KR101313203B1 - 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치 및 방법에 관한 것으로, 가시광선과 적외선을 선택적으로 반사하는 반사수단을 통해 가시광선센서 및 열영상센서로 피사체를 촬영하고, 촬영한 영상을 서로 비교하여 광축이 틀어진 정도를 산출한 후, 가시광선센서, 열영상센서 및 반사수단 등을 조정하여 가시광선센서와 열영상센서의 광축이 일치하도록 제어하는 과정을 포함하며, 본 발명에 따르면, 영상센서들의 광축을 자동으로 정렬할 수 있어 편의가 증진된다.

Description

가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치 및 방법 {Apparatus and method for optical axis alignment of visible light sensor and infrared ray sensor}

본 발명은 영상센서의 광축 정렬 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가시광선센서와 열영상센서의 광축을 자동으로 정렬할 수 있는 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치 및 방법에 관한 것이다.

피사체를 촬영하여 그 영상을 육안으로 확인하도록 하는 촬영 기술의 발달은 가시광선(visible light) 영상을 넘어 적외선(infrared ray) 영상의 촬영을 가능하게 하였다.

이러한 적외선 영상은 가시광선 영상과 달리 피사체나 배경의 열 방사(thermal radiation)에 의한 강도(intensity) 정보를 획득할 수 있기 때문에 야간 촬영에 효과적이다.

그리고 이렇게 서로 기능이 다른 촬영 장비들은 같은 피사체의 촬영을 통한 비교 및 분석, 영상 합성 등에 이용된다.

그런데 영상 비교나 합성 등을 위해서는 각 영상 촬영 장비의 광축을 정렬하는 것이 필요하다.

각 영상을 동일한 시점에서 촬영하여 비교 또는 합성하는 것이 효율적이기 때문이다.

종래에는 영상 촬영 장비의 광축 정렬을 수동으로 진행하였으며 이에 따른 부정확함과 불편함이 존재해 왔다.

이에 이를 개선하기 위한 방안이 요구된다.

본 발명은 영상센서의 광축 정렬 기법을 제안하고자 한 것으로서, 특히 가시광선센서와 열영상센서의 광축을 자동으로 정렬할 수 있는 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치 및 방법을 제시하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치는, 피사체를 촬영하는 가시광선센서, 상기 피사체의 열영상을 촬영하는 열영상센서, 상기 피사체로부터의 가시광선을 상기 가시광선센서로 전달하고, 상기 피사체로부터의 적외선을 상기 열영상센서로 전달하기 위해 광을 선택적으로 반사하는 반사수단, 및 상기 가시광선센서가 촬영한 영상과 상기 열영상센서가 촬영한 영상을 비교하여 광축이 틀어진 정도를 산출하고, 상기 가시광선센서, 상기 열영상센서 및 상기 반사수단 중 하나 이상을 조정하여 상기 가시광선센서와 상기 열영상센서의 광축이 일치하도록 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치에 있어서, 상기 제어수단은 상기 가시광선센서가 촬영한 영상과 상기 열영상센서가 촬영한 영상을 비교하여 광축이 틀어진 정도를 산출하고 상기 광축이 틀어진 정도가 임계치 이하가 되도록 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치에 있어서, 상기 제어수단은 상기 가시광선센서가 촬영한 영상과 상기 열영상센서가 촬영한 영상의 원근차이, 광축 중심점의 상하차이, 광축 중심점의 좌우차이, 각 영상 내 상하비율, 각 영상 내 좌우비율 중 하나 이상을 참조하여 광축이 틀어진 정도를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치에 있어서, 상기 제어수단은 상기 가시광선센서, 상기 열영상센서 및 상기 반사수단 중 하나 이상을 시계방향, 반시계방향, 좌우방향 또는 상하방향 중 하나 이상의 방향으로 회전시켜 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치에 있어서, 상기 반사수단은 상기 피사체로부터의 가시광선을 투과하여 상기 가시광선센서로 전달하고, 상기 피사체로부터의 적외선을 반사하여 상기 열영상센서로 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치에 있어서, 상기 반사수단은 상기 피사체로부터의 가시광선을 반사하여 상기 가시광선센서로 전달하고, 상기 피사체로부터의 적외선을 투과하여 상기 열영상센서로 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 방법은, 피사체로부터의 가시광선을 가시광선센서로 전달하고, 상기 피사체로부터의 적외선을 상기 열영상센서로 전달하기 위해 광을 선택적으로 반사하는 반사수단을 통해 상기 가시광선센서 및 상기 열영상센서로 상기 피사체를 촬영하는 촬영단계, 상기 가시광선센서가 촬영한 영상과 상기 열영상센서가 촬영한 영상을 비교하여 상기 가시광선센서와 상기 열영상센서 간의 광축이 틀어진 정도를 산출하는 영상비교단계, 및 상가 광축이 틀어진 정도를 참조하여 상기 가시광선센서, 상기 열영상센서 및 상기 반사수단 중 하나 이상을 조정하여 상기 가시광선센서와 상기 열영상센서의 광축이 일치하도록 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬이 자동으로 이루어져 광축 정렬에 요구되는 시간 및 노력을 절감할 수 있고, 광축 정렬의 정확도를 높일 수 있으며, 사용자 편의와 효율성 재고를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광축 정렬 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광축 정렬 과정의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광축 정렬 방법의 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광축 정렬 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에의 광축 정렬 장치는 가시광선센서(100), 열영상센서(200), 반사수단(300)과 제어수단(400)을 포함한다.

