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KR102505725B1 - Thermal image system and method of processing the image - Google Patents

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KR102505725B1
KR102505725B1 KR1020200114659A KR20200114659A KR102505725B1 KR 102505725 B1 KR102505725 B1 KR 102505725B1 KR 1020200114659 A KR1020200114659 A KR 1020200114659A KR 20200114659 A KR20200114659 A KR 20200114659A KR 102505725 B1 KR102505725 B1 KR 102505725B1
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KR
South Korea
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image
detector
thermal
unit
image data
Prior art date
Application number
KR1020200114659A
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Korean (ko)
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KR20220032847A (en
Inventor
박찬
차정우
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한화시스템 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 열상 검출기; 상기 열상 검출기로부터 검출된 아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하는 검출기 인터페이스부; 상기 검출기 인터페이스부로부터 디지털 영상 데이터를 전달받아 보정 및 처리하는 메인 제어부; 및 전원을 생성하여 상기 검출기 인터페이스부 및 상기 메인 제어부에 공급하는 전원부를 포함하는 열화상 장치를 제시한다.The present invention is a thermal image detector; a detector interface unit converting analog image data detected by the thermal image detector into digital image data; a main control unit for correcting and processing digital image data received from the detector interface unit; and a power unit generating power and supplying power to the detector interface unit and the main control unit.

Figure R1020200114659
Figure R1020200114659

Description

열화상 장치 및 그 영상 처리 방법{Thermal image system and method of processing the image}Thermal image system and method of processing the image

본 발명은 열화상 장치에 관한 것으로, 특히 기존의 FPGA(Field Programmable Gate Array) 기반 열화상 장치의 단점을 보완하고 상용 프로세서의 장점을 적용할 수 있는 열화상 장치 및 그 영상 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal imaging device, and more particularly, to a thermal imaging device and an image processing method capable of supplementing the disadvantages of a conventional FPGA-based thermal imaging device and applying the advantages of a commercial processor.

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열화상 장치(Thermal image system)는 물체로부터 발산되는 적외선을 영상화하는 장치이다. 이러한 열화상 장치는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기반 영상 장치로는 확인이 불가능한 사물을 식별할 수 있으므로 다양한 군사 분야에 활용되었다. 최근에는 열화상 장치의 수요가 증가하며 핵심 부품인 열화상 센서의 가격이 낮아지고 성능이 향상됨으로써 군수 분야뿐만 아니라 민수 분야까지 활용도가 증가하고 있다. 민수 분야의 열화상 장치는 차량의 나이트비전과 자율주행, 시큐리티(Security) 시스템 등에 주로 활용된다. 현재 열화상 장치의 민수 분야 적용 범위는 고급 차종 및 특수 환경의 현장에서 활용되고 있지만, 차량의 나이트비전의 시장이 꾸준히 증가할 것으로 예상됨에 따라 관련 수요가 폭발적으로 증가될 것으로 예상된다.A thermal image system is a device that images infrared rays emitted from an object. Since such a thermal imaging device can identify objects that cannot be identified with a charge coupled device (CCD) or complementary metal oxide semiconductor (CMOS) based imaging device, it has been used in various military fields. Recently, as the demand for thermal imaging devices increases, the price of the thermal imaging sensor, which is a core component, is lowered and performance is improved, so that its utilization is increasing not only in the military field but also in the civilian field. Thermal imaging devices in the civilian sector are mainly used for vehicle night vision, autonomous driving, and security systems. Currently, the scope of application of thermal imagers in the civilian sector is used in high-end vehicles and special environments, but as the market for night vision in vehicles is expected to increase steadily, related demand is expected to increase explosively.

