IR 차단 필터란 무엇이며 임베디드 비전 애플리케이션에 왜 필요한가요?

최근 몇 년 동안 주야간 영상 감시는 중요한 인프라만 모니터링하는 기존 관행을 넘어 확장되었습니다. 일반적으로 CMOS 카메라 및 CCD 카메라 와 같은 시스템은 일광에서도 정확한 이미지를 캡처합니다. 이들 센서는 사람의 눈에는 보이지 않는 근적외선을 감지할 수 있습니다. 이는 야간 녹화에 중요한 기능일 수 있지만 적외선은 낮 시간 동안 녹화된 이미지의 색상을 왜곡합니다.

IR 차단 필터에 대해 자세히 논의하기 전에 “적외선”이 무엇을 의미하는지 간단히 살펴보겠습니다.

적외선이란 무엇입니까?

적외선(IR)은 복사 에너지로도 알려져 있습니다. 가시광선보다 파장이 긴 전자기파입니다. 일반적으로 인간의 눈은 320nm – 760nm 범위의 파장을 가진 빛을 볼 수 있습니다. IR의 범위는 전자기 스펙트럼에서 700nm~1000nm 사이입니다.

NIR 카메라 만이 이 파장 범위의 이미지를 캡처할 수 있으므로 이는 인간의 눈으로 볼 수 있는 것보다 훨씬 더 많습니다.

IR-컷 필터란 무엇입니까?

IR 컷 필터는 IR을 차단하거나 전달하는 기계식 셔터 설계로 낮이나 밤에 관계없이 실제 색상을 재현하는 고품질 이미지를 제공합니다.

인간의 눈과 달리 카메라 센서는 가시 스펙트럼 범위 밖의 근적외선을 감지할 수 있습니다. 이미지를 사람이 볼 수 있는 것과 더 유사하게 만들기 위해 대부분의 OEM 카메라 에는 가시광선만 통과시켜 원치 않는 IR을 반사시키는 IR 차단 필터가 장착되어 있습니다.

다음은 IR 차단 필터가 있거나 없는 샘플 이미지입니다.

IR 차단 필터는 어떻게 작동하나요?

일반적으로 IR 차단 필터는 이미지 센서와 렌즈 사이에 아래와 같이 배치됩니다.

이 필터는 모터나 전자석을 사용하여 제어됩니다. 낮에 IR 필터를 켜면 IR을 차단하여 가시광선만 통과시키는 데 도움이 됩니다. 이 프로세스는 낮에는 트루 컬러 이미지를, 밤에는 흑백 또는 야간 투시 이미지를 제공하기 때문에 TDN(True Day Night) 으로 알려져 있습니다 . 이는 이미지 색상이 방해받지 않고 인간의 눈에 자연스럽게 보이는 색상을 그대로 표현하도록 보장합니다.

야간이나 조명이 어두운 조건에서 IR 필터를 끄면IR 및 기타 형태의 빛이 CCD/CMOS 센서에 도달하는 데 도움이 됩니다. 그러면 이미지 센서가 충분한 빛을 흡수하고 카메라는 IR 빛에 더 민감한 흑백 모드로 전환됩니다.

원치 않는 가열을 방지하기 위해 밝은 백열 전구가 있는 장치에 IR 차단 필터를 사용할 수 있습니다.

NIR 이미징에 대해 더 자세히 알아보려면 NIR 이미징이란 무엇이며 NIR 카메라는 어떻게 작동합니까? 기사를 참조하세요 .

이제 IR 차단 필터를 사용할 때의 장점에 대해 자세히 설명하겠습니다.

IR 차단 필터를 사용해야 하는 세 가지 이유

1. 색상 왜곡을 방지하려면 – 일반적으로 IR 조명은 낮 동안 색상 왜곡을 유발합니다. 이 문제를 해결하기 위해 IR 차단 필터를 사용하여 낮 동안 이미지 센서에서 IR 광 교란을 방지합니다. 빛이 특정 수준 아래로 떨어지면 필터가 자동으로 회전하여 IR 빛이 이미지 센서에 닿도록 합니다. 또한 카메라는 IR 조명을 최적으로 사용하기 위해 흑백 모드로 전환됩니다.
2. 사실적인 색상을 얻으려면 – 컬러 카메라의 IR 차단 필터는 백색광에서 사실적인 색상을 얻을 수 있습니다. 일반적으로 인간의 눈으로 보는 색상 스펙트럼은 CCD 카메라로 보는 스펙트럼에 비해 상당히 제한적입니다. 특히, 스펙트럼의 근적외선 영역에서는 감도의 차이가 중요합니다. IR 차단 필터를 사용하지 않으면 엄청난 양의 적외선이 나타나 이상한 색상이 나타납니다.
3. 렌즈의 색상 보정을 달성하려면 – 많은 경우 가시광선 스펙트럼과 근적외선 스펙트럼을 모두 포괄하는 이미징 광학 장치를 설계하는 것이 어렵습니다. 따라서 많은 렌즈는 가시광선과 IR 스펙트럼에 대해 초점 심도가 다릅니다. 이러한 경우 IR 차단 필터는 수집된 빛의 상당량을 차단하고 렌즈의 색상 보정을 달성합니다. 표준 렌즈 출력과 색상 보정 렌즈 출력의 차이점을 이해하려면 아래 이미지를 살펴보십시오.

