KR20230029093A - 잉크 번짐 특성 분석장치 및 이를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법 - Google Patents

잉크 번짐 특성 분석장치 및 이를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다공성 재료를 향하여 유체를 낙하시키는 유체공급부, 다공성 재료를 향하여 빛을 조사하는 조명부, 다공성 재료를 기준으로 조명부와 대향하도록 위치하고 유체공급부로부터 공급되어 다공성 재료를 향하여 낙하하는 유체 및 다공성 재료를 실시간으로 촬영하는 영상촬영부, 유체공급부 및 조명부를 제어하는 제어부, 영상촬영부로부터 전송되는 유체 및 다공성 재료에 대한 디지털 영상을 영상처리하여 다공성 재료에 퍼지는 유체의 경계면정보를 검출하는 영상처리부 및 영상처리부로부터 전송되는 경계면정보에 심플렉스 검색법을 적용하여 유체 퍼짐정보를 획득하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치 및 이를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법을 제공한다.

Description

잉크 번짐 특성 분석장치 및 이를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법{An ink bleeding characteristic analysis apparatus and ink bleeding characteristic analysis method using the same}
본 발명은 잉크 번짐 특성 분석장치 및 이를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정량으로 낙하한 유체의 거동을 디지털 이미지 프로세싱으로 측정하는 잉크 번짐 특성 분석장치 및 이를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법에 관한 것이다.
과거에 필기구에 사용되었던 잉크는 사무용, 전문 인쇄, 전자 부품 및 디스플레이 등 일상 생활과 첨단 산업에 널리 활용되고 있다.
이에 따라 잉크의 산업적 활용을 위하여 색상, 조성, 표면 장력 및 입자 크기 등 다양한 물성을 측정하고 있다.
예를 들면, 잉크를 노즐로 분사하기 위하여 마이크로 노즐을 통과하여 잉크 방울을 유지하며 목표 점에 도달하는 물리적 특성이 요구된다. 잉크의 물성을 확보해야만 결과물의 품질을 예측하고 안정화할 수 있다.
현재, 대부분 영상으로 측정하고 있는 물성은 잉크 자체에 관한 것으로 두가지 방식으로 분류할 수 있다.
첫째는 마이크로 잉크 방울에 관한 것으로 잉크 노즐 측면에 고속 카메라를 설치하여 잉크 방울이 분사되는 모습을 관찰함으로써 잉크의 물리적 물성을 추정하는 것이며, 이와 관련된 전형적인 사례가 대한민국 등록특허 제10-0927696호에 기술되어 있다.
이와 같이 현대의 잉크는 프린터나 인쇄 헤더에서 종이로 분사되므로 잉크 방울이 분사되는 순간의 영상을 촬영하여 디지털 영상으로부터 형상과 분사 속도 등을 측정한다.
둘째는 균일화된 표면에 잉크 방울을 도포하여 정면 및 측면 영상으로부터 표면 장력들의 물성을 측정하는 것으로서, 이와 관련된 기술이 대한민국 등록특허 제10-1889448호에 개시되어 있으며, 상기한 종래기술에서는 측정 기판에 잉크 방울을 도포하고 영상을 촬영하여 영상 처리를 통하여 잉크의 물성과 체적 등을 측정한다.
전술한 종래기술들은 잉크 방울의 이상적인 물성을 얻어낼 수 있으나, 잉크가 종이에 흡수될 때 나타나는 실질적인 물성을 측정하기는 어려운 문제가 있었다.
(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-0927696호(2009.11.12.)
(특허문헌 2) 등록특허공보 제10-1889448호(2018.08.10.)
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 유체공급부를 통해 잉크를 종이로 일정한 양과 형상으로 토출하고, 영상촬영부를 통해 종이에 잉크가 퍼지는 형상을 촬영하여 디지털 영상을 획득하며, 영상처리부를 통해 잉크의 퍼짐에 대한 경계면정보를 검출한 후 경계면 좌표로부터 비선형 회귀 분석을 사용하여 잉크의 퍼짐의 중심, 반경 및 편차를 획득하는 잉크 번짐 특성 분석장치 및 이를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다공성 재료를 향하여 유체를 낙하시키는 유체공급부; 상기 다공성 재료를 향하여 빛을 조사하는 조명부; 상기 다공성 재료를 기준으로 상기 조명부와 대향하도록 위치하고 상기 유체공급부로부터 공급되어 상기 다공성 재료를 향하여 낙하하는 상기 유체 및 상기 다공성 재료를 실시간으로 촬영하는 영상촬영부; 상기 유체공급부 및 상기 조명부를 제어하는 제어부; 상기 영상촬영부로부터 전송되는 상기 유체 및 상기 다공성 재료에 대한 디지털 영상을 영상처리하여 상기 다공성 재료에 퍼지는 상기 유체의 경계면정보를 검출하는 영상처리부; 및 상기 영상처리부로부터 전송되는 상기 경계면정보에 심플렉스 검색법을 적용하여 유체 퍼짐정보를 획득하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유체공급부는 상기 유체가 주입되는 모노 펌프, 상기 모노 펌프와 연결되고 기설정된 공압을 이용하여 상기 유체를 밀어내는 모터 및 상기 모노 펌프의 출구에 형성되어 상기 유체를 토출하는 니들을 포함하고, 상기 니들의 사이즈는 상기 유체의 점도에 따라 16G 내지 24G 중 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 니들의 끝단은 상기 디지털 영상의 중심에 위치하도록 상기 영상촬영부와 상기 다공성 재료를 연결하는 동일직선상에 위치하고, 상기 니들의 끝단으로부터 상기 다공성 재료 사이의 최단거리는 상기 니들의 직경의 10배 내지 20배인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 유체가 상기 니들로부터 한 방울씩 토출되도록 일방향으로 회전하는 상기 모터의 가동시간을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 유체가 한 방울로 토출이 완료되면, 상기 모터가 타방향으로 회전하여 상기 니들의 끝단에 있는 유체가 니들의 내부로 흡입되도록 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 조명부의 동작을 제어하여 상기 조명부로부터 조사되는 상기 빛의 세기 및 밝기를 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상촬영부는 상기 유체가 상기 유체공급부로부터 토출되는 시점부터 상기 유체가 낙하한 후 상기 다공성 재료에 상기 유체의 퍼짐이 종료되는 시점까지 촬영한 동영상인 상기 디지털 영상을 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상처리부는 상기 디지털 영상에서 반전 영상을 I(t, x, y)로 정의하고, 상기 디지털 영상에서 전체 평균 영상(
