기 위한 것이다. 본 발명은 독립항에 의해 정의되며, 그 다양한 실시예가 종속항에 의해 정의된다.
특히, 상기 목적은 마이크로볼로미터(microbolometer) 검출기를 갖는 열 카메라에서 이미지 프레임의 시퀀스를 캡쳐(capture)하는 방법으로서: 상기 열 카메라의 셔터가 닫힌 상태에서 그리고 집적 시간(integration time)의 시간적 패턴의 하나 이상의 제 1 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환하면서 이미지 프레임의 제 1 시퀀스를 캡쳐하는 단계; 상기 열 카메라의 상기 셔터가 열린 상태에서 그리고 집적 시간의 동일한 시간적 패턴의 하나 이상의 제 2 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환하면서 이미지 프레임의 제 2 시퀀스를 캡쳐하는 단계; 상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임 - 상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨- 을, 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임 - 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 동일한 상기 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨 - 을 사용하는 감산에 의해 교정하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 발명자들은 상기 셔터 이미지 프레임 및 통상 이미지 프레임을 캡쳐할 때 동일한 반복적 시간적 패턴에 따라 상기 집적 시간을 전환하는 것이 이점이 있다는 것을 알게 되었다. 그런 식으로, 동일한 상대적 위치를 갖는 통상 이미지 프레임 및 셔터 이미지의 상기 편향은 상기 시간적 패턴의 반복 안에서 동일할 것이다. 더욱이, 교정에 통상 이미지 프레임 및 그 교정에 사용되는 상기 셔터 이미지는 상기 시간적 패턴의 반복 안에서 동일한 상대적 위치에 대응한다. 이는 통상 이미지 프레임이 상기 통상 이미지 프레임과 동일한 집적 시간에 캡쳐된 셔터 이미지 프레임을 사용하여 교정될 뿐만 아니라, 상기 통상 이미지 프레임과 동일한 편향을 갖는다는 것을 의미한다. 따라서, 상기 암전류 보상은 더 정밀해질 것이고 상기 캡쳐된 이미지 프레임에서 시스템적 오류를 일으키지 않을 것이다.
본 발명의 제 2 태양에 따르면, 상기 목적은 열 카메라로서: 마이크로볼로미터 검출기, 셔터, 상기 마이크로볼로미터 검출기와 상기 셔터를 제어하도록 구성된 제어기 (상기 제어기는 상기 셔터가 닫힌 상태에서 그리고 집적 시간의 시간적 패턴의 하나 이상의 제 1 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환하면서 이미지 프레임의 제 1 시퀀스를 캡쳐하며, 상기 셔터가 열린 상태에서 그리고 상기 집적 시간의 동일한 시간적 패턴의 하나 이상의 제 2 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환하면서 이미지 프레임의 제 2 시퀀스를 캡쳐함), 및 상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임을, 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임을 사용하는 감산에 의해 교정하도록 구성되는 이미지 프로세서 (상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 특정 위치로 전환될 때 캡쳐되고, 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 동일한 상기 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨);를 포함하는 열 카메라에 의해 달성된다.
본 발명의 제 3 태양에 따르면, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 프로세싱 능력이 있는 기기에 의해 실행될 때 마이크로볼로미터 검출기를 갖는 열 카메라로 하여금 제 1항의 방법을 실행하도록 조정된 컴퓨터 코드 인스트럭션을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
상기 제 2 및 제 3 태양은 상기 제 1 태양과 같은 특징 및 이점을 일반적으로 가질 수 있다. 명시적으로 기재되지 않는 한, 본 발명은 그 특징의 모든 가능한 결합에 관련된다.
본 발명의 실시예의 비한정적인 상세한 설명과 도시된 바에 의해 본 발명의 추가적인 목적, 특징 및 이점은 잘 이해될 것이며, 유사한 도면 부호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 장면을 감시하도록 배치된 열 카메라를 개략적으로 도시한다.
도 2는 실시예에 따른 열 카메라를 개략적으로 도시한다.
도 3 및 도 4는 실시예에 따라 각각 상기 열 카메라의 셔터가 닫힌 상태 및 열린 상태에서 캡쳐된 이미지 프레임의 제 1 및 제 2 시퀀스를 개략적으로 도시한다.
도 5는 실시예에 따라 교체가능하게 상기 열 카메라의 셔터가 닫힌 상태 및 열린 상태에서 캡쳐된 6개의 이미지 프레임의 시퀀스를 도시한다.
