선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 발광 광고물은 설치위치, 크기, 모양이 다양하며, 휘도 값은 측정 거리와 측정 각도, 광원의 색에 따라 다른 값을 가지게 된다[8]. 따라서 본 논문에서는 DSLR 카메라의 영상을 이용하여 측정 위치와 측정 각도에 따라 발광 광고물의 전체적인 휘도를 측정하는 방법을 제안한다. 점휘도계를 이용하여 측정대상물과의 거리에 따른 휘도의 변화를 측정하고, 그 변화의 연관성을 분석하여 수식으로 나타내었다.
- 본 논문은 DSLR 카메라의 영상을 이용하여 점휘도계의 효율성과 면휘도계의 휴대성 및 경제성의 단점을 보완하며, 조명의 전체적인 휘도를 측정하는 휘도측정시스템을 제안하였다. CIE XYZ 색공간을 이용하여 입력된 영상의 밝기 정보를 수치화하고, 디지털 구간에 따라 휘도 값을 보정하여, 휘도 측정값에 영향을 미치는 측정 위치를 고려한 알고리즘을 제안하였다.
- 본 논문은 디지털 영상과 야간 경관의 휘도 분석시스템을 설계하는 것이다. 야간 경관의 광원은 가로 조명, 건축물 내부 조명 및 투광 조명, 교량 조명, 발광 광고물등과 같이 다양한 광원이 빛을 발광함으로써 야간 경관을 가시화한다[7].
- 야간 경관의 광원은 가로 조명, 건축물 내부 조명 및 투광 조명, 교량 조명, 발광 광고물등과 같이 다양한 광원이 빛을 발광함으로써 야간 경관을 가시화한다[7]. 본 연구는 발광 광고물의 휘도 측정을 위해 DSLR 카메라를 이용한 휘도 분석기를 개발한다. DSLR 카메라의 영상을 이용하여 면휘도계의 휴대성과 경제성의 단점을 보완하며 조명의 전체적인 휘도를 측정하는 방법을 제안한다.
제안 방법
- 본 논문은 DSLR 카메라의 영상을 이용하여 점휘도계의 효율성과 면휘도계의 휴대성 및 경제성의 단점을 보완하며, 조명의 전체적인 휘도를 측정하는 휘도측정시스템을 제안하였다. CIE XYZ 색공간을 이용하여 입력된 영상의 밝기 정보를 수치화하고, 디지털 구간에 따라 휘도 값을 보정하여, 휘도 측정값에 영향을 미치는 측정 위치를 고려한 알고리즘을 제안하였다. 실험을 통해 거리가 멀어질수록 휘도 값이 감소하고, 측정면의 종류에 따라 휘도 값이 변하는 것을 보였으며, 휘도와 거리의 관계 수식을 대입하여 비교해 보았다.
- 본 연구는 발광 광고물의 휘도 측정을 위해 DSLR 카메라를 이용한 휘도 분석기를 개발한다. DSLR 카메라의 영상을 이용하여 면휘도계의 휴대성과 경제성의 단점을 보완하며 조명의 전체적인 휘도를 측정하는 방법을 제안한다. 기존의 면휘도계의 분석프로그램의 불편함을 해소하고자 실시간으로 영상을 입력받고, 휘도분석 알고리즘을 통하여 휘도 값이 출력되도록 제작하였다.
- OECF 측정은 디지털 카메라에 입력되는 신호와 디지털 출력 레벨의 관계를 측정하는 표준 방법으로, 카메라와 디지털 RGB 출력 값을 교정하기 위해 사용되어 휘도를 평가하는 데 이용된다[10]. OECF 데이터 획득을 위해 각각의 패치를 카메라 촬영과 점휘도계 측정으로 카메라 보정상수를 구하였다. 또한 디지털 구간을 0부터 255까지 52단계로 세분화한 디지털 구간의 패치를 제작하였다.
