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[국내논문] 디테일 향상 기법을 적용한 자동차용 열상카메라 개발
Thermal Imaging Camera Development for Automobiles using Detail Enhancement Technique 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.19 no.3, 2018년, pp.687 - 692  

조덕상 (주식회사 콕스) ,  양인범 (순천향대학교 스마트자동차학과)

초록
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본 논문은 첨단운전자지원시스템(Advanced Driver Assist System, ADAS) 및 자율주행자동차 등에 영상 정보를 제공하는 자동차용 열상카메라를 개발하고 그 영상의 디테일을 향상하기 위한 개선된 기법을 제안한다. 열상카메라는 온도 측정과 야간 영상 확보 등을 목적으로 의료, 산업, 군수 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 스마트자동차에서는 야간 영상 확보를 위하여 적용되고 있다. 첨단운전자지원시스템 및 자율주행자동차 등의 영상 센서로 활용되기 위해서는 객체인식이 가능한 수준의 영상 해상도 및 디테일이 요구된다. 본 논문에서는 자동차에 적용 가능한 $640{\times}480$ 해상도의 열상카메라를 개발하고 영상의 디테일을 향상하기 위한 BDE(Block-Range Detail Enhancement) 기법을 적용한다. 다양한 주행 환경에서 얻어지는 영상 디테일을 향상하기 위하여 대상 픽셀과 주변 8개의 픽셀 간의 Block-Range 값을 계산하여 5단계로 구분하고 각기 다른 Factor를 가감하도록 함으로써 활용도가 높은 영상을 얻을 수 있도록 한다. 개선된 기법은 130mK의 온도 차이까지 구분함으로써 영상의 어두운 부분도 상대적으로 세밀하게 구분하며, 영상의 밝은 부분과 어두운 부분 모두에서 고른 디테일 향상을 보여준다. 개발된 열상카메라와 디테일 향상 기법을 실차에 적용하고 시험하여 제안된 기법의 개선된 결과를 제시한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the development of an automotive thermal imaging camera providing image information for ADAS (Advanced Driver Assist System) and autonomous vehicles is described and an improved technique to enhance the details of the image is proposed. Thermal imaging cameras are used in various fiel...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 1) 자동차에서 요구하는 방수, 충격, 진동 특성을 만족하도록 ES95400, ES96200 규격에 부합하는 영상카메라 모듈을 설계하고 개발하였다. 자동차 규격에서 특별한 시험방법을 지정하지 않은 항목들은 Mil-std810 군용 규격을 준용하여 시험하였다.
  • 2) 640x480 해상도를 갖는 적외선 센서 출력 영상의 디테일을 향상하기 위하여 BDE 기법을 적용하고 개선된 효과를 검증하였다. 표준 테스트 패턴에서 130mK 온도 차이까지 구분이 가능하였다.
  • ADAS 및 자율주행자동차 등에서 활용하기 위한 원적외선 방식의 열상카메라를 개발하고 디테일 향상을 위한 개선된 기법을 적용하였다. 실차 시험을 통하여 개선된 효과를 검증하였으며, 요구 성능과 가격을 만족함으로써 상용화 가능성을 확인하였다.
  • 본 논문에서는 열영상의 디테일 향상을 위해서 기준 픽셀과 주변 8개 픽셀 간의 Block-Range를 계산하여 이를 반영하였다. Block-Range는 적절한 보정 Factor를 대입하기 위한 영역 구분을 의미한다.

대상 데이터

  • 본 논문에서 개발된 자동차용 열상카메라는 라디에이터 그릴에 장착되는 Uncooled 타입의 Amorphous Silicon Microbolometer 방식의 센서를 사용하였다. 상용화 가능한 가격과 최소 사양을 고려하여 8-14um의 Spectral Band를 갖는 VGA급 640x480 해상도로 결정하였다.
  • 상용화 가능한 가격과 최소 사양을 고려하여 8-14um의 Spectral Band를 갖는 VGA급 640x480 해상도로 결정하였다. 센서 해상도와 요구되는 영상 특성을 고려하여 수평 19.4도, 수직 14.7도의 FOV를 갖는 렌즈시스템을 설계하고 제작하였다. 렌즈 전면부에는 실차에 장착되는 위치 특성을 반영하여 내충격 윈도우를 장착하였고 영상 출력 및 통신 방식은 자동차 규격을 따른다.