도 6는 실시예에 따라 마이크로볼로미터 검출기를 갖는 열 카메라 안에서 이미지 프레임의 시퀀스를 캡쳐하기 위한 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 장면(12)을 감시하도록 배치된 열 카메라를 도시한다. 상기 열 카메라(10)는 마이크로볼로미터 검출기를 사용하여 시간이 지나면서 스펙트럼의 적외선 부분의 복사를 검출하고 상기 검출된 복사로부터 이미지 프레임의 시퀀스를 생성한다. 상기 장면(12)에서는 적외선 방사의 원천으로 작용하는 서로 다른 온도의 객체가 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 자동차, 사람, 나무 및 불일 수 있다. 이들 객체에 걸친 상기 온도 범위는 크기가 클 수 있으며 이는 상기 열 카메라(10)가 적절하게 모든 객체를 상기 마이크로볼로미터 검출기의 단일 집적 시간을 이용하여 촬영하기 어렵게 만든다. 예를 들어, 사람 또는 자동차와 같이 낮은 온도의 객체의 경우, 불과 같이 높은 온도의 객체보다 긴 집적 시간을 요구할 수 있다. 더 긴 집적 시간이 사용될 경우, 낮은 온도의 객체에 대한 온도를 해결하는 것이 가능할 것이며, 그러나 더 높은 온도의 객체는 그렇지 않을 것인데 왜냐하면 상기 마이크로볼로미터 검출기가 포화될 것이기 때문이고, 또 그 역의 경우도 마찬가지이다. 완전한 온도 범위를 커버하기 위해, 상기 열 카메라(10)는 여러 서로 다른 집적 시간으로 대신 운영해야 할 수 있으며 이는 상기 온도 범위의 서로 다른 부분에 대해 최적일 것이다. 예를 들어, 상기 열 카메라(10)는 후속 이미지 프레임을 캡쳐하는 동작 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 상기 집적 시간을 전환할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 열 카메라(10)는 고 명암비 이미지를 생성하도록 단일 이미지 프레임 안으로 서로 다른 집적 시간에 캡쳐된 후속 이미지 프레임을 결합할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 열 카메라(10)는 제 1 비디오 스트림을 생성하도록 상기 이미지 프레임의 시퀀스로부터 제 1 집적 시간을 갖는 이미지 프레임을 추출하며, 제 2 비디오 스트림을 생성하도록 상기 이미지 프레임으로부터 제 2의, 서로 다른 집적 시간을 갖는 이미지 프레임을 추출한다. 후자의 경우, 상기 열 카메라는 따라서 서로 다른 집적 시간에 대응하는 여러 개별 비디오 스트림을 생성할 것이다. 이들 개별 비디오 스트림은 객체 검출, 모션 검출 등을 포함하는 다양한 유형의 분석과 같은 후처리 또는 다양한 유형의 분석을 거칠 수 있다. 예를 들어, 이들 개별 비디오 스트림은 바람직하게 조기 화재 경보 시스템을 구현하도록 사용될 수 있다. 상기 제 1 스트림의 상기 집적 시간은 낮은 온도 범위에 있는 객체를 검출하기에 적절하도록 선택될 수 있으며, 이는 인간의 온도 범위와 같을 수 있다. 상기 제 2 스트림의 상기 집적 시간은 높은 온도 범위에 있는 객체를 검출하기에 적절하도록 선택될 수 있으며, 이는 새로 발화된 불을 검출하기에 적절한 온도 범위와 같을 수 있다 (섭씨 250도 초과). 상기 제 1 비디오 스트림은 이 때 인간 객체 검출, 인간 객체의 모션 추정 및 인간 객체 추적을 하도록 분석을 수행하는 것과 같은 인간 감시에 사용될 수 있다. 상기 제 2 스트림은 화재의 발생을 감시하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 스트림은 상기 제 2 비디오 스트림 안의 픽셀값이 알람 임계치를 초과할 때 알람을 발동시키도록 감시될 수 있다.
도 2는 상기 열 카메라(10)를 더 상세하게 도시한다. 이는 마이크로볼로미터 검출기(20), 셔터(21), 이미지 프로세서(22) 및 제어기(23)를 포함한다. 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)는 또한 마이크로볼로미터 센서(20)로서 지칭될 수 있다. 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)는 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 온도를 측정하는 온도 센서(24)를 포함할 수 있다.
종래 기술에 알려진 바와 같이, 마이크로볼로미터 검출기(20), 또는 마이크로볼로미터 센서는 상기 장면(12)으로부터의 적외선 복사를 검출하도록 배치된다. 이미지 프레임을 생성할 때, 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)는 집적 시간으로 지칭되는 시간동안 검출되는 적외선 복사를 집적한다. 각 프레임에 대해 사용되는 상기 집적 시간은 상기 제어기(23)에 의해 설정된다. 특히, 상기 제어기(23)는 후속 이미지 프레임이 서로 다른 집적 시간을 갖도록 복수의 집적 시간 사이에서 전환하도록 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)를 제어할 수 있다. 상기 전환은 반복되는 기정의된 시간적 패턴을 따를 수 있다. 상기 시간적 패턴의 반복은 다수의 후속 이미지 프레임에 대해 어떤 집적 시간이 사용되어야 할지 정의하는 집적 시간의 시퀀스로서 간주될 수 있다. 일반적으로, 집적 시간의 상기 시간적 패턴은 복수의 집적 시간 사이에서 얼마나 자주 그리고 어떤 순서로 전환할지를 표시한다고 말할 수 있다. 이는 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)를 사용하여 캡쳐된 이미지 프레임(I1-I14)의 시퀀스를 나타내는 도 3에서 더 도시된다. 상기 이미지 프레임(I1-I14)을 캡쳐하는 동안, 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)는 집적 시간의 시간적 패턴의 복수의 반복(R1-R7)에 따라 상기 집적 시간을 전환하도록 제어된다. 상기 시간적 패턴은 각 반복(R1-R7)에서 동일하다. 상기 복수의 시간적 패턴의 반복(R1-R7)은 따라서 반복적 시간적 패턴을 형성한다고 말할 수 있다. 본 예시에서, 상기 복수의 집적 시간은 2개의 집적 시간 T1 및 T2를 포함하며 상기 시간적 패턴의 각 반복은 T1에 의해 주어진 후 T2에 의해 주어지므로, 즉, 집적 시간의 하기 시퀀스 {T1, T2}로 주어진다. 상기 집적 시간 T1은 상기 시간적 패턴 안에서 제 1 위치에서 위치하며, 즉 집적 시간의 상기 시퀀스 안에서 첫번째 순서이며, 상기 집적 시간 T2는 상기 시간적 패턴 안에서 제 2 위치에서 위치하므로, 즉 집적 시간의 상기 시퀀스 안에서 두번째 순서이다. 이 때 사용된 것과 같이, 집적 시간의 상기 시간적 패턴 안에서의 위치는 따라서 상기 시간적 패턴의 반복에 의해 정의된 집적 시간의 상기 시퀀스 안에서의 순서적 위치를 지칭한다.
도 3의 상기 예시에서, 상기 시간적 패턴이 각 집적 시간 T1 및 T2는 모든 제 2 프레임으로 전환되도록 표시한다. 본 예시는 n≥2의 집적 시간이 있는 상황으로 일반화될 수 있다. 구체적으로, n개의 집적 시간이 있을 수 있고 상기 시간적 패턴은 각 집적 시간이 모든 n번째 프레임으로 전환될 것을 표시할 수 있다. 상기 예시에서, 상기 시간적 패턴은 모든 이미지 프레임 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 상기 집적 시간이 전환될 것을 표시한다. 그러나, 상기 시간적 패턴이 하나 이상의 상기 복수의 집적 시간이 한 행에서 하나의 프레임보다 많이 반복될 것을 표시하는 것도 가능하다. 예를 들어, 2개의 집적 시간의 경우, 상기 시간적 패턴의 반복은 도 4에 도시된 바와 같이, {T1, T2, T2}일 수 있다. 그 경우, 집적 시간 T1은 상기 시간적 패턴 안에서 상기 제 1 위치에서 위치하고, 상기 집적 시간 T2는 상기 시간적 패턴 안에서 상기 제 2 및 제 3 위치에서 위치한다. 2개의 집적 시간을 갖는 시간적 패턴의 다른 예시는 {T1, T1, T2, T2}이다. 통상의 기술자는, 반복적 시간적 패턴은 많은 방법으로 복수의 집적 시간으로부터 형성될 수 있고 상기 예시는 단지 많은 가능한 시간적 패턴의 일부일 뿐이라는 것을 알 것이다.