- DSLR 카메라의 영상을 이용하여 면휘도계의 휴대성과 경제성의 단점을 보완하며 조명의 전체적인 휘도를 측정하는 방법을 제안한다. 기존의 면휘도계의 분석프로그램의 불편함을 해소하고자 실시간으로 영상을 입력받고, 휘도분석 알고리즘을 통하여 휘도 값이 출력되도록 제작하였다. 발광 광고물은 설치위치, 크기, 모양이 다양하며, 휘도 값은 측정 거리와 측정 각도, 광원의 색에 따라 다른 값을 가지게 된다[8].
- 획득한 sRGB 영상은 XYZ 컬러모델로 변환하고 Y채널을 분리하여 히스토그램을 생성하며, 색채 화상화 알고리즘을 적용하여 영상을 시각화한다. 동시에 관심영역으로 지정된 영역 내의 평균 휘도 값과 최대 휘도 값을 구하고, 측정한 거리 값을 이용한 보정수식으로 평균 휘도 값과 최대 휘도 값을 보정한다. 처리된 색채 화상화 영상, 원 영상, 히스토그램, 설정한 관심영역의 정보, 평균 휘도 값, 최대 휘도 값들을 화면에 출력한다.
- OECF 데이터 획득을 위해 각각의 패치를 카메라 촬영과 점휘도계 측정으로 카메라 보정상수를 구하였다. 또한 디지털 구간을 0부터 255까지 52단계로 세분화한 디지털 구간의 패치를 제작하였다. 점휘도계를 이용하여 각 레벨에 대응하는 실제 휘도 값을 얻었으며, 실제 실험 결과는 표 1과 같다.
- 휘도 분포를 시각적으로 인지하기 쉽게 색채 화상화를 적용하여 파란색으로 저 휘도를 나타내고, 빨간색으로 고휘도를 나타내는 컬러바를 기준으로 농도 레벨에 따라 각 픽셀의 색을 출력한다. 또한, 원영상과 히스토그램 분포, 설정한 관심영역의 정보, 관심영역의 최대 휘도 값과 평균 휘도 값을 한 출력화면에 담아 한 번에 많은 정보를 얻을 수 있도록 설계하였다.
- 실험을 통해 거리가 멀어질수록 휘도 값이 감소하고, 측정면의 종류에 따라 휘도 값이 변하는 것을 보였으며, 휘도와 거리의 관계 수식을 대입하여 비교해 보았다. 본 논문에서는 일부 측정 환경에 초점을 맞추어 점 휘도계의 측정 실험결과와 제안한 알고리즘의 측정 결과를 비교하여 검증하였다. 향후 거리 10m이상일 때와 측정 각도를 분할하여 거리와 각도 변화에 따른 휘도 보정 알고리즘을 체계화 할 것이며, 다양한 측정 환경에서 휘도를 측정하는 시스템을 연구를 진행할 계획이다.
- 측정면이 현수막일 때가 1T백색 PVC를 사용할 때보다 휘도 값이 크며, 이에 따라 휘도를 측정할 때에는 각각 측정면에 대한 정보가 필요하다는 것을 알 수 있다. 본 논문에서는 현수막과 1T 백색 PVC를 측정면으로 사용하였을 때 각각 거리에 대한 연관성을 분석하여 보정 수식을 구성하였다. 현수막을 사용할 때, 거리를 고려한 휘도 보정 수식은 다음의 식 2와 같고, 1T 백색 PVC를 사용할 때, 거리를 고려한 휘도 보정 수식은 다음의 식 3과 같다.
- 본 논문에서는 휴대성을 강조한 측정 시스템을 제안하기 위하여 태블릿 PC, DSLR 카메라, 거리 측정기, 외형, 삼각대로 그림 2와 같은 구조를 갖는다. 주 제어기인 태블릿 PC와 DSLR 카메라를 담기 위하여 사용하기 위하여 그림 2과 같이 외형을 제작하였다.