Figure pat00001
)을
Figure pat00002
로 정의하며, 상기 디지털 영상에서 편차 영상(
Figure pat00003
)을
Figure pat00004
로 정의하는 것을 특징으로 할 수 있다.(t=1 내지 n 사이의 시간, x=디지털 영상의 x좌표, y=디지털 영상의 y좌표)
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상처리부는
Figure pat00005
로 정의되는 마스크 영상(
Figure pat00006
)에 상기 편차 영상(
Figure pat00007
)을 적용시킨 결과에 따라 상기 편차 영상(
Figure pat00008
) 중 배경 영상을 0으로 처리하고, 상기 편차 영상(
Figure pat00009
) 중 상기 유체가 퍼지는 유체 퍼짐 영상을 1로 처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.(τm=제1 문턱치(first threshold))
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상처리부는 특정시간(t*)에서 상기 반전 영상(I(t, x, y))에 제2문턱치를 적용하여
Figure pat00010
로 정의되는 2진화 영상(
Figure pat00011
)을 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.(τb=제2 문턱치(second threshold),
Figure pat00012
=마스크 영상)
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상처리부는 상기 2진화 영상을 팽창(dilation) 연산, 침식(erosion) 연산, 상기 침식 연산 및 팽창(dilation) 연산을 순차적으로 적용하여 상기 2진화 영상의 노이즈를 제거하고, 상기 팽창 연산된 2진화 영상(
Figure pat00013
)은,
Figure pat00014
의 수식으로 정의되며, 상기 침식 연산된 2진화 영상(
Figure pat00015
)은,
Figure pat00016
의 수식으로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상처리부는 상기 2진화 영상을 상기 팽창 연산, 상기 침식 연산, 상기 침식 연산 및 상기 팽창 연산에 대입하여 노이즈가 제거된 2진화 영상을 획득하고, 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상(
Figure pat00017
)은,
Figure pat00018
의 수식으로 정의되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상처리부는 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상(
Figure pat00019
)에서 1로 처리되는 픽셀의 개수(mf)를 하기의 수식을 이용하여 획득하고,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
(mf =노이즈가 제거된 2진화 영상에서 1로 처리되는 픽셀의 개수,
Figure pat00022
=노이즈가 제거된 2진화 영상 중 1로 처리되는 2진화 영상), 상기 영상처리부는,
Figure pat00023
(
Figure pat00024
=노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심의 x좌표, mf =노이즈가 제거된 2진화 영상에서 1로 처리되는 픽셀의 개수,
Figure pat00025
=노이즈가 제거된 2진화 영상 중 1로 처리되는 2진화 영상),
Figure pat00026
(
Figure pat00027
=노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심의 y좌표, mf =노이즈가 제거된 2진화 영상에서 1로 처리되는 픽셀의 개수,
Figure pat00028
=노이즈가 제거된 2진화 영상 중 1로 처리되는 2진화 영상)의 수식을 이용하여 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심 좌표(
Figure pat00029
,
Figure pat00030
)를 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상처리부는 엣지검출필터(canny edge detector)를 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상에 적용하여 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상의 외곽점을 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 엣지검출필터는 3x3 행렬의 x방향 필터(Cannyx) 및 3x3 행렬의 y방향 필터(Cannyy)를 포함하고, 상기 x방향 필터(Cannyx)는,
Figure pat00031
이고, 상기 y방향 필터(Cannyy)는,
Figure pat00032
이며, 상기 영상처리부는 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상에 상기 x방향 필터(Cannyx)를 적용하여
Figure pat00033
로 정의되는 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상 중 x좌표에 대한 노이즈가 제거된 2진화 영상(
Figure pat00034
)을 획득하고, 상기 영상처리부는 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상에 상기 y방향 필터(Cannyy)를 적용하여
Figure pat00035
로 정의되는 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상 중 y좌표에 대한 노이즈가 제거된 2진화 영상(
Figure pat00036