서로 다른 집적 시간 사이에서 전환할 때, 서로 다른 레벨의 전류가 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 상기 픽셀을 통해 흐르게 된다. 긴 집적 시간은 짧은 집적 시간보다 더 높은 전류를 발생시킨다. 이들 서로 다른 전류는 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 상기 온도에 영향을 끼치며, 결과적으로 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)에서 나오는 신호에 영향을 끼칠 것이다. 예를 들어, T1에서부터 T2로 전환할 때, T1>T2인 경우, T1동안의 더 높은 전류는 전환 전에 상기 집적 시간이 T2였을 경우보다 더 높은 온도를 마이크로볼로미터(20)에 제공할 것이다. 결과적으로, 후속하는 프레임의 신호 출력은 더 높아질 것이다. 달리 말하면, 상기 전환은 집적 시간으로 캡쳐된 상기 후속하는 이미지 프레임에 편향을 도입한다. T2에서 T1으로 다시 전환할 때 동일한 원리가 적용되며, 하지만 이 경우 상기 편향은 더 낮은 신호 출력으로 이어지는 음의 방향으로 일어난다. 이 편향은 여러 프레임이 한 행으로 상기 동일한 집적 시간으로 캡쳐되면 시간과 함께 줄어들며, 이는 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 상기 온도는 시간과 함께 안정되기 때문이다. 이는, 한 행에서 2개의 이미지 프레임이 집적 시간(T2)를 사용하여 캡쳐되는 도 4의 예시에서의 경우를 예로 들 수 있다. 그 경우, 상기 동일한 집적 시간(T2)으로 캡쳐되는 후속 이미지 프레임에 대해 상기 편향은 다를 것이라는 것을 알 수 있다. 구체적으로, T1에서부터 T2로 전환 후 캡쳐되는 상기 제 1 이미지 프레임은 상기 전환 후 캡쳐되는 상기 제 2 이미지 프레임보다 더 큰 편향을 가질 것이다. 그러나, 상기 편향이 상기 시간적 패턴의 반복 안에서 상기 동일한 위치를 갖는 2개의 이미지 프레임에 대해 동일할 것을 알 것이다. 예를 들어, 이미지 프레임 I2, I4, I6, I8, I10, I12 및 I14은 도 3에서 제 1 편향과 관련될 것이며, 반면 이미지 프레임 I1, I3, I5, I7, I9, I11, I13은 제 2의 다른 편향과 관련될 것이다. 유사하게, 도 4에서, 이미지 프레임 J1, J4, J10, J13, J16, J19은 제 1 편향을 가질 것이고, 이미지 프레임 J2, J5, J8, J11, J14, J17, J20는 제 2 편향을 가질 것이며, 이미지 프레임 J3, J6, J9, J12, J15, J18, J21은 제 3 편향을 가질 것이다. 여기서 기재된 실시예는 이 사실을 이미지 프레임의 교정을 수행할 때 상기 편향을 상쇄시키는데 이용한다.
상기 제어기(23)는 상기 셔터(21)가 개방 또는 폐쇄 상태가 되도록 더 제어할 수 있다. 특히, 상기 제어기(23)는 상기 셔터(21)가 집적 시간의 상기 시간적 패턴의 하나 이상의 제 1 반복(R1-R2)동안 폐쇄 상태가 되도록 제어할 수 있고, 상기 시간적 패턴의 다른 하나 이상의 제 2 반복(R3-R7)동안 개방 상태가 되도록 제어할 수 있다. 상기 개방 상태와는 대조적으로, 상기 셔터(21)가 상기 폐쇄 상태가 될 때 상기 장면(12)으로부터의 어떤 복사도 상기 열 카메라(10)에 들어가서 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)에 닿지 않는다. 상기 셔터가 폐쇄 상태에 있을 때 캡쳐된 이미지는 가끔 셔터 이미지로 지칭되는데 이는 왜냐하면 이들이 상기 장면(12)보다는 상기 폐쇄된 셔터(21)를 묘사하기 때문이다. 다른 이름들은 플랫 필드 교정 이미지와 불균일 교정 이미지이다. 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)에 결함이 없을 경우, 상기 셔터 이미지는 완전히 균일할 것이며, 즉 모든 픽셀에서 동일한 픽셀값을 가질 것이다. 그러나, 현실에서 이들은 암전류라고 알려진 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 결함으로 인해 균일하지 않을 것이다. 상기 셔터 이미지의 역할은 이들 결함을 측정하여 상기 셔터(21)가 개방 상태일 때 캡쳐된 이미지 프레임으로부터 이들이 상쇄될 수 있도록 하는 것이다.
여기 사용된 바와 같이, 집적 시간의 상기 시간적 패턴의 상기 하나 이상의 제 1 반복은 상기 시간적 패턴의 하나 이상의 후속 반복을 지칭한다. 마찬가지로, 상기 시간적 패턴의 하나 이상의 제 2 반복은 상기 시간적 패턴의 하나 이상의 후속 반복을 지칭한다. 이는 도 3에 도시되어 있으며, 여기서 상기 시간적 패턴의 반복(R1-R2)중에 상기 셔터가 폐쇄 상태이며, 상기 시간적 패턴의 반복(R3-R7)중에 상기 셔터가 개방 상태로 도시되어 있다. 상기 셔터가 상기 폐쇄 상태에 있는 동안 캡쳐되는 상기 이미지 프레임(I1-I4)은 이미지 프레임의 제 1 시퀀스(S1)를 형성하며, 상기 셔터가 상기 개방 상태에 있는 동안 캡쳐되는 상기 이미지 프레임(I5-I14)은 이미지 프레임의 제 2 시퀀스(S2)를 형성한다. 상기 제 1 및 상기 제 2 시퀀스는 상기 열 카메라(10)에 의해 캡쳐되는 이미지 프레임의 시퀀스의 제 1 및 제 2 서브시퀀스로 간주될 수 있다.