한편, 적외선 검출기는 외부에 냉각기를 보유하고 있는 냉각형 검출기와 냉각기 기능을 대신하는 열전 소자를 탑재한 비냉각형 검출기로 구분할 수 있다. 비냉각 검출기는 외부 냉각기를 보유하고 있지 않기 때문에 비용, 크기, 전력 소모 등 다양한 장점이 있다. 그러나, 냉각 기능이 존재하지 않아 영상 신호 처리에 추가적인 작업이 필요하다. 따라서, 현재까지 비냉각 적외선 검출기는 영상 신호 처리를 위해서 FPGA(Field Programmable Gate Array) 기반 열화상 장치로 개발되었다.On the other hand, the infrared detector can be divided into a cooling detector having a cooler outside and a non-cooling detector equipped with a thermoelectric element instead of the cooler function. Since uncooled detectors do not have an external cooler, they have various advantages such as cost, size, and power consumption. However, since there is no cooling function, additional work is required for video signal processing. Accordingly, until now, uncooled infrared detectors have been developed as field programmable gate array (FPGA)-based thermal imaging devices for image signal processing.

현재 대부분의 열화상 장치는 FPGA 기반 프로세서를 사용하여 설계되고 제작된다. FPGA 기반 열화상 장치는 요구 사항에 최적화된 시스템을 구성할 수 있으며, 원하는 시스템 구성에 맞춰 다양한 알고리즘을 최적화할 수 있는 장점이 있다. Currently, most thermal imagers are designed and built using FPGA-based processors. The FPGA-based thermal imager can configure a system optimized for requirements, and has the advantage of being able to optimize various algorithms according to the desired system configuration.

이러한 FPGA 기반 열화상 장치의 내부 구조도가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 FPGA 기반 열화상 장치는 멀티 프로세서 코어와, 프로그램 가능한 로직(Logic), 인터널 데이터 버스(internal data bus) 및 메모리로 구성될 수 있다. 이러한 FPGA 기반 열화상 장치는 프로그램 가능한 로직에 열화상 영상 보정을 위한 NUC, TEC-less, CEM, DPC 등의 알고리즘을 모듈화하며, 멀티 프로세서 코어에 알고리즘을 동작시키기 위한 리얼 타임 오퍼레이션 시스템(Real-Time OS; RTOS), 영상 입력 및 출력 드라이버(Driver)들이 구성된다. An internal structure diagram of such an FPGA-based thermal imaging device is shown in FIG. 1 . As shown in FIG. 1 , an FPGA-based thermal imaging device may include a multi-processor core, programmable logic, an internal data bus, and a memory. These FPGA-based thermal imaging devices modularize algorithms such as NUC, TEC-less, CEM, and DPC for thermal image correction in programmable logic, and are equipped with a real-time operation system (Real-Time OS; RTOS), video input and output drivers (Drivers) are composed.

현재 영상 시스템의 경우 다양한 영상 입력 표준(MIPI-CSI-2, CPI, Analog)과 영상 출력 표준(HDMI, Camera Link, BT1120, BT656, NTSC/PAL, USB), 영상 화질 개선을 위한 영상 처리 알고리즘을 다양하게 요구한다. 그러나, FPGA 기반 시스템의 경우 다양한 요구사항 반영이 어렵고, 요구 사항에 따라 칩셋(Chip-set)이 변경되면 기존의 사용하던 시스템을 사용하지 못하고 추가적으로 개발이 필요한 단점이 있다. 따라서, 시스템 모듈의 재활용 비율이 낮거나 불가능하여 불필요한 개발 비용 및 기간이 소요된다.In the case of the current video system, various video input standards (MIPI-CSI-2, CPI, Analog) and video output standards (HDMI, Camera Link, BT1120, BT656, NTSC/PAL, USB) and image processing algorithms to improve image quality are used. demand a variety of However, in the case of an FPGA-based system, it is difficult to reflect various requirements, and if a chipset is changed according to requirements, the existing system cannot be used and additional development is required. Therefore, the recycling rate of system modules is low or impossible, resulting in unnecessary development costs and time.

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한국등록특허 제10-2093917호Korean Patent Registration No. 10-2093917

본 발명은 기존의 FPGA 기반 열화상 장치의 단점을 보완하고 상용 프로세서의 장점을 적용할 수 있는 열화상 장치 및 그 영상 처리 방법을 제공한다.The present invention provides a thermal imaging device and an image processing method capable of supplementing the disadvantages of existing FPGA-based thermal imaging devices and applying the advantages of a commercial processor.