)을 획득하며, 상기 영상처리부는
Figure pat00037
로 정의되는 최종 2진화 영상(
Figure pat00038
)을 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 영상처리부는
Figure pat00039
의 수식을 이용하여 상기 최종 2진화 영상에 제3 문턱치(τe)를 적용하고 상기 최종 2진화 영상에서 상기 니들이 차지하는 니들영역을 ROI로 설정하고 배재하여 상기 외곽점(
Figure pat00040
,
Figure pat00041
)을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연산부는 상기 영상처리부로부터 전송되는 상기 중심 좌표(
Figure pat00042
,
Figure pat00043
)와 상기 외곽점(
Figure pat00044
,
Figure pat00045
)를 하기의 수식에 적용하여 상기 최종 2진화 영상의 반지름(ri)을 획득하고,
Figure pat00046
(ri=최종 2진화 영상의 반지름), 상기 연산부는 상기 최종 2진화 영상의 반지름(ri)을 하기의 수식에 적용하여 상기 최종 2진화 영상의 평균 반지름(
Figure pat00047
)을 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure pat00048
(
Figure pat00049
=최종 2진화 영상의 평균 반지름, me=외곽점의 개수)
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연산부는 최적화 알고리즘인 상기 심플렉스 검색법을 적용하여
Figure pat00050
(여기서, 최초 적용되는 초기값은
Figure pat00051
, (
Figure pat00052
,
Figure pat00053
))의 수식을 통한 비선형 회귀분석을 수행하고, 보정된 평균 반지름(
Figure pat00054
) 및 보정된 중심 좌표(cx, cy)를 획득하여 상기 최종 2진화 영상의 반지름 오차를 최소화시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연산부는
Figure pat00055
에 따라 상기 최종 2진화 영상의 최대 반지름(maxri)과 최소 반지름(maxrf)을 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연산부는,
Figure pat00056
의 수식을 이용하여 상기 최종 2진화 영상의 반지름 편차(e)를 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 연산부는,
Figure pat00057
의 수식을 이용하여 상기 최종 2진화 영상의 퍼짐 속도(V)를 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 전술한 바에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법에 있어서, (a) 상기 유체공급부가 상기 다공성 재료인 종이로 상기 유체를 토출시키는 단계; (b) 상기 영상촬영부가 상기 종이에 퍼지는 유체를 실시간으로 촬영하는 단계; (c) 상기 영상처리부가 상기 영상촬영부로부터 전송되는 상기 디지털 영상을 영상처리하여 상기 유체의 경계면정보를 검출하는 단계; 및 (d) 상기 연산부가 상기 경계면정보에 상기 심플렉스 검색법을 적용하여 비선형 회귀분석을 수행함으로써 유체 퍼짐정보를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석방법을 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 유체공급부를 통해 잉크를 종이로 일정한 양과 형상으로 토출하고, 영상촬영부를 통해 종이에 잉크가 퍼지는 형상을 촬영하여 디지털 영상을 획득하며, 영상처리부를 통해 잉크의 퍼짐에 대한 경계면정보를 검출한 후 경계면 좌표로부터 비선형 회귀 분석을 사용하여 획득된 잉크의 퍼짐의 중심, 반경 및 편차를 통해 종이와 잉크의 퍼짐성에 대한 상관 관계를 데이터베이스화하고, 퍼짐성을 고려하여 잉크의 농도 및 배합 등을 최적화함으로써 잉크를 절약하고 인쇄물의 품질을 향상시킴은 물론 고서 복원에 활용할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치 및 잉크 번짐 특성의 분석과정을 나타낸 도면이다.
도 3의 (a) 내지 (g)는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치에 구비된 영상처리부가 디지털 영상을 영상처리하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
1. 잉크 번짐 특성 분석장치(100)
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치(100)는 유체공급부(110), 조명부(120), 영상촬영부(130), 제어부(140), 영상처리부(150) 및 연산부(160)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치 및 잉크 번짐 특성의 분석과정을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 유체공급부(110)는 니들(111)을 사용하여 다공성 재료(10)를 향하여 유체(F)를 낙하시킨다.
여기서, 유체(F)는 액체, 기체와 플라즈마 등을 포함하는 물질을 의미하고, 본 발명에서의 유체(F)는 잉크, 먹, 염료 등일 수 있다.
또한, 다공성 재료(10)는 시트 형태로서, 유체(F)가 흡수되어 퍼질 수 있는 재질일 수 있다.
구체적으로 유체공급부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 다공성 재료(10)와 예각을 이루도록 배치될 수 있다.
이를 위한 유체공급부(110)는 유체(F)가 주입되는 모노 펌프, 모노 펌프와 연결되고 기설정된 공압을 이용하여 유체(F)를 밀어내는 모터 및 모노 펌프의 출구에 형성되어 유체(F)를 토출하는 니들(111)을 포함한다.
모노 펌프는 니들의 끝단에 있는 유체(F)가 30μg 내지 35μg의 양으로 한 방울씩 니들(111)의 끝단에서 토출되도록 기설정된 공압으로 유체(F)를 밀어낸다.
이때, 니들(111)의 사이즈는 유체(F)의 점도에 따라 16G~24G 범위에서 어느 하나로 선택될 수 있다.
또한, 니들(111)의 끝단은 디지털 영상의 중심에 위치하도록 영상촬영부(130)와 다공성 재료(10)를 최단거리로 연결하는 동일직선상에 위치한다.