제 1 반복의 횟수와 제 2 반복의 횟수는 도 3에 도시된 것에 한정되지 않는 것을 알 수 있으며, 이는 다양한 실시예에서 달라질 수 있다. 그러나, 집적 시간의 상기 시간적 패턴의 상기 하나 이상의 제 1 반복은 바람직하게 집적 시간의 상기 시간적 패턴의 상기 하나 이상의 제 2 반복보다 적은 반복을 포함한다. 이 방식으로, 상기 캡쳐된 이미지의 대부분은 상기 폐쇄된 셔터보다는 상기 장면을 묘사하는 유용한 이미지가 될 것이다. 아직은 상기 셔터가 폐쇄된 동안 캡쳐된 상기 이미지의 랜덤 노이즈를 평균화할 기회를 갖기 위해 상기 제 1 반복의 상기 시간적 패턴의 한번보다 많은 반복을 포함하는 것이 유리할 수 있다.
상기 열 카메라(10)는 따라서 이미지 프로세서(22) 및 제어기(23)를 포함하며, 상기 제어기는 상기 열 카메라의 다양한 기능을 구현하도록 구성된다. 일반적으로, 상기 열 카메라는 상기 제어기(23) 및 상기 이미지 프로세서(22)를 구현하도록 구성되는 회로를 포함할 수 있으며, 더 구체적으로는, 이들의 기능을 구현하도록 구성되는 회로이다.
하드웨어 구현에서, 상기 이미지 프로세서(22) 및 상기 제어기(23)는 상기 각 부품의 상기 기능을 제공하도록 세부적으로 설계된 전용의 회로에 대응할 수 있다. 상기 회로는 하나 이상의 집적 회로 형태일 수 있으며, 이는 하나 이상의 주문형 집적 회로 또는 하나 이상의 필드 프로그램 가능 게이트 어레이와 같다. 예를 들어, 상기 제어기(23)는 사용시에 상기 열 카메라(10)로 하여금 이미지 프레임의 제 1 및 제 2 시퀀스를, 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 집적 시간을 전환하는 동안 및 상기 셔터(21)가 폐쇄 및 개방 상태에 있는 동안, 각각 캡쳐하도록 하는 회로를 포함할 수 있다. 유사하게, 상기 이미지 프로세서(22)는 사용시 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임을 사용하여 상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임을 교정하도록 하는 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지 프로세서(22)는 상기 열 카메라(10)의 이미지 프로세싱 파이프라인의 일부를 형성할 수 있다.
소프트웨어 구현에서, 상기 회로는 마이크로프로세서와 같은 프로세서의 형태로 대신할 수 있으며, 이는 비휘발성 메모리와 같은 (비일시적) 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 컴퓨터 코드 인스트럭션과 관련하여, 상기 기기(104)로 하여금 여기 개시된 방법을 실행하도록 한다. 비휘발성 메모리의 예는 ROM, 플래시 메모리, 강유전체 RAM, 자기 컴퓨터 저장 장치, 광 디스크 등이다. 소프트웨어의 경우, 상기 제어기(22) 및 상기 이미지 프로세서는 따라서 상기 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 컴퓨터 코드 인스트럭션의 일부에 각각 대응할 수 있으며, 이는 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 기기 열 카메라(10)로 하여금 상기 부품의 기능을 실행하도록 한다.
하드웨어 및 소프트웨어 구현의 결합 또한 가능하다는 것을 알 수 있으며, 이는 상기 제어기(23) 또는 상기 이미지 프로세서(22)의 하나의 상기 기능은 하드웨어에서 구현되고 다른 하나는 소프트웨어에서 구현된다는 것을 의미한다.
마이크로볼로미터 검출기(20)를 갖는 열 카메라(10)에서 이미지 프레임의 시퀀스를 캡쳐하는 방법은 이제 도 2-4및 도 6의 순서도를 참조하여 설명될 것이다. 선택적 특징의 방법 단계는 도 6의 점선으로 표시된다.
단계 S102에서, 상기 열 카메라(10)는 집적 시간의 시간적 패턴의 하나 이상의 제 1 반복(R1-R2)에 따라 복수의 집적 시간(I1, I2) 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 집적 시간을 전환하는 동안 이미지 프레임(I1-I4)의 제 1 시퀀스(S1)를 캡쳐한다. 더 상세하게는, 열 카메라(10)의 상기 제어기(23)는 상기 마이크로볼로미터 검출기 및 상기 셔터(21)를 공동으로 제어하여 상기 제 1 이미지 시퀀스(S1)를 캡쳐하도록 한다.
단계 104에서, 상기 열 카메라(10)는 동일한 상기 시간적 패턴의 하나 이상의 제 2 반복(R3-R7)에 따라 복수의 집적 시간(I1, I2) 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 집적 시간을 전환하는 동안 이미지 프레임(I5-I14)의 제 2 시퀀스(S2)를 캡쳐한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 프레임의 제 2 시퀀스(S2)은 상기 이미지 프레임의 제 1 시퀀스(S1) 후에 캡쳐될 수 있다. 이는 상기 제 2 시퀀스(S2)의 이미지를 교정하도록 사용되는 상기 제 1 시퀀스(S1)의 상기 셔터 이미지는, 상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지가 캡쳐될 때 이미 이용가능하다는 이점이 있다. 따라서, 상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지는 상기 셔터 이미지가 캡쳐되는 것을 기다릴 것 없이 즉시 교정될 수 있다. 그러나, 상기 제 2 시퀀스(S2) 후 상기 제 1 시퀀스(S1)가 캡쳐되는 경우에서의 실시예 또한 예상될 수 있다.