- CIE XYZ 색공간을 이용하여 입력된 영상의 밝기 정보를 수치화하고, 디지털 구간에 따라 휘도 값을 보정하여, 휘도 측정값에 영향을 미치는 측정 위치를 고려한 알고리즘을 제안하였다. 실험을 통해 거리가 멀어질수록 휘도 값이 감소하고, 측정면의 종류에 따라 휘도 값이 변하는 것을 보였으며, 휘도와 거리의 관계 수식을 대입하여 비교해 보았다. 본 논문에서는 일부 측정 환경에 초점을 맞추어 점 휘도계의 측정 실험결과와 제안한 알고리즘의 측정 결과를 비교하여 검증하였다.
- 발광 광고물은 설치 위치, 크기, 모양이 다양하며, 휘도 값은 측정 거리와 측정 각도, 광원의 색에 따라 다른 값을 가지게 된다. 이 중 측정 위치를 고려한 휘도 값의 변화를 점휘도계 LS-100을 이용하여 실제 휘도값을 측정하여 측정 위치에 따른 휘도 값의 변화를 알아보고, 이를 분석하여 연관성을 보정 수식으로 나타내었다.
- 점휘도계를 이용하여 측정대상물과의 거리에 따른 휘도의 변화를 측정하고, 그 변화의 연관성을 분석하여 수식으로 나타내었다. 이를 통해 휘도 측정시스템에 보정 수식을 대입하여 휘도 값을 보정하였고, 점휘도계로 측정한 값과 휘도 측정시스템으로 측정한 값의 비교 실험을 진행하였다.
- 따라서 본 논문에서는 DSLR 카메라의 영상을 이용하여 측정 위치와 측정 각도에 따라 발광 광고물의 전체적인 휘도를 측정하는 방법을 제안한다. 점휘도계를 이용하여 측정대상물과의 거리에 따른 휘도의 변화를 측정하고, 그 변화의 연관성을 분석하여 수식으로 나타내었다. 이를 통해 휘도 측정시스템에 보정 수식을 대입하여 휘도 값을 보정하였고, 점휘도계로 측정한 값과 휘도 측정시스템으로 측정한 값의 비교 실험을 진행하였다.
- 제안하는 휘도 측정 방식은 DSLR 카메라를 통하여 이루어진다. DSLR 카메라는 빛이 이미지 센서에 도달하기까지 조리개, 셔터 등 여러 장치를 거치게 된다.
- 제안한 측정 거리를 사용한 보정 알고리즘을 검증하기 위하여 동일한 조건에서 점휘도계로 측정값과 제작한 휘도 측정시스템의 측정값을 비교하는 실험을 진행하였다. 그림 8(a)는 점휘도계 LS-100을 사용하여 휘도를 측정하는 장면이고, 그림 8(b)는 제안한 휘도측정시스템으로 휘도를 측정하는 장면이다.
- 본 논문에서는 휴대성을 강조한 측정 시스템을 제안하기 위하여 태블릿 PC, DSLR 카메라, 거리 측정기, 외형, 삼각대로 그림 2와 같은 구조를 갖는다. 주 제어기인 태블릿 PC와 DSLR 카메라를 담기 위하여 사용하기 위하여 그림 2과 같이 외형을 제작하였다. 발광광고물의 설치 위치와 높이는 다양하므로, 지지대의 높이 조절이 가능하도록 삼각대를 사용하며, 외형은 가벼운 소재인 알루미늄으로 제작하였다.
- 실험용 간판은 그림 6과 같이 광원은 27W 백색 형광등을 선정하고, 측정 면은 재질 변경이 가능하도록 설계하고, 나머지 면은 폼보드를 사용하여 파나플랙스 방식의 입간판으로 제작하였다. 측정 거리에 따라 휘도 값이 변화하는 것을 관찰하기 위해 측정면 재질을 각각 현수막과 1T 백색 PVC로 구성하여 측정하였다. 측정 도구는 측정각이 1°인 점휘도계 LS-100을 사용하였다.
- 측정 실험은 주변광의 영향을 받지 않는 실내에서 자정에 실시하였다. 실험용 간판은 그림 6과 같이 광원은 27W 백색 형광등을 선정하고, 측정 면은 재질 변경이 가능하도록 설계하고, 나머지 면은 폼보드를 사용하여 파나플랙스 방식의 입간판으로 제작하였다.