본 발명은 다양한 표준 영상 입/출력 인터페이스를 지원할 수 있고, 그에 따라 다양한 영상 장치 및 디바이스에 활용될 수 있는 상용 프로세서 기반의 열화상 장치 및 그 처리 방법을 제공한다.The present invention provides a thermal imaging device based on a commercial processor capable of supporting various standard image input/output interfaces and thus being utilized in various imaging devices and devices, and a processing method thereof.

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본 발명의 일 양태에 따른 열화상 장치는 열상 검출기; 상기 열상 검출기로부터 검출된 아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하는 검출기 인터페이스부; 상기 검출기 인터페이스부로부터 디지털 영상 데이터를 전달받아 보정 및 처리하는 메인 제어부; 및 전원을 생성하여 상기 검출기 인터페이스부 및 상기 메인 제어부에 공급하는 전원부를 포함한다.A thermal imaging device according to an aspect of the present invention includes a thermal image detector; a detector interface unit converting analog image data detected by the thermal image detector into digital image data; a main control unit for correcting and processing digital image data received from the detector interface unit; and a power supply unit generating power and supplying power to the detector interface unit and the main control unit.

상기 열상 검출기는 비냉각형 검출기를 포함한다.The thermal image detector includes an uncooled detector.

상기 검출기 인터페이스부, 메인 제어부 및 전원부는 동일 기판 상에 구현되거나 서로 다른 기판 상에 구현되어 배선을 통해 서로 연결된다.The detector interface unit, the main control unit, and the power supply unit are implemented on the same substrate or on different substrates and are connected to each other through wires.

상기 검출기 인터페이스부는, 상기 메인 제어부로부터 상기 열상 검출기의 제어 신호를 전달받아 상기 열상 검출기를 제어하는 제 1 검출기 제어부와, 상기 열상 검출기로부터 아날로그 영상 데이터를 전달받아 디지털 영상 데이터로 변환하는 A/D 컨버터와, 상기 열상 검출기 및 메인 제어부와의 연결을 제어하는 인터페이스부를 포함한다.The detector interface unit may include: a first detector controller that receives a control signal of the thermal image detector from the main controller and controls the thermal image detector; and an A/D converter that receives analog image data from the thermal image detector and converts it into digital image data. and an interface unit controlling a connection between the thermal image detector and the main control unit.

상기 메인 제어부는, 상기 검출기 인터페이스부로부터 전송받은 영상 데이터를 보정하는 데이터 보정부와, 보정된 영상 데이터를 입력하여 영상 처리하는 영상 처리부와, 상기 검출기 인터페이스부를 통해 상기 열상 검출기를 제어하기 위한 제 2 검출기 제어부와, 상기 검출기 인터페이스부와의 연결을 제어하는 인터페이스부와, 보정 및 처리된 영상을 출력하기 위한 영상 출력부를 포함한다.The main control unit includes a data correction unit for correcting the image data received from the detector interface unit, an image processing unit for inputting the corrected image data and processing an image, and a second device for controlling the thermal image detector through the detector interface unit. It includes a detector control unit, an interface unit for controlling connection with the detector interface unit, and an image output unit for outputting a corrected and processed image.

상기 데이터 보정부는, 상기 열상 검출기의 온도 변화에 따른 출력값을 보정하고, 열화상의 각 픽셀의 불균일한 값을 보정하여 열화상 센서의 고정 패턴 노이즈를 제거한다.The data compensating unit removes fixed pattern noise of the thermal image sensor by correcting an output value according to a temperature change of the thermal image detector and correcting non-uniform values of each pixel of the thermal image.

상기 영상 처리부는, 데이터 보정부에 의해 보정된 영상의 대조비를 개선하고, 데드 픽셀 주변의 정상 픽셀을 이용하여 보정한다.The image processing unit improves the contrast ratio of the image corrected by the data correction unit, and corrects it using normal pixels around the dead pixel.