캡쳐될 때, 상기 제 1 시퀀스(S1) 및 상기 제 2 시퀀스(S2)의 이미지 프레임은 상기 이미지 프로세서(22)에 입력된다. 상기 이미지 프로세서(22)는 상기 제 1 시퀀스(S1)의 상기 이미지 프레임을 사용하여 상기 제 2 시퀀스(S2)의 이미지 프레임(I5-I14)을 교정한다. 상기 교정은 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)에서 암전류의 상기 영향을 줄이도록 이루어지는데, 만약 이러한 교정이 이루어지지 않는다면 일부 픽셀이 왜곡된 픽셀값을 갖도록 될 수 있다. 더 상세하게는, 단계 S106에서, 상기 이미지 프로세서(22)는 상기 제 2시퀀스(S2)의 이미지 프레임 (상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨)을, 상기 제 1시퀀스(S1)의 이미지 프레임(상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 동일한 상기 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨)을 사용하여 교정한다.
도 3을 다시 참조하여, 집적 시간의 상기 시간적 패턴은 집적 시간의 상기 시퀀스 {T1, T2}에 대응하며, 여기서 T1은 상기 시간적 패턴 안에서 제 1 위치에서 위치하며 T2는 상기 시간적 패턴 안에서 제 2 위치에서 위치한다. 상기 제 2 시퀀스(S2)의 이미지 프레임(I5, I7, I9, I11 및 I13)은 상기 집적 시간이 상기 시간적 패턴에서 상기 제 1 위치로 전환될 때 모두 캡쳐된다. 유사하게는, 상기 시간적 패턴에서 상기 제 1 위치로 상기 집적 시간이 전환될 때 상기 제 1 시퀀스(S1)의 이미지 프레임(I1, I3)은 캡쳐된다. 이 예시에서, 상기 이미지 프로세서(22)는 따라서 상기 제 2 시퀀스(S2)의 이미지 프레임(I5, I7, I9, I11 및 I13)을 상기 제 1 시퀀스(S1)의 이미지 프레임(I1, I3)을 사용하여 교정할 것이다. 동일한 방법으로, 상기 이미지 프로세서(22)는 상기 제 1 시퀀스(S1)의 이미지 프레임(I2 및 I4)를 사용하여 상기 제 2 시퀀스(S2)의 이미지 프레임(I6, I8, I10, I12 및 I14)을 교정할 것이다. 특히, 이미지 프레임(I5, I7, I9, I11 및 I13) 및 이들의 교정에 사용되는 상기 이미지 프레임(I1, I3)은 상기 시간적 패턴의 반복 안에서 동일한 위치를 갖는다. 이미지 프레임(I6, I8, I10, I12및 I14) 및 이들의 교정에 사용되는 이미지 프레임(I2, I4)에 대해서도 동일하게 적용된다.
도 4는 T1이 상기 시간적 패턴 안에서 제 1 위치에서 위치하고 T2가 상기 시간적 패턴 안에서 제 2 위치 및 제 3 위치에서 위치하는 경우 집적 시간의 상기 시간적 패턴이 집적 시간의 상기 시퀀스 {T1, T2, T2}에 대응하는 다른 예시를 도시한다. 이 경우, 상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지 프레임(J7, J10, J13, J16, J19)은 상기 집적 시간이 상기 시간적 패턴에서 상기 제 1 위치로 전환될 때 캡쳐되며, 따라서 상기 제 1 시퀀스(S1)의 이미지 프레임(J1, J4)을 사용하여 교정된다. 상기 제 2 시퀀스(S2)의 이미지 프레임(J8, J11, J14, J17, J20)은 상기 집적 시간이 상기 시간적 패턴에서 상기 제 2 위치로 전환될 때 캡쳐되며, 따라서 상기 제 1 시퀀스(S1)의 이미지 프레임(J2, J5)을 사용하여 교정된다. 상기 제 2 시퀀스(S2)의 이미지 프레임(J9, J12, J15, J18, J21)은 상기 집적 시간이 상기 시간적 패턴에서 상기 제 2 위치로 전환될 때 캡쳐되며, 따라서 상기 제 1 시퀀스(S1)의 이미지 프레임(J3, J6)을 사용하여 교정된다.
상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지 프레임은 따라서 동일한 상기 집적 시간을 갖는 상기 제 2 시퀀스(S1)의 이미지 프레임을 사용하여 교정될 뿐만 아니라, 상기 집적 시간 또한 집적 시간의 상기 시간적 패턴 안에서 동일한 상기 위치를 갖는다. 이들이 집적 시간의 상기 시간적 패턴 안에서 동일한 상기 위치를 갖기 때문에, 교정될 상기 이미지 프레임 및 상기 교정에 사용되는 상기 이미지 프레임은 동일한 상기 편향과 관련된다. 이는 상기 교정을 수행할 때 상기 편향을 상쇄하는 것을 가능하게 한다.
상기 제 2 시퀀스(22)의 이미지 프레임에 상기 교정을 수행하기 위해, 상기 이미지 프로세서(22)는 먼저 상기 교정에 사용되는 상기 제 1 이미지 시퀀스(S1)의 상기 이미지 프레임의 평균을 형성할 수 있다. 상기 이미지 프로세서(22)는 상기 제 1 시퀀스(S1)의 상기 이미지 프레임을 수신하면 그 평균을 계산하고 임시적으로 저장할 수 있다. 이 방식으로, 상기 제 2 시퀀스(22)의 상기 이미지 프레임이 캡쳐될 때 이는 상기 이미지 프로세서(22)에 사용이 가능하게 된다. 특히, 상기 제 2시퀀스(S2)의 이미지 프레임 (상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨)은, 상기 제 1 시퀀스(S1)의 이미지 프레임 (상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 동일한 상기 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨)의 평균을 사용하여 교정될 수 있다. 상기 평균은 전형적으로 픽셀관련 평균이며 상기 교정은 상기 픽셀관련 평균을 상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지 프레임으로부터 감산하여 이루어질 수 있다. 평균을 구하는 단계에 의해, 측정 노이즈에 대한 민감도가 감소된다. 더욱이, 상기 감산을 하여, 상기 서술된 상기 편향은 상쇄된다. 예를 들어, 상기 이미지 프로세서(22)는 이미지 프레임(I1 및 I3)의 제 1 픽셀관련 평균을 형성할 수 있고, 이미지 프레임(I2 및 I4)의 제 2 픽셀관련 평균을 형성할 수 있다. 상기 이미지 프로세서(22)는 상기 교정을 실행하도록 상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지 프레임으로부터 상기 이미지 프레임으로부터의 형성된 평균을 감산할 수 있다. 도 3의 예시에서, 상기 이미지 프로세서(22)는 따라서 이미지 프레임(I5, I7, I9, I11 및 I13)의 각각으로부터 프레임(I1 및 I3)의 상기 픽셀관련 평균을 감산할 것이다. 마찬가지로, 상기 이미지 프로세서(22)는 이미지 프레임(I6, I8, I10, I12 및 I14)의 각각으로부터 프레임(I2 및 I4)의 상기 픽셀관련 평균을 감산할 것이다.