가시광선센서(100)는 인간의 눈으로 볼 수 있는 가시광선을 촬영하기 위한 장치이다.

가시광선센서(100)는 파장 범위 380~780nm의 가시광선을 촬영할 수 있으며 이를 위한 카메라 등의 촬영장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 가시광선센서(100)는 반사수단(300)이 투과하거나 반사한 가시광선을 전달받아 촬영 기능을 수행한다.

열영상센서(200)는 인간의 눈으로 볼 수 없는 적외선을 포함한 열영상을 촬영하기 위한 장치이다.

열영상센서(200)는 파장 범위 0.75~25μm의 적외선을 촬영할 수 있으며 이를 위한 카메라 등의 촬영장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 열영상센서(200)는 반사수단(300)이 투과하거나 반사한 적외선을 전달받아 촬영 기능을 수행한다.

반사수단(300)은 촬영 피사체로부터의 가시광선을 가시광선센서(100)로 전달하고, 해당 피사체로부터의 적외선을 열영상센서(200)로 전달하는 기능을 한다.

본 발명에서 피사체는 단일 물체뿐만 아니라 복수의 물체, 배경, 움직이는 물체 등을 포함하는 넓은 개념으로 이해되어야 한다.

본 발명의 반사수단(300)은 피사체로부터의 가시광선 또는 적외선을 선택적으로 투과하거나 반사하는 역할을 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 반사수단(300)은 피사체로부터의 가시광선을 투과하여 가시광선센서(100)로 전달하고, 피사체로부터의 적외선을 반사하여 열영상센서(200)로 전달할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에서, 반사수단(300)은 피사체로부터의 가시광선을 반사하여 가시광선센서(100)로 전달하고, 피사체로부터의 적외선을 투과하여 열영상센서(200)로 전달할 수 있다.

이러한 방식으로 반사수단(300)은 피사체로부터의 빛을 각 영상센서(100, 200)가 촬영가능한 파장의 것으로 분리하여 전달할 수 있으며, 이를 위한 거울 등의 형상을 포함할 수 있다.

제어수단(400)은 가시광선센서(100)와 열영상센서(200) 간의 광축이 틀어진 정도에 따라, 가시광선센서(100), 열영상센서(200), 반사수단(300) 등을 조정하여 가시광선센서(100)와 열영상센서(200)의 광축이 일치하도록 정렬하는 기능을 하며, 이를 위한 구동 부재나 연산 수단 등을 포함할 수 있다.

광축(optical axis)이란 빛의 반사나 굴절을 이용하여 물체의 상(像)을 만드는 광학계에서 각 면의 중심을 연결한 직선을 의미한다.

광축을 따라 지나가는 빛은 렌즈 표면에 수직으로 들어가므로 크기나 방향의 변화가 없게 된다.

본 발명에서 가시광선센서(100)와 열영상센서(200)의 광축이 일치하게 되면, 동일 피사체를 동일 시점에서 촬영하는 것이 가능한 반면, 광축이 틀어지게 되면 각 영상의 피사체는 좌우 또는 상하의 비율 및 원근 비율 등이 달라지게 되어 영상의 비교나 합성 등이 어렵게 된다.

본 발명의 일 실시예에서 제어수단(400)은, 가시광선센서(100)가 촬영한 영상과 열영상센서(200)가 촬영한 영상을 비교하여 양 영상센서(100, 200)의 광축이 서로 틀어진 정도를 산출할 수 있다.

예를 들어, 제어수단(400)은 가시광선센서(100)가 촬영한 영상과 열영상센서(200)가 촬영한 영상의 원근차이, 광축 중심점의 상하차이, 광축 중심점의 좌우차이, 각 영상 내 상하비율, 각 영상 내 좌우비율 등을 참조하여 광축이 틀어진 정도를 산출할 수 있을 것이다.

