대부분의 현대 컬러 카메라는 Bayer BGGR 패턴의 CFA (Color Filter Array)를 탑재하고 있습니다. 그러나 RGB 채널의 감도는 가시광 선과 IR 파장을 모두 캡처할 수 있을 정도입니다.이로 인해 컬러 손상으로 인해 최종 RGB 이미지 출력 품질이 떨어집니다. 또한 이로 인해 캡처된 이미지에서 IR 광의 강도를 측정하기가 어렵습니다.
이를 극복하기 위한 전통적인 접근 방식은 IR 빛이 센서에 떨어지는 것을 방지하는 주간 촬영에 IR 차단 필터를 사용하는 것이었습니다. 야간에는 IR 차단 필터를 기계적으로 제거하여 저조도 촬영을 보조하기 위해 IR 빛이 들어오도록 합니다. 그러나 이 기계적 구성 요소는 시간이 지남에 따라 마모를 초래하고 카메라 시스템의 수명에 악영향을 미칩니다.
RGB-IR 카메라는 임베디드 카메라 시스템에서 이러한 어려움을 극복하는 데 도움이 됩니다. RGB-IR 카메라는 가시광선과 IR 광선 모두에 전용 픽셀을 가진 새로운 유형의 CFA를 사용합니다. 이렇게 하면 어떤 형태의 컬러 손상도 방지하면서 기계적 스위치를 사용하지 않고 가시광선과 IR 스펙트럼 모두에서 이미지를 캡처할 수 있습니다. 이 기사에서는 RGB-IR 카메라의 작동 원리와 장점, 일반 카메라보다 권장되는 일부 주요 임베디드 비전 애플리케이션에 대해 알 수 있습니다.
RGB-IR 카메라는 어떻게 작동합니까?
앞서 언급했듯이 표준 바이엘 CFA에는 BGGR 패턴이 함께 제공됩니다. 아래 이미지는 바이엘 형식의 픽셀을 나타냅니다.
그러나 RGB-IR 카메라는 IR 스펙트럼의 빛만 그들을 통과할 수 있도록 전용된 픽셀 세트를 추가로 제공합니다. 이러한 픽셀의 존재는 다중 대역 이미징을 용이하게 합니다. 많은 센서 제조업체들은 아래 이미지와 같이 조합 또는 R,G,B,IR 픽셀과 함께 제공되는 이 새로운 CFA를 개발했습니다:
RGB-IR 카메라 사용의 이점
RGB-IR 카메라의 이점은 다음과 같습니다:
- 변화하는 낮과 밤의 상황에 쉽게 적응합니다. 이는 24시간 내내 이미지와 영상 캡처가 필요한 애플리케이션에 매우 유용합니다.
- 가시광선과 IR 영상 사이를 전환하는 기계적 필터 방지 – 애플리케이션 수명 및 견고성 향상됩니다.
- 가시광선 및 IR 영상 데이터를 깔끔하게 분리할 수 있는 전용 IR 채널을 제공합니다. 이는 영상의 RGB 성분 중 IR 광량을 정확하게 측정하여 색 보정을 제대로 할 수 있도록 도와줌으로써 RGB 출력의 품질을 향상시킵니다.
가시광선 및 IR 이미징 CFA를 활용하는 방법
RGB-IR 필터만으로는 이미징 기술을 효과적으로 사용하기에 충분하지 않습니다. RGB-IR 이미징을 지원하는 센서, 렌즈, ISP(이미지 신호 프로세서)와 같은 올바른 카메라 구성 요소를 선택하는 것이 중요합니다.
각각을 자세히 살펴보겠습니다.
센서
CFA에서 IR 감도 픽셀이 있는 센서를 선택해야 합니다. 온세미와 옴니비전 모두 RGB-IR 이미징 기능이 탑재된 다양한 센서를 제공합니다.
아래 이미지를 보시면 RGB-IR 이미징을 지원하는 센서의 픽셀 패턴을 이해하기 쉽습니다.
광학
일반적으로 컬러 카메라를 위한 대부분의 렌즈는 650nm 이상의 파장을 차단하기 위해 IR 차단 필터를 포함합니다. RGB-IR 이미징을 용이하게 하기 위해서는 IR 파장에 400-650nm와 800-950nm를 허용하는 이중 대역 통과 필터를 사용하는 것이 적절합니다.