상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지 프레임으로부터 상기 픽셀관련 평균의 상기 감산은 상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지 프레임의 전체적인 신호 레벨에 영향을 끼칠 수 있다. 전체적인 신호 레벨을 유지하기 위해서, 통상의 기술자는, 상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지 프레임에 상기 제 1 시퀀스(S1)의 해당 셔터 이미지의 전체 평균을 가산할 수 있다. 전체 평균이란, 상기 해당 셔터 이미지 전체에서 모든 픽셀에 걸친 평균을 의미한다. 예시를 들기 위해, 상기 이미지 프로세서(21)는 프레임(I1 및 I3)의 모든 픽셀값을 평균화하여 제 1 전체 평균을 형성할 수 있고 그 제 1 전체 평균값을 상기 이미지 프레임(I5, I7, I9, I11및 I13)에 가산할 수 있다. 유사하게는, 상기 이미지 프로세서(22)는 프레임(I2 및 I4)의 모든 픽셀값을 평균화하여 제 2 전체 평균을 형성할 수 있고 그 제 2 전체 평균값을 상기 이미지 프레임(I6, I8, I10 및 I12 및 I14)에 가산할 수 있다. 유사하게는, 상기 픽셀관련 평균에 대하여 상기 서술된 바에, 상기 이미지 프로세서(22)는 상기 제 1 시퀀스(S1)의 상기 이미지 프레임을 수신하면 이들 전체 평균을 계산하고 임시적으로 저장할 수 있다. 대안으로, 픽셀관련 평균을 먼저 감산하고 셔터 이미지의 전체 평균을 가산하는 대신, 상기 이미지 프로세서(22)는 픽셀관련 평균과 상기 전체 평균을 교정 이미지 안으로 먼저 합칠 수 있는데, 예를 들어서 상기 전체 평균을 상기 픽셀관련 평균으로부터 감산하는 것에 의해 먼저 합칠 수 있다. 상기 교정 이미지는 이후 하나의 연산에 의해 상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지 프레임을 교정하도록 사용될 수 있는데, 이러한 연산의 예로는, 상기 교정 이미지를 상기 제 2 시퀀스(S2)의 이미지 프레임으로부터 감산하는 것을 생각할 수 있다.
상기 서술된 바와 같이, 상기 이미지 프로세서(22)는 상기 제 2 시퀀스(S2)의 상기 이미지 프레임을 교정하도록 상기 제 1 이미지 시퀀스(S1)의 상기 셔터 이미지를 사용한다. 그러나, 때때로, 상기 열 카메라(10)는 바람직하게는 셔터 이미지의 새로운 시퀀스를 캡쳐한다. 따라서, 상기 제어기(23)는 일부 실시예에서, 단계 S108에서, 상기 마이크로볼로미터 검출기(20) 및 상기 셔터(21)를 제어하여, 상기 열 카메라의 셔터가 닫힌 상태에서 그리고 집적 시간의 동일한 상기 시간적 패턴의 하나 이상의 제 3 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환하면서, 이미지 프레임의 제 3 시퀀스를 캡쳐할 수 있다. 상기 이미지 프레임의 상기 제 3 시퀀스는 상기 이미지 프레임의 제 2 시퀀스(S2)을 캡쳐한 후 캡쳐될 수 있다. 상기 이미지 프레임의 상기 제 3시퀀스는 상기 이미지 프레임의 상기 제 3 시퀀스를 캡쳐하는 단계 후 캡쳐되는 이미지 프레임을 교정하도록 사용될 수 있다. 이는 도 5에서 더 도시되는데, 도 5는 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 이미지 프레임의 제 2 시퀀스(S2)을 캡쳐한 후 캡쳐되는 이미지 프레임의 제 3 시퀀스(S3), 및 상기 셔터가 열린 상태에서 상기 제 3 시퀀스(S3)의 이미지 프레임을 캡쳐한 후 캡쳐되는 이미지 프레임의 제 4 시퀀스(S4)를 나타낸다. 상기 서술된 바에 대한 비유에서, 상기 제 3 시퀀스(S3)의 상기 이미지 프레임은 상기 제 4 시퀀스(S4)의 이미지 프레임을 교정하도록 사용될 수 있다. 도 5에서 나타난 바와 같이, 이 과정은 전형적으로 반복되어 상기 열 카메라(10)가 계속하여 상기 셔터가 교환적으로 폐쇄 및 개방 상태에서 이미지 프레임의 시퀀스를 캡쳐하도록 한다.