한편, 니들(111)의 끝단으로부터 토출되는 유체(F)가 낙하하여 다공성 재료(10)에 접할 시, 니들(111)의 끝단으로부터 다공성 재료(10) 사이의 거리에 따라 낙하한 유체(F)의 형상이 왕관 형상을 형성하면서 다공성 재료(10)에 퍼질 수 있다. 유체(F)의 형상이 왕관 형상으로 형성되면서 낙하하면, 유체(F)의 퍼짐현상을 정확하게 추정하기 어렵다.
따라서, 상기한 바와 같이 유체(F)의 형상이 왕관 형상으로 형성되는 것을 방지하기 위해 니들(111)의 끝단으로부터 다공성 재료(10) 사이의 최단거리는 니들(111)의 직경의 10배 내지 20배인 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 조명부(120)는 다공성 재료(10)를 향하여 빛을 조사한다. 구체적으로 조명부(120)는 다공성 재료(10)를 기준으로 영상촬영부(130)와 대향하도록 다공성 재료(10)의 하부에 위치하여 다공성 재료(10)를 향해 백라이트(back light)를 제공한다.
또한, 조명부(120)는 영상촬영부(130)와 동일직선상에 위치하는 것이 바람직하며, 상기한 조명부(120)는 다공성 재료(10)를 향하여 빛을 조사함에 따라 영상촬영부(130)가 유체(F) 및 다공성 재료(10)가 선명하게 촬영될 수 있도록 지원한다.
도 2를 참조하면, 영상촬영부(130)는 다공성 재료(10)를 기준으로 조명부(120)와 대향하도록 위치하고 유체공급부(110)로부터 공급되어 다공성 재료(10)를 향하여 낙하하는 유체(F) 및 다공성 재료(10)를 실시간으로 촬영한다.
더욱 상세하게, 영상촬영부(130)는 유체(F)가 유체공급부(110)로부터 니들(111)을 통하여 토출되는 시점부터 유체(F)가 낙하한 후 다공성 재료(10)에 유체(F)의 퍼짐이 종료되는 시점까지 촬영한 동영상인 디지털 영상을 획득한다.
구체적으로 디지털 영상에서 유체가 퍼지는 부분은 어둡게 촬영되고 다공성 재료(10)인 종이는 밝게 촬영되므로 영상 반전이 필요하다.
또한, 디지털 영상에서 유체가 퍼지는 부분은 시간에 따라 변하므로 일정 수준 이상의 편차를 갖는 픽셀을 번지는 영역으로 가정한다.
이를 위한 영상촬영부(130)는 예시적으로 적게는 1초에 수백 장에서부터 많게는 수십만 장 이상의 이미지를 촬영할 수 있는 초고속 디지털 카메라일 수 있다.
상기한 영상촬영부(130)는 촬영된 디지털 영상을 영상처리부(150)로 전송한다.
제어부(140)는 유체공급부(110) 및 조명부(120)를 제어한다.
구체적으로 제어부(140)는 유체(F)가 니들(111)로부터 한 방울씩 토출되도록 일방향으로 회전하는 모터의 회전속도와 가동시간을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 유체(F)가 한 방울로 토출이 완료되면, 모터가 타방향으로 회전하여 니들(111)의 끝단에 남아 있는 잔류 유체가 니들(111)의 내부로 흡입되도록 모터를 제어할 수도 있다.
한편, 제어부(140)는 조명부(120)의 동작을 제어하여 조명부(120)로부터 조사되는 빛의 세기 및 밝기를 조절할 수 있다.
도 3의 (a) 내지 (g)는 본 발명의 일실시 예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치에 구비된 영상처리부가 디지털 영상을 영상처리하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3의 (a)를 참조하면, 영상처리부(150)는 영상촬영부(130)로부터 전송되는 유체(F) 및 다공성 재료(10)에 대한 디지털 영상(도 3의 (a))을 영상처리하여 다공성 재료(10)에 퍼지는 유체(F)의 경계면정보를 검출한다.
여기서, 경계면정보는 영상처리부(150)가 디지털 영상 중 다공성 재료(10)를 촬영한 배경 영상을 제외한 유체(F)가 다공성 재료(10)에 퍼진 영상을 영상처리하여 획득된 외곽점(
Figure pat00058
,
Figure pat00059
) 및 노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심 좌표(
Figure pat00060
,
Figure pat00061
)를 포함한다.
유체(F)가 다공성 재료(10)에 퍼지는 부분은 일반적으로 어둡기 때문에 영상처리는 반전 영상을 사용한다. 영상처리부(150)는 디지털 영상에서 반전 영상을 I(t, x, y)로 정의하고, 디지털 영상에서 전체 시간에 대한 평균 영상(
Figure pat00062
)을
Figure pat00063
로 정의하며, 디지털 영상에서 시간에 대한 편차 영상(
Figure pat00064
)을
Figure pat00065
로 정의한다.
Figure pat00066
Figure pat00067
(여기서, t=1 내지 n 사이의 시간, x=디지털 영상의 x좌표, y=디지털 영상의 y좌표)
다음, 유체가 퍼지는 부분은 시간에 대하여 일정 수준 이상의 편차를 보이므로, 영상처리부(150)는
Figure pat00068
로 정의되는 마스크 영상(
Figure pat00069
)에 편차 영상(
Figure pat00070
)을 적용시킨 결과에 따라 편차 영상(
Figure pat00071
) 중 배경 영상(도 3의 (b)에서 검정색 영역)을 0으로 처리하고, 편차 영상(
Figure pat00072
) 중 유체(F)가 퍼지는 유체 퍼짐영상(도 3의 (b)에서 흰색 영역)을 1로 처리한다.