IR 차단 필터를 사용하는 임베디드 비전 애플리케이션

IR 차단 필터가 사용되는 일부 임베디드 비전 애플리케이션은 아래에 설명되어 있습니다.

화상 회의

화상 회의 카메라 에서 렌즈는 높은 이미지 품질과 넓은 시야(FOV)를 보장하는 동시에 매우 낮은 왜곡을 유지해야 합니다. 따라서 IR 차단 필터는 컬러 CCD 또는 CMOS 카메라 로 정확한 컬러 이미지를 생성하는 데 도움이 됩니다. 필터는 가시광선을 통과시키면서 IR 광선의 투과를 차단합니다. 이는 흡수 또는 반사 광학 기술을 통해 수행될 수 있습니다. 흡수 필터는 근적외선 복사를 흡수하기 위해 특수 광학 유리로 제작됩니다. 이에 비해 반사형 필터는 IR 광을 고효율로 반사하는 단거리 간섭 필터입니다.

자동 번호판 인식(ANPR)

ANPR 시스템은 ANPR 카메라 가 촬영한 영상을 바탕으로 차량의 번호판을 정확하게 인식할 것으로 예상됩니다. 이는 실제 이미지 캡처, 플레이트에서 개별 문자의 위치 및 식별, 광학 문자 인식과 같은 단계의 조합을 통해 수행될 수 있습니다. 야간에는 IR-cut 필터가 장착된 컬러 카메라로 선명한 이미지를 포착할 수 있습니다. 따라서 번호판의 개별 기호 이미지, 번호판의 문자 수, 텍스트 휘도 수준(밝은 배경의 어두운 텍스트 또는 어두운 배경의 밝은 텍스트)을 식별하는 데 도움이 됩니다.

e-con의 글로벌 셔터 카메라 와 Raspberry Pi4 를 사용하여 번호판 인식을 수행하는 방법을 알아보려면 e-con Systems의 글로벌 셔터 카메라와 Raspberry Pi4를 사용한 자동 번호판 인식 기사를 참조하세요 .

스마트 감시 시스템

요즘 대부분의 CCTV 카메라에는 IR 조명이 장착되어 있습니다. IR 차단 필터는 야간 투시 센서가 있는 카메라 앞에 배치됩니다. 인간의 눈은 IR 조명 빛을 인식할 수 없지만 카메라 센서는 이를 완벽하게 볼 수 있습니다. 흑백 모드에서는 화질이 좋으면 IR 방사가 주간 이미지에 큰 영향을 미칩니다. 또한 야간 투시 기능을 갖춘 스마트 감시 카메라에는 IR 차단 필터가 장착되어 광선을 차단하여 정확한 영상을 구현합니다.

e-con Systems의 NIR 카메라

e-con Systems는 카메라 기술 분야에서 18년 이상의 경험을 바탕으로 광범위한 NIR 카메라 포트폴리오를 개발했습니다. PFB는 e-con Systems의 NIR 카메라 전체 목록입니다.

• See3CAM_CU135M – 4K 흑백 USB 3.1 Gen 1 카메라
• See3CAM_CU55M – 5MP 흑백 USB NIR 카메라
• See3CAM_CU27 – Sony® Starvis™ IMX462 초저조도 USB 3.1 Gen 1 카메라
• See3CAM_20CUG – 2MP OV2311 흑백 글로벌 셔터 카메라
• See3CAM_CU30 – 3.4MP 저조도 USB 카메라
• Conversa® – 마이크가 있는 저조도 USB 카메라

이 콘텐츠가 IR 차단 필터의 작동 방식에 대해 약간의 정보를 제공해주기를 바랍니다. 해당 주제에 대해 추가 문의사항이 있으시면 댓글을 남겨주세요. 최대한 빨리 연락드리겠습니다.

임베디드 카메라를 귀하의 제품에 통합하는 데 관심이 있으시면 Camerasolutions@e-consystems.com 으로 이메일을 보내주십시오 . 또한 카메라 선택기를 방문하여 e-con Systems의 카메라 포트폴리오 전체를 볼 수도 있습니다.