그리고 제어수단(400)은 이렇게 산출한 결과를 이용하여 가시광선센서(100), 열영상센서(200), 반사수단(300) 등을 조정하게 되는데, 광축이 틀어진 정도가 임계치 이하가 되도록 광축의 틀어진 정도를 산출하는 과정과 조정과정을 반복할 수 있다.

이때, 제어수단(400)은 가시광선센서(100), 열영상센서(200), 반사수단(300) 중 하나 이상을, 시계방향, 반시계방향, 좌우방향, 상하방향 등으로 회전시켜 조정할 수 있다.

이러한 과정을 통해 가시광선센서(100)와 열영상센서(200)의 광축이 일치하게 되면, 각 영상센서(100, 200)에 촬영한 영상을 이용하여 피사체를 비교, 분석하거나, 각 영상을 합성하는 과정이 용이해진다.

본 발명에 따라 광축이 일치하도록 정렬하는 과정의 일 예에 대해서는 도 2를 참조하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광축 정렬 과정의 예시도이다.

도 2를 참조하면, 피사체를 촬영하고 있는 가시광선센서(100), 열영상센서(200) 및 반사수단(300)을 확인할 수 있다.

도 2의 실시예에서는 반사수단(300)이 피사체로부터의 가시광선을 반사하여 가시광선센서(100)로 전달하고 있고, 피사체로부터의 적외선을 투과하여 열영상센서(200)로 전달하고 있다.

각 영상센서(100, 200)로 전달되는 빛은 단일 피사체로부터 비롯된 것으로서, 반사수단(300)에서 가시광선이 반사되기 전의 광경로와 반사수단(300)에서 투과되는 적외선의 광경로가 일치하고 있으며, 이는 가시광선센서(100)와 열영상센서(200)의 광축이 일치하고 있음을 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에서는 반사수단(300)이 피사체로부터의 가시광선을 투과하여 가시광선센서(100)로 전달하고, 피사체로부터의 적외선을 반사하여 열영상센서(200)로 전달할 수도 있으며, 이 역시 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.

본 발명에 따라 가시광선센서(100)와 열영상센서(200)의 광축을 정렬하는 과정에 대해서는 도 3을 참조하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광축 정렬 방법의 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 가시광선센서(100)로 피사체의 촬영을 시작하고(S100), 열영상센서(200)로 피사체의 촬영을 시작한다(S200).

단계(S100)의 촬영과정과 단계(S200)의 촬영과정은 동시에 진행되거나 그 순서를 바꾸어 전후로 진행될 수 있으며, 이 모두는 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

단계(S100)에서는 인간의 육안으로 확인할 수 있는 피사체의 가시광선 영상을 확보할 수 있다.

단계(S200)에서는 가시광선보다 파장이 긴 적외선을 감지하여 피사체의 열영상을 확보할 수 있다.

단계(S100)와 단계(S200)에서 각 영상센서(100, 200)가 전달받는 빛은, 피사체로부터의 빛을 파장별에 따라 선택적으로 반사하거나 투과하는 반사수단(300)으로부터 전달된 것이다.

본 발명의 일실시예에서, 단계(S100, S200)에서의 반사수단(300)은 피사체로부터의 가시광선을 투과하여 가시광선센서(100)로 전달하고, 피사체로부터의 적외선을 반사하여 열영상센서(200)로 전달할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에서, 단계(S100, S200)에서의 반사수단(300)은 피사체로부터의 가시광선을 반사하여 가시광선센서(100)로 전달하고, 피사체로부터의 적외선을 투과하여 열영상센서(200)로 전달할 수 있다.

이러한 동작을 위해, 단계(S100, S200)에서의 반사수단(300)은 파장에 따른 빛을 선택적으로 투과하거나 반사하기 위한 거울 등의 형상을 포함할 수 있다.

단계(S100, S200)에서 영상 촬영이 이루어지면, 광축 정렬을 위한 제어를 담당하는 제어수단(400)이 해당 영상을 서로 비교하고, 가시광선센서(100)와 열영상센서(200) 간의 광축이 틀어진 정도를 산출한다(S300).

단계(S300)에서의 제어수단(400)은, 예를 들어, 가시광선센서(100)가 촬영한 영상과 열영상센서(200)가 촬영한 영상의 원근차이, 광축 중심점의 상하차이, 광축 중심점의 좌우차이, 각 영상 내 상하비율, 각 영상 내 좌우비율 등을 참조하여 광축이 틀어진 정도를 산출할 수 있을 것이다.