- 점휘도계는 그림 7과 같이 측정대상과의 거리가 멀어질수록 측정 면적이 넓어지고, 이는 휘도 값에 영향을 미친다. 측정 위치에 따라 변화하는 휘도 값을 알기 위해 실험용 간판을 대상으로 거리 2m를 기준으로 0.5m씩 거리를 늘려가며 10m까지 휘도 값의 변화를 측정하였다. 휘도계의 높이와 기울기를 고정하여 같은 지점을 3회 반복 측정하였다.
- 점휘도계를 이용하여 각 레벨에 대응하는 실제 휘도 값을 얻었으며, 실제 실험 결과는 표 1과 같다. 카메라 보정상수와 표 1의 측정 결과로 그림 3과 같은 보정 알고리즘을 이용하여 휘도 스케일을 보정하였다.
- 스케일 보정을 위해 OECF 측정과 디지털 레벨 관계분석을 하였다. 타 광원의 영향을 받지 않는 암실에서 점휘도 계와 측정면 사이의 거리를 1.5m로 고정하여 OECF 패치를 측정하여 카메라 보정상수를 구하고, 디지털 레벨의 실제 휘도 값을 측정하였다.
- 이 때, 측정대상과 휘도측정시스템의 DSLR카메라 사이의 거리를 측정한다. 획득한 sRGB 영상은 XYZ 컬러모델로 변환하고 Y채널을 분리하여 히스토그램을 생성하며, 색채 화상화 알고리즘을 적용하여 영상을 시각화한다. 동시에 관심영역으로 지정된 영역 내의 평균 휘도 값과 최대 휘도 값을 구하고, 측정한 거리 값을 이용한 보정수식으로 평균 휘도 값과 최대 휘도 값을 보정한다.
- 그림 5는 제안한 휘도측정시스템의 GUI 출력 화면이다. 휘도 분포를 시각적으로 인지하기 쉽게 색채 화상화를 적용하여 파란색으로 저 휘도를 나타내고, 빨간색으로 고휘도를 나타내는 컬러바를 기준으로 농도 레벨에 따라 각 픽셀의 색을 출력한다. 또한, 원영상과 히스토그램 분포, 설정한 관심영역의 정보, 관심영역의 최대 휘도 값과 평균 휘도 값을 한 출력화면에 담아 한 번에 많은 정보를 얻을 수 있도록 설계하였다.
- 휘도 분석부에서는 설정된 관심영역의 각 영상 데이터를 분석하고 거리측정기를 통하여 거리 측정값을 획득하여 휘도 값을 보정한다. 휘도 출력부를 통해 색채 화상화된 영상, 원 영상, 히스토그램, 평균 휘도 값 및 최대 휘도 값 등의 정보를 태블릿 화면에 출력하도록 구성하였다.
- 5m씩 거리를 늘려가며 10m까지 휘도 값의 변화를 측정하였다. 휘도계의 높이와 기울기를 고정하여 같은 지점을 3회 반복 측정하였다. 표 2는 측정면이 현수막일 때, 표 3은 측정면이 1T 백색 PVC일 때의 거리에 따른 휘도 값을 측정한 결과이다.
대상 데이터
- 제안하는 휘도측정시스템의 구성은 그림 1과 같다. 발광 광원을 촬영할 DSLR 카메라와 주 제어부인 태블릿 PC, 거리측정을 위한 레이저 거리 측정기 Leica DISTO D3a로 구성되어 있고, 주 제어부는 영상 획득부, 휘도 분석부, 휘도 출력부로 이루어져 있다. 주 제어기와 DSLR 카메라는 직렬통신으로 빠른 영상획득이 이루어지며, 레이저 거리 측정기는 블루투스 통신으로 측정 대상과 휘도측정시스템과의 거리를 전송한다.
- 주 제어기인 태블릿 PC와 DSLR 카메라를 담기 위하여 사용하기 위하여 그림 2과 같이 외형을 제작하였다. 발광광고물의 설치 위치와 높이는 다양하므로, 지지대의 높이 조절이 가능하도록 삼각대를 사용하며, 외형은 가벼운 소재인 알루미늄으로 제작하였다.