상기 전원부는, 상기 검출기 인터페이스부 및 메인 제어부의 구동 전원을 생성하는 전원 생성부와, 상기 메인 제어부로부터 전송된 영상 데이터를 변환하는 영상 변환부와, 상기 검출기 인터페이스부, 메인 제어부 및 외부 인터페이스와의 연결을 제어하는 인터페이스부를 포함한다.The power supply unit includes a power generation unit for generating driving power for the detector interface unit and the main control unit, an image conversion unit for converting image data transmitted from the main control unit, and the detector interface unit, the main control unit, and an external interface. It includes an interface unit that controls the connection.

상기 영상 변환부는, 상기 메인 제어부로부터 전송된 영상을 외부로 전달하기 위해 포맷 변환한다.The video conversion unit converts the format of the video transmitted from the main control unit in order to deliver it to the outside.

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본 발명의 다른 양태에 따른 열화상 장치는 열상 검출기; 상기 열상 검출기로부터 검출된 아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하는 검출기 인터페이스부; 및 상기 검출기 인터페이스부로부터 디지털 영상 데이터를 전달받아 보정 및 처리하는 메인 제어부를 포함하고, 상기 메인 제어부는, 상기 검출기 인터페이스부로부터 영상 데이터를 입력하기 위한 영상 입력부와, 상기 검출기 인터페이스부와 연결되어 제어 신호를 송수신하기 위한 통신부와, 상기 검출기 인터페이스부를 통해 상기 열상 검출기를 제어하고 상기 검출기 인터페이스부로부터 디지털 영상 데이터를 전달받아 보정 및 처리하는 처리부와, 처리된 영상을 외부로 출력하기 위한 영상 출력부와, 영상 데이터를 포함한 복수의 데이터를 저장하고 영상 처리 순서를 저장하는 메모리부를 포함한다.A thermal imaging device according to another aspect of the present invention includes a thermal image detector; a detector interface unit converting analog image data detected by the thermal image detector into digital image data; and a main control unit for receiving, correcting, and processing digital image data from the detector interface unit, wherein the main control unit is connected to and controls an image input unit for inputting image data from the detector interface unit and the detector interface unit. A communication unit for transmitting and receiving signals, a processing unit for controlling the thermal image detector through the detector interface unit and receiving, correcting and processing digital image data from the detector interface unit, and an image output unit for outputting the processed image to the outside; , and a memory unit for storing a plurality of data including image data and storing an image processing sequence.

상기 영상 입력부는 MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, BT.656 중에서 적어도 하나를 포함하고, 상기 통신부는 UART, I2C, SPI, 1Gbit Ethernet 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 영상 출력부는 Camera Link, HDMI, NTSC/PAL, LCD 중 적어도 하나를 포함한다.The video input unit includes at least one of MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, and BT.656, the communication unit includes at least one of UART, I2C, SPI, and 1Gbit Ethernet, and the video output unit includes Camera Link, It includes at least one of HDMI, NTSC/PAL, and LCD.

상기 처리부는, 상기 메인 제어부를 제어 및 관리하는 제 1 ARM 코어와, 열상 검출기를 제어하고 외부 연결을 제어하는 제 2 ARM 코어와, 상기 열상 검출기의 온도 변화에 따른 출력값을 보정하고, 열화상의 각 픽셀의 불균일한 값을 보정하여 열화상 센서의 고정 패턴 노이즈를 제거하는 제 1 DSP 코어와, 상기 제 1 DSP 코어에 의해 보정된 영상의 대조비를 개선하고, 데드 픽셀 주변의 정상 픽셀을 이용하여 보정하는 제 2 DSP 코어를 포함한다.The processing unit may include a first ARM core for controlling and managing the main control unit, a second ARM core for controlling a thermal image detector and external connection, correcting an output value according to a temperature change of the thermal image detector, and compensating for each thermal image. A first DSP core that removes fixed pattern noise of a thermal image sensor by correcting non-uniform values of pixels, and a contrast ratio of an image corrected by the first DSP core is improved and corrected using normal pixels around dead pixels. It includes a second DSP core that does.