때때로 새로운 셔터 이미지를 캡쳐하는 이유는 상기 마이크로볼로미터 검출기(20) 안의 암전류가 센서 온도와 함께 증가하기 때문이다. 셔터 이미지가 캡쳐된 마지막 시간으로부터 센서 온도에서 상당한 드리프트가 있을 경우, 상기 셔터 이미지는 따라서 낡은 것이 되고 새로운 셔터 이미지가 바람직하게 캡쳐된다. 새로운 셔터 이미지의 캡쳐를 트리거링하기 위해 사용되는 다양한 전략이 존재할 수 있다. 한 단순한 전략은 이전 셔터 이미지들의 캡쳐 이후 소정의 시간이 지났을 때 새로운 셔터 이미지를 캡쳐하는 것이다. 따라서, 상기 제 3 시퀀스(S3)을 캡쳐하는 단계는 상기 이미지 프레임의 제 1 시퀀스의 캡쳐 후 소정의 시간이 지나면 트리거링될 수 있다. 예를 들면, 새로운 셔터 이미지는 매 10분마다 캡쳐될 수 있다. 다른, 더 세련된 전략은 셔터 이미지가 캡쳐된 마지막 시간으로부터 상기 마이크로볼로미터 검출기의 온도가 특정값보다 더 드리프팅했을 때 새로운 셔터 이미지를 캡쳐하는 것이다. 따라서, 상기 제 3 시퀀스(S3)를 캡쳐하는 단계는 상기 마이크로볼로미터 검출기의 상기 온도가 상기 이미지 프레임의 제 1 시퀀스를 캡쳐하는 단계부터 온도 임계치보다 더 변화한 것에 트리거링될 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 임계치는 섭씨 0.2도로 설정될 수 있다. 그러나, 상기 온도 임계치에 사용할 값은 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 민감도 및 어떤 카메라 모듈의 유형이 사용되느냐에 종속될 수 있다. 이 전략을 실현하기 위해, 상기 제어기(23)는 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 상기 온도 센서(24)를 이용할 수 있다. 특히, 이는 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 상기 온도를 감시하고 셔터 이미지의 프리뷰 시퀀스(S1)의 캡쳐 이후부터 상기 온도 임계치보다 상기 검출기(20)의 상기 온도가 더 드리프팅할 때 새로운 셔터 이미지의 시퀀스(S3)의 캡쳐를 트리거링한다. 예를 들어, 상기 이전 시퀀스(S1)의 상기 제 1 이미지 프레임(I1)을 캡쳐할 때 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 상기 온도를 그 비교를 위해 기준으로 사용할 수 있다. 상기 온도 임계치는 기설정된 값일 수 있다. 대안적으로, 상기 온도 임계치는 기정의된 관계에 따라 상기 열 카메라의 주변 온도와 함께 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 기정의된 관계는 높은 주변 온도보다 낮은 주변 온도에 대해 낮은 온도 임계치를 사용할 것을 명시할 수 있다. 상기 주변 온도와 함께 상기 온도 임계치를 변화시키는 이유는 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 민감도가 상기 주변 온도와 함께 변하기 때문이다. 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 상기 온도 센서(24)는 상기 검출기(20)의 상기 온도가 필수적으로 상기 주변 온도를 반영하므로 상기 카메라의 주변 온도의 추정치를 산출하도록 사용될 수 있다.
상기에서, 상기 복수의 집적 시간 중 상기 집적 시간은 상기 제 1 시퀀스(S1) 및 상기 제 2 시퀀스(S2)에 걸쳐 고정되도록 가정된다. 그러나, 가시광선 카메라의 노출시간과 유사하게, 상기 집적 시간은 때때로 조정되어 상기 열 카메라에 의해 산출되는 상기 이미지 프레임의 적절한 노출을 제공하도록 해야 한다. 상기 제어부(23)는 따라서 단계 S110에서, 상기 복수의 집적 시간 중 집적 시간을 조정할 수 있다. 상기 조정은 상기 열 카메라(10)의 주변 온도 변화를 검출하면 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 조정은 상기 열 카메라(10)의 상기 주변 온도가 상기 집적 시간이 마지막으로 조정된 지 제 2 온도 임계치보다 더 변화한 경우 이루어질 수 있다. 다시, 상기 열 카메라(10)의 상기 온도 센서(24)는 상기 주변 온도를 추정하도록 사용될 수 있다. 상기 조정은 또한 상기 제 2 시퀀스(S2)의 이미지 프레임에 있는 포화 또는 블랙 픽셀의 개수가 포화 임계치를 초과한 것이 감지되면 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 이미지 프레임은 올바르게 노출되지 않으며, 이미지를 캡쳐할 때 사용되는 상기 집적 시간은 바람직하게는 조정된다.
상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 상기 암전류값이 집적 시간과 함께 변하기 때문에, 상기 집적 시간의 조정 후 새로운 셔터 이미지 시퀀스의 캡쳐를 트리거링하는 것이 바람직하다. 따라서, 또 다른 전략에 따라, 상기 제 3 시퀀스(S3)의 캡쳐가 상기 복수의 집적 시간 중 적어도 하나의 집적 시간의 조정에 의해 트리거링될 수 있다.
새로운 이미지 시퀀스의 상기 캡쳐의 트리거링을 위한 전략은 결합될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 기본적인 규칙으로서, 새로운 이미지 시퀀스는 소정의 시간이 지난 후 트리거링될 수 있다. 그러나, 상기 마이크로볼로미터 검출기(20)의 상기 온도가 마지막 셔터 이미지 시퀀스로부터 온도 임계치보다 더 변화할 경우 보다 더 일찍 트리거링되거나, 또는 하나 이상의 상기 집적 시간값의 조정에 후속하여 트리거링될 수 있다.
상기 교정을 수행한 후, 상기 이미지 프로세서(22)는 상기 카메라(10)의 상기 셔터(21)가 개방 상태에 있는 동안 캡쳐된 이미지로부터 2개 이상의 비디오 스트림을 산출하도록 진행할 수 있다. 특히, 단계 S112에서, 상기 이미지 프로세서(22)는 제 1 비디오 스트림을 생성하도록 상기 이미지 프레임의 제 2 시퀀스(S2)으로부터 제 1 집적 시간을 갖는 이미지 프레임을 추출할 수 있고, 제 2 비디오 스트림을 생성하도록 상기 이미지 프레임의 제 2 시퀀스로부터 상기 제 1 집적 시간보다 짧은 제 2 집적 시간을 갖는 이미지 프레임을 추출할 수 있다. 이는 각 집적 시간마다 하나의 비디오 스트림이 형성되도록 일반화함을 알 수 있다. 이는 상기 제 2 시퀀스(S2)로부터 이미지 프레임을 추출하는 단계에 한정되지 않고, 상기 셔터가 개방된 동안 캡쳐되는 어떤 후속 시퀀스(S4, S6)등이 될 수 있음을 더 알 수 있다. 서로 다른 집적 시간에 대응하는 비디오 스트림은 유리하게는 객체 검출, 모션 검출 등을 포함하는 다양한 유형의 분석과 같은 후처리 또는 다양한 유형의 분석을 거칠 수 있다. 하나의 예에서, 상기 이미지 프로세싱 장치(22)는 단계 S114에서 상기 비디오 스트림의 픽셀값이 알람 임계치를 초과할 때 알람을 발동시키도록 상기 제 2 비디오 스트림과 같은 상기 비디오 스트림의 하나를 감시할 수 있다. 상기 더 설명된 바와 같이, 이는 유리하게는 조기 화재 경보 시스템을 구현하도록 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명은 상기 바람직한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 첨부된 청구항의 범주 안에서 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 추가적으로, 통상의 기술자는 도시된 실시예는 결합될 수 있음을 알 것이다.

