[논문]멀티코어 이미지 프로세서 기반 열화상 이미지 시스템 개발

차정우; 한준환; 박찬; 김용진

doi:10.3745/ktccs.2020.9.2.25

초록
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열화상 시스템은 물체로부터 발산되는 적외선을 영상화하여 물체를 탐지하는 장점으로 인해 군수 분야에 많이 활용되었다. 그러나 Security 시스템과 자동차 시장에 수요가 증가함에 따라 민수 분야로 활용분야가 넓어지고 있다. 기존에는 대부분 FPGA 기반으로 열화상 열상 모듈을 개발하였지만 민수 분야에 다양한 요구사항 및 범용성에 유연한 대처가 힘든 실정이다. 따라서 다양한 요구사항과 범용성을 만족하기 위한 시스템의 필요성이 대두되었다. 본 논문에서는 멀티코어 이미지 프로세서를 이용한 열화상 영상 처리 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 기존 FPGA 기반 시스템이 아닌 멀티코어 이미지 프로세서를 사용함으로써 범용 영상 입·출력 인터페이스 및 각종 디바이스를 지원함에 따라 다양한 요구사항과 범용성을 만족한다. 따라서 시스템 구축 시 뛰어난 접근성으로 인하여 시스템 추가/변경으로 인한 개발 비용 및 기간을 단축할 수 있다. 이러한 장점으로 다양한 고객 요구사항 만족, 개발 비용 및 시간 단축, 제품 출시일 등 다양한 이점을 얻을 것으로 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The thermal image system was widely used in the defence-related industry because of detect infrared light from the object without light. but, as the demand in the security system and automobile market increases, the civilian industry are expanding to the private sector. There are difficult to apply ...

The thermal image system was widely used in the defence-related industry because of detect infrared light from the object without light. but, as the demand in the security system and automobile market increases, the civilian industry are expanding to the private sector. There are difficult to apply various requirement because of previous systems are based by FPGA, so it need new system that apply to various requirement. The proposed paper is thermal image processing system using common image processor. It has various requirement and scalable to support image input/output interface and device driver. If it is used to proposed system, it reduce development cost and period than previous system based FPGA. Because there has very high accessibility. In addition, it expect to have satisfaction of customer requirements, development cost, development period, release date of product.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. CCD/CMOS Image Signal Process Sequence
그림 Fig. 2. Product based FPGA in Own Corporation
그림 Fig. 3. FPGA System Structure in Own Corporation
그림 Fig. 4. Proposed Hardware Structure
표 Table 1. Performance of Proposed System
그림 Fig. 5. Proposed Hardware Block Diagram
그림 Fig. 6. Image Data Process Flow
그림 Fig. 7. Proposed Software System Structure
그림 Fig. 8. Comparison of Dead Pixel Correction Processing
그림 Fig. 9. Comparison of Edge Enhancement Processing
그림 Fig. 10. Zoom Function and PIP Function
그림 Fig. 11. Processor Usage of Proposed System
그림 Fig. 12. Power Consumption Comparison of Other Company and Proposed Product
그림 Fig. 13. Module Size of Proposed System
표 Table 2. Size Comparison of Other Company and Proposed Product

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 기존에 활용되고 있는 FPGA 기반 열화상 모 듈의 장단점을 설명하고 단점 보완을 위한 상용 멀티코어 이미 지 프로세서를 적용하여 기존의 시스템보다 효율적인 열화상 영상 처리 시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 기존 시스템들에 비해 약 10%의 전력소모 감소와 20%의 크기 감소 등 시스템 성능 향상을 보인다.

제안 방법

6과 같이 수행된다. 기존의 영상처리와 다른점은 이미지 데이터 수신 후 일반적인 영상처리를 수행하기 전에 TEC-less와 NUC 등 열상 영상처리를 먼저 수행하도록 설 계되어 있고 영상 프로토콜 변환을 통해 표준 영상처리 포맷으 로 변경하여 기존의 시스템을 활용하도록 시스템이 구성된다.
본 논문에서 제안하는 멀티코어 이미지 프로세서 기반 열 화상 카메라 시스템은 기존의 FPGA 기반 프로세서를 사용하 지 않고 상용 멀티코어 프로세서를 사용한다.

대상 데이터

본 절에서는 본 논문에서 기존 시스템[8]과 제안한 시스템 의 성능 분석 결과이다. 멀티코어 시스템에서 중요한 프로세 스 사용량과 다른 제품과의 전력소모, 크기를 비교한다.

데이터처리

본 절에서는 본 논문에서 기존 시스템[8]과 제안한 시스템 의 성능 분석 결과이다. 멀티코어 시스템에서 중요한 프로세 스 사용량과 다른 제품과의 전력소모, 크기를 비교한다.