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본 발명의 또다른 양태에 따른 열화상 장치의 영상 처리 방법은 아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하는 과정; 영상 데이터의 온도 변화에 따른 출력값을 보정하는 과정; 영상 데이터의 고정 패턴 노이즈를 제거하는 과정; 상용 이미지 프로세서를 사용하기 위한 표준 영상 프로토콜로 변환하는 과정; 흑백 영상에 대한 슈도 컬러(Pseudo Color) 변환 과정; 및 RGB 데이터를 YUV로 변환하여 영상을 압축하는 과정을 포함한다.An image processing method of a thermal imaging device according to another aspect of the present invention includes converting analog image data into digital image data; correcting an output value according to a temperature change of image data; removing fixed pattern noise from image data; The process of converting to a standard image protocol for using a commercial image processor; Pseudo color conversion process for black and white images; and converting RGB data to YUV to compress an image.

상기 고정 패턴 노이즈를 제거한 후, 데드 픽셀을 보정하는 과정; 영상 데이터의 노이즈를 제거하는 과정; 및 RGB 베이어 패턴 데이터로 변환하는 과정을 더 포함한다.correcting dead pixels after removing the fixed pattern noise; removing noise from image data; and converting into RGB Bayer pattern data.

상기 RGB 데이터를 YUV로 변환한 후, 사용자 설정에 따라 영상 사이즈를 출력하기 위한 영상 리사이즈(resize) 과정; 사용자 설정에 따라 영상에 글자를 출력하기 위한 OSD 삽입 과정; 및 표준 영상 출력 프로토콜로 변환하는 과정을 더 포함한다.an image resize process for outputting an image size according to a user setting after converting the RGB data to YUV; OSD insertion process for outputting text on images according to user settings; and converting to a standard video output protocol.

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본 발명은 상용 이미지 프로세서 기반으로 제작되어 기존의 FPGA 기반 열화상 장치의 단점을 보완하고 다양한 표준 영상 입력 및 출력 인터페이스 지원을 통한 영상 장치 및 각종 디바이스에 활용할 수 있다.The present invention is manufactured based on a commercial image processor, compensates for the disadvantages of existing FPGA-based thermal imaging devices, and can be used in imaging devices and various devices by supporting various standard image input and output interfaces.

또한, 영상 처리 핵심 알고리즘은 각각의 코어(DSP)에서 동작하도록 모듈화하고, 상용 이미지 프로세서에서 수행이 가능하도록 영상 처리에 필요한 알고리즘을 표준 영상 포맷(format)으로 변경하여 기존의 CCD/CMOS 기반 영상 처리 장치에서 수행이 가능할 수 있다. 따라서, 향후 시스템 재활용을 통해 개발 기간과 비용 감소를 증대시킬 수 있다.In addition, the core image processing algorithm is modularized to operate in each core (DSP), and the algorithm required for image processing is changed to a standard image format so that it can be performed in a commercial image processor, so that the existing CCD/CMOS-based image processing It may be possible to perform on the device. Therefore, it is possible to increase the development period and cost reduction through system recycling in the future.