Figure pat00073
(여기서, τm=제1 문턱치(first threshold),
Figure pat00074
=편차 영상)
다음, 도 3의 (b)를 참조하면, 유체가 퍼지는 부분을 구하기 위하여 영상처리부(150)는 특정시간(t*)에서 반전 영상(I(t, x, y))에 제2문턱치(τb)를 적용하여
Figure pat00075
로 정의되는 2진화 영상(
Figure pat00076
)(도 3의 (b))을 획득한다.
Figure pat00077
(여기서, τb=제2 문턱치(second threshold),
Figure pat00078
=마스크 영상)
상기한 과정에 수행됨에 따라 픽셀마다 팽창 연산을 하면 퍼지는 부분의 작은 구멍/공극이 메워지고, 픽셀마다 침식 연산을 하면 작은 점/무늬를 제거할 수 있다.
다음, 도 3의 (c)를 참조하면, 영상처리부(150)는 2진화 영상을 팽창(dilation) 연산, 침식(erosion) 연산, 침식 연산 및 팽창(dilation) 연산을 순차적으로 적용하여 2진화 영상의 노이즈(일정 크기 이하의 작은 공극이나 점)를 제거한다(도 3의 (c)).
이때, 팽창 연산된 2진화 영상(
Figure pat00079
)은, 하기의 수식으로 정의된다.
Figure pat00080
또한, 침식 연산된 2진화 영상(
Figure pat00081
)은, 하기의 수식으로 정의된다.
Figure pat00082
다음, 영상처리부(150)는 2진화 영상을 팽창 연산, 침식 연산, 침식 연산 및 팽창 연산에 대입하여 노이즈가 제거된 2진화 영상(
Figure pat00083
)을 획득하고, 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상(
Figure pat00084
)은, 하기의 수식에 의해 정의된다.
Figure pat00085
다음, 영상처리부(150)는 노이즈가 제거된 2진화 영상(
Figure pat00086
)에서 1로 처리되는 픽셀의 개수(mf)를 하기의 수식을 이용하여 획득한다.
Figure pat00087
Figure pat00088
(여기서, mf =노이즈가 제거된 2진화 영상에서 1로 처리되는 픽셀의 개수,
Figure pat00089
=노이즈가 제거된 2진화 영상 중 1로 처리되는 2진화 영상)
다음, 영상처리부는, 하기의 수식을 이용하여 노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심 좌표(
Figure pat00090
,
Figure pat00091
)를 획득한다.
Figure pat00092
(여기서,
Figure pat00093
=노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심의 x좌표, mf =노이즈가 제거된 2진화 영상에서 1로 처리되는 픽셀의 개수,
Figure pat00094
=노이즈가 제거된 2진화 영상 중 1로 처리되는 2진화 영상)
Figure pat00095
(여기서,
Figure pat00096
=노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심의 y좌표, mf =노이즈가 제거된 2진화 영상에서 1로 처리되는 픽셀의 개수,
Figure pat00097
=노이즈가 제거된 2진화 영상 중 1로 처리되는 2진화 영상)
다음, 도 3의 (d)를 참조하면, 영상처리부(150)는 엣지검출필터(canny edge detector)를 노이즈가 제거된 2진화 영상
Figure pat00098
에 적용하여 노이즈가 제거된 2진화 영상의 외곽점(
Figure pat00099
,
Figure pat00100
)을 획득한다(도 3의 (d)).
구체적으로 엣지검출필터는 3x3 행렬의 x방향 필터(Cannyx) 및 3x3 행렬의 y방향 필터(Cannyy)를 포함한다.
상기 x방향 필터(Cannyx)는,
Figure pat00101
이고,
상기 y방향 필터(Cannyy)는,
Figure pat00102
이다.
다음, 영상처리부(150)는 노이즈가 제거된 2진화 영상에 x방향 필터(Cannyx)를 적용하여
Figure pat00103
로 정의되는 노이즈가 제거된 2진화 영상 중 x좌표에 대한 노이즈가 제거된 2진화 영상(
Figure pat00104
)을 획득한다.
또한, 영상처리부(150)는 노이즈가 제거된 2진화 영상에 y방향 필터(Cannyy)를 적용하여
Figure pat00105
로 정의되는 노이즈가 제거된 2진화 영상 중 y좌표에 대한 노이즈가 제거된 2진화 영상(
Figure pat00106
)을 획득한다.
이에 따른 영상처리부(150)는
Figure pat00107
로 정의되는 최종 2진화 영상(
Figure pat00108
)을 획득한다.
추가적으로 도 3의 (e)를 참조하면, 영상처리부(150)는 하기의 수식을 이용하여 최종 2진화 영상에 제3 문턱치(τe)를 적용하고 최종 2진화 영상에서 니들(111)이 차지하는 니들영역을 ROI로 설정하여 해당 영역의 (
Figure pat00109
,
Figure pat00110
)는 배제한다.
여기서, 해당 영역의 (
Figure pat00111
,
Figure pat00112
)를 배제하는 이유는 니들(111)과 퍼진 부분과의 경계선이기 때문이다.