성능/효과

기존의 FPGA 기반 영상 처리 시스템이 아닌 상용 멀티코어 프로세서를 사용함으로써 기존 방식보다 접근성이 뛰어나고 다양한 내․외부 인터페이스를 장착할 수 있다. 공용 플랫폼설계로 인해 새로운 시스템 및 추가 요구사항 적용 시 모듈 재활용이 가능하다. 그리고 기존 방식에 비해 약 10%의 전력소모 감소, 20%의 크기 감소 등 시스템 성능 향상을 보였다.
공용 플랫폼설계로 인해 새로운 시스템 및 추가 요구사항 적용 시 모듈 재활용이 가능하다. 그리고 기존 방식에 비해 약 10%의 전력소모 감소, 20%의 크기 감소 등 시스템 성능 향상을 보였다. 따라서 시스템이 구축이 되면 뛰어난 접근성으로 인하여 시스템 추가/변경 시 기존의 시스템에 비해 개발 비용 및 기간을 단축할 수 있으며 그로 인하여 다양한 고객 요구사항 만족, 개발 비용 및 시간 단축, 제품 출시일 등 다양한 이점을 얻을 것으로 기대한다.
기존의 FPGA 기반 영상 처리 시스템이 아닌 상용 멀티코어 프로세서를 사용함으로써 기존 방식보다 접근성이 뛰어나고 다양한 내․외부 인터페이스를 장착할 수 있다. 공용 플랫폼설계로 인해 새로운 시스템 및 추가 요구사항 적용 시 모듈 재활용이 가능하다.

후속연구

그리고 기존 방식에 비해 약 10%의 전력소모 감소, 20%의 크기 감소 등 시스템 성능 향상을 보였다. 따라서 시스템이 구축이 되면 뛰어난 접근성으로 인하여 시스템 추가/변경 시 기존의 시스템에 비해 개발 비용 및 기간을 단축할 수 있으며 그로 인하여 다양한 고객 요구사항 만족, 개발 비용 및 시간 단축, 제품 출시일 등 다양한 이점을 얻을 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	멀티코어 이미지 프로세서를 이용한 열화상 영상 처리 시스템을 제안한 이유는?	본 논문에서는 멀티코어 이미지 프로세서를 이용한 열화상 영상 처리 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 기존 FPGA 기반 시스템이 아닌 멀티코어 이미지 프로세서를 사용함으로써 범용 영상 입·출력 인터페이스 및 각종 디바이스를 지원함에 따라 다양한 요구사항과 범용성을 만족한다. 따라서 시스템 구축 시 뛰어난 접근성으로 인하여 시스템 추가/변경으로 인한 개발 비용 및 기간을 단축할 수 있다. 이러한 장점으로 다양한 고객 요구사항 만족, 개발 비용 및 시간 단축, 제품 출시일 등 다양한 이점을 얻을 것으로 기대한다.
	열화상 시스템은 무엇인가?	열화상 시스템은 물체로부터 발산되는 적외선을 영상화하는 시스템이다. 이와 같은 특징으로 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기반 영상 시스템으로 확인이 불가능한 사물을 식별함에 따 라 열화상 영상 시스템은 다양한 군사 분야에 활용되었다[1].
	이미지 영상 신호 처리 프로세서는 어떤 방식으로 설계되었는가?	이미지 영상 신호 처리 프로세서는 CCD/CMOS 기반으로 이미지 처리가 가능하도록 설계가 되어 있다[7]. CCD/CMOS 센서에서 RAW 영상 데이터를 입력받아 이미지 처리 Block을 거쳐 표준 영상 출력 format으로 변환하여 출력한다.

참고문헌 (11)

Hanwha System [Internet], www.hanwhasystems.com
S. M. Hong, "Advanced LWIR Thermal Imaging Sight Design," Korean Journal of Optics and Photonics, Vol.16, No.3, pp.209-216, 2005.

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C. H. Song, "Applying tilt mechanism for high-resolution image acquisition," Journal of the Korea Society of Computer and Information, Vol.19, No.12, pp.31-37, Dec. 2014.

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KITIA, "Global M&A promising field Target Research - ADAS Sensor (Camera, Infrared)," 2016.
A. Rogalski, "Infrared Photon detectors versus thermal detectors," Physics of Semiconductor Devices, pp.754-761, 1998.
Y. J. Kim, "Novel control scheme for the absence of the thermoelectric (TEC) of infrared detector in an Uncooled thermal system," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, Vol.16, No. 10, Oct. 2012.
G. C. Holst and T. S. Lomheim, "CMOS/CCD sensors and Camera Systems," SPIE-International Society for Optical Engine, 2007.
J. H. Shin, "Image Correction Method for Uncooled IR TECless Detector with Non-linear characteristics due to Temperature Change," Journal of the Korea Society of Computer and Information, Vol.22, No.10, pp.19-26, Oct. 2017.

원문보기 상세보기
W. Hwang, "A Study on the Thermal Camera System and Image Processing," Proceedings of Symposium of the Korean Institute of communications and Information Sciences, pp.1128-1129, 2019.
FLIR, 12um Longwave Infrared Thermal Camera core TAU-2 [Internet], https://www.flir.com/products/tau-2
BAE systems, 12um Longwave Infrared TWV640 Thermal Camera core [Internet], https://baesystems.com/en/product/twv640-thermal-camera-core

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