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도 1은 종래의 FPGA 기반 열화상 장치의 내부 구조도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치의 메인 제어부의 구성을 설명하기 위한 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치의 메인 제어부를 구성하는 메인 프로세서의 구조를 설명하기 위한 블럭도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인 프로세서와 그 주변 장치의 관계를 설명하기 위한 블럭도.
도 6 내지 도 8은 메인 프로세서를 구성하는 각 코어의 주요 기능을 설명하기 위한 블럭도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치의 영상 처리를 위한 데이터 처리 방법을 도시한 순서도.
도 10은 열화상 영상에 발생되는 데드 픽셀을 처리한 사진.
도 11은 에지 강조를 적용하기 전과 후의 비교 사진.
도 12는 디지털 줌과 PIP 기능을 적용한 사진.
도 13은 각각의 기능별로 프로세서의 사용량을 나타낸 그래프.
도 14는 기존의 FPGA 기반 열화상 장치와 본 발명에 따른 열화상 장치의 전력 소모를 비교한 그래프.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치를 구현한 사진.
1 is an internal structure diagram of a conventional FPGA-based thermal imaging device;
2 is a block diagram for explaining the configuration of a thermal imaging device according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main controller of a thermal imaging device according to an embodiment of the present invention;
4 is a block diagram for explaining the structure of a main processor constituting a main control unit of a thermal imaging apparatus according to an embodiment of the present invention;
5 is a block diagram for explaining the relationship between a main processor and its peripheral devices according to an embodiment of the present invention;
6 to 8 are block diagrams for explaining the main functions of each core constituting the main processor.
9 is a flowchart illustrating a data processing method for image processing of a thermal imaging device according to an embodiment of the present invention.
10 is a photograph in which dead pixels generated in a thermal image are processed;
11 is a comparison photograph before and after applying edge enhancement.
12 is a picture to which digital zoom and PIP functions are applied.
13 is a graph showing processor usage for each function;
14 is a graph comparing power consumption of a conventional FPGA-based thermal imaging device and a thermal imaging device according to the present invention.
15 is a picture of a thermal imaging device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided for complete information. In order to clearly express the various layers and each region in the drawing, the thickness is enlarged and expressed, and the same reference number in the drawing refers to the same element.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.2 is a block diagram for explaining the configuration of a thermal imaging device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치는 기존의 FPGA 기반 프로세서를 사용하지 않고 상용 멀티코어 프로세서를 사용한다. 본 발명의 열화상 장치는 크게 3가지 기능부로 구성되는데, 검출기 인터페이스부(100), 메인 제어부(200) 및 전원부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 검출기 인터페이스부(100), 메인 제어부(200) 및 전원부(300)는 소정의 기판 상에 구현될 수 있으며, 기판은 소정의 회로가 인쇄된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)을 포함할 수 있다. 즉, 검출기 인터페이스부(100), 메인 제어부(200) 및 전원부(300)는 PCB 상에 구현될 수 있다. 이때, 검출기 인터페이스부(100), 메인 제어부(200) 및 전원부(300)는 하나의 PCB 상에 구현될 수도 있고, 서로 다른 PCB 상에 구현될 수 있다. 예를 들어, 검출기 인터페이스부(100), 메인 제어부(200) 및 전원부(300)는 제 1, 제 2 및 제 3 PCB 상에 각각 구현될 수 있고, 이들 제 1 내지 제 3 PCB는 소정의 배선을 통해 서로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 2 , a thermal imaging apparatus according to an embodiment of the present invention does not use a conventional FPGA-based processor but uses a commercial multi-core processor. The thermal imaging device of the present invention is largely composed of three functional units, and may include a detector interface unit 100, a main control unit 200, and a power supply unit 300. In addition, the detector interface unit 100, the main control unit 200, and the power supply unit 300 may be implemented on a predetermined substrate, and the substrate includes a printed circuit board (PCB) on which a predetermined circuit is printed. can do. That is, the detector interface unit 100, the main control unit 200, and the power supply unit 300 may be implemented on a PCB. In this case, the detector interface unit 100, the main control unit 200, and the power supply unit 300 may be implemented on one PCB or on different PCBs. For example, the detector interface unit 100, the main control unit 200, and the power supply unit 300 may be implemented on first, second, and third PCBs, respectively, and these first to third PCBs have predetermined wires. can be connected to each other through