Figure pat00113
다공성 재료(10)에는 니들(111)의 끝단이 가깝도록 배치되어야 하므로 이와 같은 상태에서 영상촬영부(130)가 디지털 영상을 촬영하면, 디지털 영상 중 유체(F)의 퍼짐영상의 중심에는 니들(111)도 함께 촬영되므로 니들(111)에 의해 가려지는 외곽점을 측정할 수 없게 된다.
이에 따라 니들이 차지하는 직사각형 면적의 니들영역을 ROI로 설정하고, ROI 내부에 있는 점들은 결과에서 배제되도록 하기 위해 [수학식 12]를 적용하는 것이다.
최종적으로 영상처리부(130)는 상기한 과정에 따라 결정된 외곽점(
Figure pat00114
,
Figure pat00115
) 및 노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심 좌표(
Figure pat00116
,
Figure pat00117
)를 연산부(160)로 전송한다.
연산부(160)는 영상처리부(150)로부터 전송되는 외곽점(
Figure pat00118
,
Figure pat00119
) 및 노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심 좌표(
Figure pat00120
,
Figure pat00121
)를 포함하는 경계면정보를 심플렉스 검색법에 대입하여 유체 퍼짐정보를 획득한다. 상기 구해진 중심좌표는 니들(111) 부분의 정보를 배재하였기 때문에 니들 반대편으로 편중되는 경향을 보이기 때문이다.
여기서, 유체 퍼짐정보는 최종 2진화 영상의 최대 반지름(maxri), 최소 반지름(maxrf), 최종 2진화 영상의 반지름 편차(e) 및 최종 2진화 영상의 퍼짐 속도(V)를 포함한다.
우선, 도 3의 (f)를 참조하면, 연산부(160)는 영상처리부(150)로부터 전송되는 중심 좌표(
Figure pat00122
,
Figure pat00123
)와 외곽점(
Figure pat00124
,
Figure pat00125
)를 하기의 수식에 적용하여 최종 2진화 영상의 반지름(ri)을 획득한다.
Figure pat00126
(ri=최종 2진화 영상의 반지름)
다음, 연산부(160)는 최종 2진화 영상의 반지름(ri)을 하기의 수식에 적용하여 최종 2진화 영상의 평균 반지름(
Figure pat00127
)을 획득한다.
Figure pat00128
(
Figure pat00129
=최종 2진화 영상의 평균 반지름, me=외곽점의 개수)
이때, 중심 좌표(
Figure pat00130
,
Figure pat00131
) 평균 반지름(
Figure pat00132
)은 다음의 심플렉스 검색법의 초기값으로 사용할 수 있다.
구체적으로 중심 좌표(
Figure pat00133
,
Figure pat00134
) 평균 반지름(
Figure pat00135
)은 니들 영역을 배재한 이유로 단순 평균으로 구한 값은 니들 반대 방향으로 편중되므로 심플렉스 검색법을 적용하여 회귀 분석(원호보간)을 통하여 상기 외곽점(
Figure pat00136
,
Figure pat00137
)과 편차를 최소화하는 중심 좌표와 반지름을 다시 구한다.
다만, 외곽점(
Figure pat00138
,
Figure pat00139
)과 [수학식 14]를 이용하여 획득된 최종 2진화 영상의 평균 반지름(
Figure pat00140
)은 실제 유체(F)의 퍼짐 형상과 유사하나, 배제된 니들영역으로 설정된 ROI 영역 데이터로 인하여 동심원이 다소 한쪽으로 치우치는 경향을 보이게 되므로 이를 보완하기 위해 아래와 같은 심플렉스 검색법을 이용한 비선형 회귀분석을 수행한다.
구체적으로 연산부(160)는 최적화 알고리즘인 심플렉스 검색법을 적용하여 하기의 수식의 최소화를 통한 비선형 회귀분석을 수행하고, 보정된 평균 반지름(
Figure pat00141
) 및 보정된 중심 좌표(cx, cy)를 획득하여 상기 최종 2진화 영상의 반지름 오차를 최소화시킨다. 심플렉스 검색법의 초기값은 (
Figure pat00142
,
Figure pat00143
,
Figure pat00144
)을 대입한다.
Figure pat00145
(여기서, 최초 적용되는 초기값은
Figure pat00146
, (
Figure pat00147
,
Figure pat00148
))
다음, 도 3의 (f)를 참조하면, 연산부(160)는
Figure pat00149
에 따라 최종 2진화 영상의 최대 반지름(maxri)과 최소 반지름(maxrf)을 획득한다.
즉, 연산부(160)는 최종 2진화 영상에서 다수의 반지름(ri) 중 가장 긴 반지름을 최대 반지름(maxri)으로 정의하고, 최종 2진화 영상에서 다수의 반지름(ri) 중 가장 짧은 반지름을 최소 반지름(maxri)으로 정의한다.
또한, 연산부(160)는, 하기의 수식을 이용하여 최종 2진화 영상의 반지름 편차(e)를 획득한다.
Figure pat00150
아울러, 연산부(160)는, 하기의 수식을 이용하여 상기 최종 2진화 영상의 퍼짐 속도(V)를 획득한다.