단계(S300)에서 광축이 틀어진 정도를 산출한 결과 임계치 이하인 경우라면(S400), 광축 정렬 과정을 종료하게 된다.

반대로, 단계(S300)에서 광축이 틀어진 정도를 산출한 결과 임계치 이하가 아니라면(S400), 제어수단(400)은 구동 부재 등을 이용해 가시광선센서(100), 열영상센서(200), 반사수단(300) 등을 조정하여, 가시광선센서(100)와 열영상센서(200)의 광축이 일치하도록 제어한다(S500).

단계(S500)에서는 예를 들어, 가시광선센서(100), 열영상센서(200), 반사수단(300) 등을 시계방향, 반시계방향, 좌우방향 또는 상하방향 중 하나 이상의 방향으로 회전시켜 조정 과정을 수행할 수 있다.

단계(S500)에서 광축을 제어하고 나면, 단계(S100)과 단계(S200)에서의 촬영과정, 단계(S300)에서의 광축이 틀어진 정도의 산출과정, 단계(S400)에서의 광축이 틀어진 정도가 임계치 이하인지 확인하는 과정, 및 필요에 따라 단계(S500)의 광축 제어 과정을 반복하여, 가시광선센서(100)와 열영상센서(200)의 광축이 일치하도록 정렬한다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100: 가시광선센서
200: 열영상센서
300: 반사수단
400: 제어수단

Claims (7)

1. 피사체를 촬영하는 가시광선센서;
   상기 피사체의 열영상을 촬영하는 열영상센서;
   상기 피사체로부터의 가시광선을 상기 가시광선센서로 전달하고, 상기 피사체로부터의 적외선을 상기 열영상센서로 전달하기 위해 광을 선택적으로 반사하는 반사수단; 및
   상기 가시광선센서가 촬영한 영상과 상기 열영상센서가 촬영한 영상을 비교하여 광축이 틀어진 정도를 산출하고, 상기 가시광선센서, 상기 열영상센서 및 상기 반사수단 중 하나 이상을 조정하여 상기 가시광선센서와 상기 열영상센서의 광축이 일치하도록 제어하는 제어수단;
   을 포함하고,
   상기 제어수단은 상기 가시광선센서가 촬영한 영상과 상기 열영상센서가 촬영한 영상을 비교하여 광축이 틀어진 정도를 산출하고 상기 광축이 틀어진 정도가 임계치 이하가 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어수단은 상기 가시광선센서가 촬영한 영상과 상기 열영상센서가 촬영한 영상의 원근차이, 광축 중심점의 상하차이, 광축 중심점의 좌우차이, 각 영상 내 상하비율, 각 영상 내 좌우비율 중 하나 이상을 참조하여 광축이 틀어진 정도를 산출하는 것을 특징으로 하는 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어수단은 상기 가시광선센서, 상기 열영상센서 및 상기 반사수단 중 하나 이상을 시계방향, 반시계방향, 좌우방향 또는 상하방향 중 하나 이상의 방향으로 회전시켜 조정하는 것을 특징으로 하는 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 반사수단은 상기 피사체로부터의 가시광선을 투과하여 상기 가시광선센서로 전달하고, 상기 피사체로부터의 적외선을 반사하여 상기 열영상센서로 전달하는 것을 특징으로 하는 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 반사수단은 상기 피사체로부터의 가시광선을 반사하여 상기 가시광선센서로 전달하고, 상기 피사체로부터의 적외선을 투과하여 상기 열영상센서로 전달하는 것을 특징으로 하는 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 장치.
7. 피사체로부터의 가시광선을 가시광선센서로 전달하고, 상기 피사체로부터의 적외선을 열영상센서로 전달하기 위해 광을 선택적으로 반사하는 반사수단을 통해 상기 가시광선센서 및 상기 열영상센서로 상기 피사체를 촬영하는 촬영단계;
   상기 가시광선센서가 촬영한 영상과 상기 열영상센서가 촬영한 영상을 비교하여 상기 가시광선센서와 상기 열영상센서 간의 광축이 틀어진 정도를 산출하는 영상비교단계; 및
   상가 광축이 틀어진 정도를 참조하여 상기 가시광선센서, 상기 열영상센서 및 상기 반사수단 중 하나 이상을 조정하여 상기 가시광선센서와 상기 열영상센서의 광축이 일치하도록 제어하는 제어단계;
   를 포함하고,
   상기 제어단계는, 상기 광축이 틀어진 정도가 임계치 이하가 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 가시광선센서와 열영상센서의 광축 정렬 방법.

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