데이터처리

  • 개발된 카메라 모듈과 디테일 향상 기법을 적용하여 열상카메라 알고리즘 시험에 사용되는 200mK 표준 테스트 패턴을 이용하여 시험 및 검증을 수행하였다.

이론/모형

  • 1) 자동차에서 요구하는 방수, 충격, 진동 특성을 만족하도록 ES95400, ES96200 규격에 부합하는 영상카메라 모듈을 설계하고 개발하였다. 자동차 규격에서 특별한 시험방법을 지정하지 않은 항목들은 Mil-std810 군용 규격을 준용하여 시험하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
열상카메라가 최근 다양한 분야로의 활용이 증가되고 있는 이유는? 열상카메라는 물체에서 방사하는 적외선을 검지하여 영상으로 변환하는 센서로써 국방, 보건의료, 산업현장, 연구, 보안 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용되고 있다. 최근에는 센서의 성능 향상과 가격 인하 등 기술적 요인으로 인하여 다양한 분야로의 활용이 증가하고 있다. 자동차 분야에서도 야간 주행 시의 안전도 향상을 위하여 전방의 열영상을 제공하는 Night Vision System[1]이 지속적으로 상용화되고 있다.
열상카메라란? 열상카메라는 물체에서 방사하는 적외선을 검지하여 영상으로 변환하는 센서로써 국방, 보건의료, 산업현장, 연구, 보안 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용되고 있다. 최근에는 센서의 성능 향상과 가격 인하 등 기술적 요인으로 인하여 다양한 분야로의 활용이 증가하고 있다.
자동차 분야에서도 야간 주행 시의 안전도 향상을 위하여 전방의 열영상을 제공하는 시스템은? 최근에는 센서의 성능 향상과 가격 인하 등 기술적 요인으로 인하여 다양한 분야로의 활용이 증가하고 있다. 자동차 분야에서도 야간 주행 시의 안전도 향상을 위하여 전방의 열영상을 제공하는 Night Vision System[1]이 지속적으로 상용화되고 있다.
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참고문헌 (7)

  1. T. Tsuji, H. Hattori, M. Watanabe, N. Nagaoka, " Development of night-vision system", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 3, no. 3, pp. 203-209, Sep. 2002 DOI: https://doi.org/10.1109/TITS.2002.802927 

  2. Tsz-Ho Yu, Yiu-Sang Moon, Jiansheng Chen, Hung-Kwan Fung, Hoi-Fung Ko and Ran Wang, "An Intelligent Night Vision System for Automobiles", MVA2009 IAPR Conference on Machine Vision Applications, pp. 505-508, May, 2009. 

  3. FLIR Technical Note [Internet]. Available From: https://www.flirmedia.com/MMC/CVS/Tech.../TN_0003_EN.pdf. (accessed Oct., 25, 2017) 

  4. Ms. Shweta Tyagi, Mr. Hemant Amhia., Mr. Shivdutt Tyagi, "Comparative Study of Image Enhancement and Analysis of Thermal Images Using Image Processing and Wavelet Techniques", IJCER, vol. 03, no. 4, pp. 32-38, April, 2013. 

  5. Lo Tzer Yuan, Sim Kok Swee, Tso Chih Ping, "Infrared Image Enhancement Using Adaptive Trilateral Contrast Enhancement", Pattern Recognition Letters 54, pp. 103-108, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.patrec.2014.09.011 

  6. Nirmal Chandran, Bindu V., "Infrared Image Enhancement Using Normalization and Beta Function", International Journal Of Engineering And Science, vol. 3, Issue 6, pp. 19-22, Aug, 2013. 

  7. Chao Zuo, Qian Chen, Ning Liu, Jianle Ren, Xiubao Sui, "Display and detail enhancement for high-dynamic-range infrared images", Optical Engineering, vol. 50, no. 12, 127401, December, 2011. DOI: https://doi.org/10.1117/1.3659698 

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