- 본 연구에서는 DSLR 카메라의 수동제어가 가능한 Canon EOS 650D를 사용하였다. 추가 광 휘도를 측정하지 않기 위해 플래시를 끄고, 영상의 잡음 및 변화를 막기 위해 이미지 개선을 위한 옵션도 비활성화 하며, 자동 화이트밸런스로 설정하였다.
- 측정 실험은 주변광의 영향을 받지 않는 실내에서 자정에 실시하였다. 실험용 간판은 그림 6과 같이 광원은 27W 백색 형광등을 선정하고, 측정 면은 재질 변경이 가능하도록 설계하고, 나머지 면은 폼보드를 사용하여 파나플랙스 방식의 입간판으로 제작하였다. 측정 거리에 따라 휘도 값이 변화하는 것을 관찰하기 위해 측정면 재질을 각각 현수막과 1T 백색 PVC로 구성하여 측정하였다.
- 주 제어기와 DSLR 카메라는 직렬통신으로 빠른 영상획득이 이루어지며, 레이저 거리 측정기는 블루투스 통신으로 측정 대상과 휘도측정시스템과의 거리를 전송한다. 영상 획득부는 카메라를 통하여 실시간으로 촬영 및 영상 데이터를 획득한다. 휘도 분석부에서는 설정된 관심영역의 각 영상 데이터를 분석하고 거리측정기를 통하여 거리 측정값을 획득하여 휘도 값을 보정한다.
데이터처리
- Y채널은 0-255의 값을 갖기 때문에 실제 휘도계와 비슷한 값을 디스플레이하기 위해서는 스케일 보정이 필요하다[9]. 스케일 보정을 위해 OECF 측정과 디지털 레벨 관계분석을 하였다. 타 광원의 영향을 받지 않는 암실에서 점휘도 계와 측정면 사이의 거리를 1.
성능/효과
- 측정 실험 결과는 그림 9와 같다. 실제 휘도 값이 고휘도값을 가지는 측정면이 현수막의 경우에는 디지털 입력 값이 255가 되어 거리연관성에 의존한 결과 값이 나타났고, 실제 휘도 값이 저휘도값을 가지는 측정면이 1T 백색 PVC의 경우에는 보다 실제 휘도 값과 적은 오차를 가졌다. 실험을 통해 평균 10%이하의 오차를 확인하였다.
- 실험 결과를 통해 측정 거리가 증가할수록 휘도 값이 감소하는 것을 확인할 수 있었고, 측정면의 종류에 따라 휘도 값이 달라지는 것을 확인하였다. 측정면이 현수막일 때가 1T백색 PVC를 사용할 때보다 휘도 값이 크며, 이에 따라 휘도를 측정할 때에는 각각 측정면에 대한 정보가 필요하다는 것을 알 수 있다.
- 실제 휘도 값이 고휘도값을 가지는 측정면이 현수막의 경우에는 디지털 입력 값이 255가 되어 거리연관성에 의존한 결과 값이 나타났고, 실제 휘도 값이 저휘도값을 가지는 측정면이 1T 백색 PVC의 경우에는 보다 실제 휘도 값과 적은 오차를 가졌다. 실험을 통해 평균 10%이하의 오차를 확인하였다.
- 표 2는 측정면이 현수막일 때, 표 3은 측정면이 1T 백색 PVC일 때의 거리에 따른 휘도 값을 측정한 결과이다. 이 실험을 통하여 측정거리가 멀어질수록 휘도 값이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
후속연구
- 본 논문에서는 일부 측정 환경에 초점을 맞추어 점 휘도계의 측정 실험결과와 제안한 알고리즘의 측정 결과를 비교하여 검증하였다. 향후 거리 10m이상일 때와 측정 각도를 분할하여 거리와 각도 변화에 따른 휘도 보정 알고리즘을 체계화 할 것이며, 다양한 측정 환경에서 휘도를 측정하는 시스템을 연구를 진행할 계획이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.