Claims (15)

  1. 마이크로볼로미터(microbolometer) 검출기를 갖는 열 카메라에서 이미지 프레임의 시퀀스를 캡쳐(capture)하는 방법으로서:
    상기 열 카메라의 셔터가 닫힌 상태에서 그리고 집적 시간(integration time)의 시간적 패턴의 하나 이상의 제 1 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환하면서 이미지 프레임의 제 1 시퀀스를 캡쳐하는 단계;
    상기 열 카메라의 상기 셔터가 열린 상태에서 그리고 집적 시간의 동일한 시간적 패턴의 하나 이상의 제 2 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환하면서 이미지 프레임의 제 2 시퀀스를 캡쳐하는 단계;
    상기 제 2시퀀스의 이미지 프레임 - 상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨- 을, 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임 - 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 동일한 상기 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨 - 을 사용하는 감산에 의해 교정하는 단계;를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    집적 시간의 상기 시간적 패턴은 상기 복수의 집적 시간 사이에서 전환시킬 순서 및 빈도를 표시하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시간적 패턴은 모든 이미지 프레임 사이에서 전환될 상기 마이크로볼로미터 검출기의 상기 집적 시간을 표시하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    n개의 집적 시간이 있고 상기 시간적 패턴은 모든 n번째 이미지 프레임으로 전환될 각 집적 시간을 표시하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임 - 상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임은, 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨 - 을, 상기 제 1 이미지 시퀀스의 이미지 프레임 - 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임은, 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 동일한 상기 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨 -의 평균을 감산하여 교정되는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 이미지 프레임의 제 2 시퀀스를 캡쳐한 후, 상기 열 카메라의 셔터가 닫힌 상태에서 그리고 집적 시간의 동일한 상기 시간적 패턴의 하나 이상의 제 3 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환하면서 이미지 프레임의 제 3 시퀀스를 캡쳐하는 단계;
    상기 제 3시퀀스를 캡쳐하는 단계는:
    상기 이미지 프레임의 제 1 시퀀스를 캡쳐하는 시점 이후로 온도 임계치보다 더 변화한 상기 마이크로볼로미터 검출기의 온도,
    상기 이미지 프레임의 제 1 시퀀스를 캡쳐하는 시점 이후로 경과된 소정의 시간, 및
    상기 복수의 집적 시간 중 적어도 하나의 집적 시간의 조정
    중 적어도 하나에 의해 트리거링되는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    이미지 프레임의 상기 제 3시퀀스는 상기 이미지 프레임의 상기 제 3 시퀀스를 캡쳐하는 단계 후 캡쳐되는 이미지 프레임을 교정하도록 사용되는 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 온도 임계치는 기정의된 관계에 따라 상기 열 카메라의 주변 온도와 함께 변화하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 열 카메라의 주변 온도의 변화가 감지되거나 상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임에 있는 포화 또는 블랙 픽셀의 개수가 포화 임계치를 초과한 것이 감지되면, 상기 복수의 집적 시간중에서 집적 시간을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 이미지 프레임의 상기 제 2 시퀀스는 상기 이미지 프레임의 상기 제 1 시퀀스 후 캡쳐되는 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    집적 시간의 상기 시간적 패턴의 상기 하나 이상의 제 1 반복은 집적 시간의 상기 시간적 패턴의 상기 하나 이상의 제 2 반복보다 적은 반복을 포함하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    제 1 비디오 스트림을 생성하도록 상기 이미지 프레임의 상기 제 2 시퀀스로부터 제 1 집적 시간을 갖는 이미지 프레임을 추출하는 단계, 및
    제 2 비디오 스트림을 생성하도록 상기 이미지 프레임의 상기 제 2 시퀀스로부터 상기 제 1 집적 시간보다 짧은 제 2 집적 시간을 갖는 이미지 프레임을 추출하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 2 비디오 스트림 안의 픽셀값이 알람 임계치를 초과할 때 알람을 발동시키도록 상기 제 2 비디오 스트림을 감시하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 열 카메라로서:
    마이크로볼로미터 검출기,
    셔터,
    상기 마이크로볼로미터 검출기와 상기 셔터를 제어하도록 구성된 제어기 - 상기 제어기는 상기 셔터가 닫힌 상태에서 그리고 집적 시간의 시간적 패턴의 하나 이상의 제 1 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환하면서 이미지 프레임의 제 1 시퀀스를 캡쳐하며, 상기 셔터가 열린 상태에서 그리고 상기 집적 시간의 동일한 시간적 패턴의 하나 이상의 제 2 반복에 따라 복수의 집적 시간 사이에서 상기 마이크로볼로미터 검출기의 집적 시간을 전환하면서 이미지 프레임의 제 2 시퀀스를 캡쳐함-, 및
    상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임을, 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임을 사용하는 감산에 의해 교정하도록 구성되는 이미지 프로세서 - 상기 제 2 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 특정 위치로 전환될 때 캡쳐되고, 상기 제 1 시퀀스의 이미지 프레임은 집적 시간의 상기 시간적 패턴 내에서 상기 집적 시간이 동일한 상기 특정 위치로 전환될 때 캡쳐됨 - ;를 포함하는 열 카메라.
  15. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서,
    프로세싱 능력이 있는 기기에 의해 실행될 때 마이크로볼로미터 검출기를 갖는 열 카메라로 하여금 제 1항의 방법을 실행하도록 조정된 컴퓨터 코드 인스트럭션을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.

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