Figure pat00151
2. 잉크 번짐 특성 분석방법
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석방법을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법은 전술한 바에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법에 있어서, (a) 유체공급부(110)가 니들(111)을 통하여 다공성 재료(10)인 종이로 유체(F)를 토출시키는 단계(S100), (b) 영상촬영부(130)가 종이에 퍼지는 유체(F)를 실시간으로 촬영하는 단계(S200), (c) 영상처리부(150)가 영상촬영부(130)로부터 전송되는 디지털 영상을 영상처리하여 유체(F)의 경계면정보를 검출하는 단계(S300) 및 (d) 연산부(160)가 경계면정보에 심플렉스 검색법을 적용하여 비선형 회귀분석을 수행함으로써 유체 퍼짐정보를 획득하는 단계(S400)를 포함한다.
상기 (a) 단계 내지 상기 (d) 단계에서 수행되는 기술 내용은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치(100)에서 설명한 기술적 특징을 공유하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 하며, 전술한 바를 참고하도록 한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 다공성 재료
100: 잉크 번짐 특성 분석장치
110: 유체공급부
111: 니들
120: 조명부
130: 영상촬영부
140: 제어부
150: 영상처리부
160: 연산부

Claims (22)

  1. 다공성 재료를 향하여 유체를 낙하시키는 유체공급부;
    상기 다공성 재료를 향하여 빛을 조사하는 조명부;
    상기 다공성 재료를 기준으로 상기 조명부와 대향하도록 위치하고 상기 유체공급부로부터 공급되어 상기 다공성 재료를 향하여 낙하하는 상기 유체 및 상기 다공성 재료를 실시간으로 촬영하는 영상촬영부;
    상기 유체공급부 및 상기 조명부를 제어하는 제어부;
    상기 영상촬영부로부터 전송되는 상기 유체 및 상기 다공성 재료에 대한 디지털 영상을 영상처리하여 상기 다공성 재료에 퍼지는 상기 유체의 경계면정보를 검출하는 영상처리부; 및
    상기 영상처리부로부터 전송되는 상기 경계면정보에 심플렉스 검색법을 적용하여 유체 퍼짐정보를 획득하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유체공급부는 상기 유체가 주입되는 모노 펌프, 상기 모노 펌프와 연결되고 기설정된 공압을 이용하여 상기 유체를 밀어내는 모터 및 상기 모노 펌프의 출구에 형성되어 상기 유체를 토출하는 니들을 포함하고,
    상기 니들의 사이즈는 상기 유체의 점도에 따라 16G 내지 24G 중 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 니들의 끝단은 상기 디지털 영상의 중심에 위치하도록 상기 영상촬영부와 상기 다공성 재료를 연결하는 동일직선상에 위치하고,
    상기 니들의 끝단으로부터 상기 다공성 재료 사이의 최단거리는 상기 니들의 직경의 10배 내지 20배인 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유체가 상기 니들로부터 한 방울씩 토출되도록 일방향으로 회전하는 상기 모터의 가동시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유체가 한 방울로 토출이 완료되면, 상기 모터가 타방향으로 회전하여 상기 니들의 끝단에 남아있는 잔류 유체가 니들의 내부로 흡입되도록 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 조명부의 동작을 제어하여 상기 조명부로부터 조사되는 상기 빛의 세기 및 밝기를 조절하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 영상촬영부는 상기 유체가 상기 유체공급부로부터 토출되는 시점부터 상기 유체가 낙하한 후 상기 다공성 재료에 상기 유체의 퍼짐이 종료되는 시점까지 촬영한 동영상인 상기 디지털 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 영상처리부는 상기 디지털 영상에서 반전 영상을 I(t, x, y)로 정의하고, 상기 디지털 영상에서 전체 평균 영상(
    Figure pat00152
    )을
    Figure pat00153
    로 정의하며, 상기 디지털 영상에서 편차 영상(
    Figure pat00154
    )을
    Figure pat00155
    로 정의하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
    (t=1 내지 n 사이의 시간, x=디지털 영상의 x좌표, y=디지털 영상의 y좌표)
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 영상처리부는
    Figure pat00156
    로 정의되는 마스크 영상(
    Figure pat00157
    )에 상기 편차 영상(
    Figure pat00158
    )을 적용시킨 결과에 따라 상기 편차 영상(
    Figure pat00159
    ) 중 배경 영상을 0으로 처리하고, 상기 편차 영상(
    Figure pat00160
    ) 중 상기 유체가 퍼지는 유체 퍼짐영상을 1로 처리하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
    (τm=제1 문턱치(first threshold))
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 영상처리부는 특정시간(t*)에서 상기 반전 영상(I(t, x, y))에 제2문턱치를 적용하여
    Figure pat00161
    로 정의되는 2진화 영상(
    Figure pat00162
    )을 획득하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
    (τb=제2 문턱치(second threshold),
    Figure pat00163
    =마스크 영상)
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 영상처리부는 상기 2진화 영상을 팽창(dilation) 연산, 침식(erosion) 연산, 상기 침식 연산 및 팽창(dilation) 연산을 순차적으로 적용하여 상기 2진화 영상의 노이즈를 제거하고,
    상기 팽창 연산된 2진화 영상(
    Figure pat00164
    )은,
    Figure pat00165
    의 수식으로 정의되며,
    상기 침식 연산된 2진화 영상(
    Figure pat00166
    )은,
    Figure pat00167

    의 수식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 영상처리부는 상기 2진화 영상을 상기 팽창 연산, 상기 침식 연산, 상기 침식 연산 및 상기 팽창 연산에 대입하여 노이즈가 제거된 2진화 영상을 획득하고,
    상기 노이즈가 제거된 2진화 영상(
    Figure pat00168
    )은,
    Figure pat00169
    의 수식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 영상처리부는 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상(