다음은 이중 대역 통과 필터의 전송 다이어그램입니다.
이미지 신호 처리기(ISP)
ISP 측에서는 RGB와 IR이 모두 포함된 이미지 데이터를 두 개의 서로 다른 프레임으로 분리하는 알고리즘을 구현해야 합니다. 처리된 RGB 출력과 IR 프레임을 동시에 보관해야 합니다. 또한 RGB 채널의 IR 오염도를 빼서 올바른 컬러를 출력하는 알고리즘을 가져야 합니다. 또한 ISP는 호스트 시스템 요구 사항에 따라 처리된 RGB 또는 IR 프레임만 출력할 수 있는 기능을 갖추고 있어야 합니다.
RGB-IR 카메라의 인기 있는 임베디드 비전 사용 사례
생체인식(안면 및 홍채) 인식
고급 24X7 보안
RGB-IR 카메라를 사용하면 보안 및 스마트 감시 애플리케이션에서 물체나 사람을 감지하는 데 방해가 되는 컬러 부정확성의 문제를 극복할 수 있습니다. 낮이나 밤이나 조명 조건에 관계없이 이 카메라는 RGB-IR 센서와 이중 대역 통과 필터를 사용하여 분석을 위한 정확한 정보를 추출하는 데 도움이 되는 고품질 이미지를 캡처합니다.
자동 번호판 인식(ANPR)
ANPR 애플리케이션은 다양한 조명 조건에서 문자, 기호 및 등록판의 컬러를 감지해야 합니다. RGB-IR 카메라를 사용하여 ANPR 시스템은 향상된 수명과 정확도로 가시 및 IR 이미지를 안정적으로 캡처할 수 있습니다.
ANPR 시스템에 적합한 센서를 선택하는 방법에 대해 자세히 알아보려면 자동 번호판 인식(ANPR)에 적합한 이미지 센서를 선택하는 방법 기사를 참조하세요.
또한 라즈베리 Pi 4를 사용하여 ALPR 시스템을 개발할 계획이라면 e-con Systems의 글로벌 셔터 카메라와 라즈베리 Pi 4를 사용한 자동 번호판 인식 기사를 읽어보면 좋습니다.
e-con 시스템과 RGB-IR 카메라: 지금 무슨 일이 일어나고 있나요?
e-con Systems는 현재 가시광선 및 적외선 영상 모두를 필요로 하는 애플리게이션에서 고객이 직면한 문제를 해결하기 위해 RGB-IR 센서를 기반으로 카메라 모듈을 개발하고 있습니다. 카메라는 센서, 광학 및 ISP의 적절한 조합으로 원활한 RGB-IR 영상을 제공합니다.
e-con Systems에서는 생체 인식 또는 ALPR을 위한 조명에 구애받지 않는 애플리케이션을 구축하는 것이 복잡한 프로세스가 될 수 있다는 것도 알고 있습니다. 맞춤화에 대한 당사의 깊은 경험은 일반적으로 오랜 시간이 걸리는 설계 수명 주기를 줄일 수 있도록 보장합니다.
당사 웹사이트와 소셜 미디어 프로필을 주시하여 e-con Systems의 RGB-IR 카메라 개발 전선에서 일어나고 있는 일에 대한 최신 업데이트를 확인하십시오.
이 블로그를 통해 RGB-IR 카메라가 특정 임베디드 비전 애플리케이션에 있어 축복인 이유의 복잡성을 이해하는 데 도움이 되었기를 바랍니다.
e-con Systems의 RGB-IR 카메라.
Prabu는 e-con Systems의 최고 기술 책임자이자 카메라 제품 책임자이며 임베디드 비전 분야에서 15년 이상의 풍부한 경험을 갖고 있습니다. 그는 USB 카메라, 임베디드 비전 카메라, 비전 알고리즘 및 FPGA에 대한 깊은 지식을 제공합니다. 그는 의료, 산업, 농업, 소매, 생체 인식 등 다양한 분야에 걸쳐 50개 이상의 카메라 솔루션을 구축했습니다. 그는 또한 장치 드라이버 개발 및 BSP 개발에 대한 전문 지식을 갖추고 있습니다. 현재 Prabu의 초점은 새로운 시대의 AI 기반 애플리케이션을 지원하는 스마트 카메라 솔루션을 구축하는 것입니다.