검출기 인터페이스부(100)는 열상 검출기(thermal sensor)(10)로부터 검출된 아날로그(Analog) 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하며 변환된 디지털 영상 데이터를 메인 제어부(200)로 전송한다. 또한, 검출기 인터페이스부(100)는 열상 검출기(10)를 제어하고, 열상 검출기(10)와의 연결을 제어한다. 이를 위해 검출기 인터페이스부(100)는 열상 검출기(10)를 제어하는 제 1 검출기 제어부(110)와, 열상 검출기(10)로부터 아날로그 영상 데이터를 전달받아 디지털 영상 데이터로 변환하는 A/D 컨버터(120)와, 열상 검출기(10)와 연결되고 A/D 컨버터(310)에 의해 변환된 디지털 영상 데이터를 메인 제어부(200)로 전송하기 위해 메인 제어부(200)와 연결되는 인터페이스부(130)를 포함할 수 있다. 인터페이스부(130)는 열상 검출기(10) 및 메인 제어부(200)와 각각 연결되어 이들과 통신할 수 있다. 즉, 인터페이스부(130)는 열상 검출기(10)와 연결되어 열상 검출기(10)로부터 영상을 입력하는 영상 입력부와, 디지털 영상 데이터를 메인 제어부(200)로 출력하는 영상 출력부와, 열상 검출기(10)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 통신부를 구비할 수 있다. 상기한 바와 같이 검출기 인터페이스부(100)는 열상 검출기(10)와 연결되어 열상 검출기(10)를 제어하고, 열상 검출기(10)에 의해 촬영된 아날로그 영상 데이터를 전달받아 디지털 영상 데이터로 변환한 후 메인 제어부(200)로 전달한다.The detector interface unit 100 converts analog image data detected by the thermal sensor 10 into digital image data and transmits the converted digital image data to the main controller 200 . Also, the detector interface unit 100 controls the thermal image detector 10 and controls connection with the thermal image detector 10 . To this end, the detector interface unit 100 includes a first detector controller 110 that controls the thermal image detector 10 and an A/D converter 120 that receives analog image data from the thermal image detector 10 and converts it into digital image data. ) and an interface unit 130 connected to the thermal image detector 10 and connected to the main controller 200 to transmit the digital image data converted by the A/D converter 310 to the main controller 200. can do. The interface unit 130 may be connected to the thermal image detector 10 and the main controller 200 to communicate with them. That is, the interface unit 130 includes an image input unit that is connected to the thermal image detector 10 and inputs an image from the thermal image detector 10, an image output unit that outputs digital image data to the main controller 200, and a thermal image detector ( 10) may be provided with a communication unit that outputs a control signal for controlling. As described above, the detector interface unit 100 is connected to the thermal image detector 10 to control the thermal image detector 10, receives analog image data captured by the thermal image detector 10, and converts it into digital image data. It is transmitted to the main controller 200.