    Figure pat00170
    )에서 1로 처리되는 픽셀의 개수(mf)를 하기의 수식을 이용하여 획득하고,
    Figure pat00171

    Figure pat00172

    (mf =노이즈가 제거된 2진화 영상에서 1로 처리되는 픽셀의 개수,
    Figure pat00173
    =노이즈가 제거된 2진화 영상 중 1로 처리되는 2진화 영상)
    상기 영상처리부는,
    Figure pat00174

    (
    Figure pat00175
    =노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심의 x좌표, mf =노이즈가 제거된 2진화 영상에서 1로 처리되는 픽셀의 개수,
    Figure pat00176
    =노이즈가 제거된 2진화 영상 중 1로 처리되는 2진화 영상)
    Figure pat00177

    (
    Figure pat00178
    =노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심의 y좌표, mf =노이즈가 제거된 2진화 영상에서 1로 처리되는 픽셀의 개수,
    Figure pat00179
    =노이즈가 제거된 2진화 영상 중 1로 처리되는 2진화 영상)
    의 수식을 이용하여 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상의 중심 좌표(
    Figure pat00180
    ,
    Figure pat00181
    )를 획득하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 영상처리부는 엣지검출필터(canny edge detector)를 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상에 적용하여 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상의 외곽점을 획득하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 엣지검출필터는 3x3 행렬의 x방향 필터(Cannyx) 및 3x3 행렬의 y방향 필터(Cannyy)를 포함하고,
    상기 x방향 필터(Cannyx)는,
    Figure pat00182
    이고,
    상기 y방향 필터(Cannyy)는,
    Figure pat00183
    이며,
    상기 영상처리부는 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상에 상기 x방향 필터(Cannyx)를 적용하여
    Figure pat00184
    로 정의되는 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상 중 x좌표에 대한 노이즈가 제거된 2진화 영상(
    Figure pat00185
    )을 획득하고,
    상기 영상처리부는 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상에 상기 y방향 필터(Cannyy)를 적용하여
    Figure pat00186
    로 정의되는 상기 노이즈가 제거된 2진화 영상 중 y좌표에 대한 노이즈가 제거된 2진화 영상(
    Figure pat00187
    )을 획득하며,
    상기 영상처리부는
    Figure pat00188
    로 정의되는 최종 2진화 영상(
    Figure pat00189
    )을 획득하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 영상처리부는
    Figure pat00190
    의 수식을 이용하여 상기 최종 2진화 영상에 제3 문턱치(τe)를 적용하고 상기 최종 2진화 영상에서 상기 니들이 차지하는 니들영역을 ROI로 배제 영역을 설정하고 상기 외곽점(
    Figure pat00191
    ,
    Figure pat00192
    )을 결정하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 영상처리부로부터 전송되는 상기 중심 좌표(
    Figure pat00193
    ,
    Figure pat00194
    )와 상기 외곽점(
    Figure pat00195
    ,
    Figure pat00196
    )를 하기의 수식에 적용하여 상기 최종 2진화 영상의 반지름(ri)을 획득하고,
    Figure pat00197

    (ri=최종 2진화 영상의 반지름)
    상기 연산부는 상기 최종 2진화 영상의 반지름(ri)을 하기의 수식에 적용하여 상기 최종 2진화 영상의 평균 반지름(
    Figure pat00198
    )을 획득하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
    Figure pat00199

    (
    Figure pat00200
    =최종 2진화 영상의 평균 반지름, me=외곽점의 개수)
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 연산부는 최적화 알고리즘인 상기 심플렉스 검색법의 초기값으로 적용하여
    Figure pat00201
    (여기서, 최초 적용되는 초기값은
    Figure pat00202
    , (
    Figure pat00203
    ,
    Figure pat00204
    ))의 수식의 최소화를 통한 비선형 회귀분석을 수행하고, 보정된 평균 반지름(
    Figure pat00205
    ) 및 보정된 중심 좌표(cx, cy)를 획득하여 상기 최종 2진화 영상의 반지름 오차를 최소화시키는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 연산부는
    Figure pat00206
    에 따라 상기 최종 2진화 영상의 최대 반지름(maxri)과 최소 반지름(maxrf)을 획득하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    Figure pat00207

    의 수식을 이용하여 상기 최종 2진화 영상의 반지름 편차(e)를 획득하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 연산부는,
    Figure pat00208

    의 수식을 이용하여 상기 최종 2진화 영상의 퍼짐 속도(V)를 획득하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석장치.
  22. 제1 항에 따른 잉크 번짐 특성 분석장치를 이용한 잉크 번짐 특성 분석방법에 있어서,
    (a) 상기 유체공급부가 상기 다공성 재료인 종이로 상기 유체를 토출시키는 단계;
    (b) 상기 영상촬영부가 상기 종이에 퍼지는 유체를 실시간으로 촬영하는 단계;
    (c) 상기 영상처리부가 상기 영상촬영부로부터 전송되는 상기 디지털 영상을 영상처리하여 상기 유체의 경계면정보를 검출하는 단계; 및
    (d) 상기 연산부가 상기 경계면정보에 상기 심플렉스 검색법을 적용하여 비선형 회귀분석을 수행함으로써 유체 퍼짐정보를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 번짐 특성 분석방법.
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