메인 제어부(200)는 검출기 인터페이스부(100)로부터 전송받은 디지털 영상 데이터, 즉 로(RAW) 데이터를 보정하고, 보정된 영상 데이터를 처리한다. 또한, 메인 제어부(200)는 검출기 인터페이스부(100)을 통해 열상 검출기(10)를 제어한다. 이를 위해 메인 제어부(200)는 검출기 인터페이스부(100)로부터 전송받은 로(RAW) 데이터를 보정하는 로 데이터 보정부(210)와, 보정된 영상을 처리하는 영상 처리부(220)와, 검출기 인터페이스부(100)를 통해 열상 검출기(10)를 제어하기 위한 제 2 검출기 제어부(230)를 포함할 수 있다. 또한, 메인 제어부(200)는 검출기 인터페이스부(100)로부터 디지털 영상 데이터를 전달받고 검출기 인터페이스부(100)를 통해 열상 검출기(10)를 제어하기 위해 검출기 인터페이스부(100)와 연결되는 인터페이스부(240)와, 영상을 출력하기 위한 영상 출력부(250)를 포함할 수 있다. 또한, 인터페이스부(240)는 전원부(300)와도 연결될 있다. 즉, 인터페이스부(240)는 검출기 인터페이스부(100) 및 전원부(300)와 연결되어 이들과 통신할 수 있다. 이러한 인터페이스부(240)는 검출기 인터페이스부(100)와 연결되어 검출기 인터페이스부(100)로부터 영상 로 데이터를 입력하는 영상 입력부와, 열상 검출기(10)를 제어하기 위한 제어 신호를 검출기 인터페이스부(100)로 출력하는 통신부를 구비할 수 있다. 상기한 바와 같이 메인 제어부(200)는 검출기 인터페이스부(100)와 연결되어 검출기 인터페이스부(100)로부터 로 데이터를 전달받아 보정하고 보정된 영상 데이터를 처리한 후 외부로 출력하고, 검출기 인터페이스부(100)를 통해 열상 검출기(10)를 제어한다. 즉, 열상 검출기(10)를 제어하기 위해 메인 제어부(200)의 제 2 검출기 제어부(230)에서 제어 신호를 생성하여 검출기 인터페이스부(100)의 제 1 검출기 제어부(110)로 전송하고, 제 1 검출기 제어부(110)는 메인 제어부(200)의 제어 신호에 따라 열상 검출기(10)를 제어한다. 한편, 로 데이터 보정부(210)는 비냉각 열화상 센서의 온도 변화에 따른 출력값을 보정해주기 위한 TEC(Thermal Electric Cooler)-less 및 열화상의 각 픽셀(pixel)의 불균일한 값을 보정하여 열화상 센서의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위한 NUC(Non-Uniformity Correction)의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 영상 처리부(220)는 NUC와 TEC-less 후 대조비 개선을 위한 CEM(Contrast Enhancement Mapping), 데드 픽셀 주변의 정상 픽셀을 이용하여 보정하는 DPC(Defect Pixel Correction)의 기능을 수행할 수 있다.The main control unit 200 corrects digital image data, that is, raw data, received from the detector interface unit 100, and processes the corrected image data. Also, the main control unit 200 controls the thermal image detector 10 through the detector interface unit 100 . To this end, the main control unit 200 includes a raw data correction unit 210 that corrects raw data received from the detector interface unit 100, an image processing unit 220 that processes the corrected image, and a detector interface unit. A second detector controller 230 for controlling the thermal image detector 10 through 100 may be included. In addition, the main control unit 200 is an interface unit ( 240) and an image output unit 250 for outputting an image. Also, the interface unit 240 may be connected to the power supply unit 300 . That is, the interface unit 240 may be connected to the detector interface unit 100 and the power supply unit 300 to communicate with them. The interface unit 240 is connected to the detector interface unit 100 and transmits an image input unit for inputting image raw data from the detector interface unit 100 and a control signal for controlling the thermal image detector 10 to the detector interface unit 100. ) may be provided with a communication unit for outputting. As described above, the main control unit 200 is connected to the detector interface unit 100, receives raw data from the detector interface unit 100, corrects it, processes the corrected image data, and outputs it to the outside, and the detector interface unit ( The thermal image detector 10 is controlled through 100). That is, in order to control the thermal image detector 10, the second detector controller 230 of the main controller 200 generates a control signal and transmits the control signal to the first detector controller 110 of the detector interface 100, The detector controller 110 controls the thermal image detector 10 according to a control signal from the main controller 200 . On the other hand, the raw data corrector 210 corrects the TEC (Thermal Electric Cooler)-less for correcting the output value according to the temperature change of the uncooled thermal image sensor and the non-uniform value of each pixel of the thermal image to correct the thermal image It can perform the function of NUC (Non-Uniformity Correction) to remove the fixed pattern noise of the sensor. In addition, the image processing unit 220 may perform functions of Contrast Enhancement Mapping (CEM) for improving the contrast ratio after NUC and TEC-less and Defect Pixel Correction (DPC) for correcting using normal pixels around dead pixels.

전원부(300)는 검출기 인터페이스부(100)와 메인 제어부(200)에 소모되는 전원을 생성하고 전원을 보호한다. 즉, 전원부(300)는 검출기 인터페이스부(100) 및 메인 제어부(200)에서 소모되는 전원을 생성한다. 또한, 전원부(300)는 메인 제어부(200)에서 전송되는 영상 데이터를 변환하고, 변환된 데이터를 외부로 전달할 수 있다. 이를 위해 전원부(300)는 검출기 인터페이스부(100) 및 메인 제어부(200)의 구동 전원을 생성하는 전원 생성부(310)와, 생성된 전원을 보호하는 전원 보호부(320)와, 메인 제어부(200)에서 전송되는 영상 데이터를 변환하는 영상 변환부(330)와, 검출기 인터페이스부(100), 메인 제어부(200) 및 외부 인터페이스와 연결되는 인터페이스부(340)를 포함할 수 있다. 즉, 전원부(300)는 적어도 하나 이상의 소정의 전원을 생성하여 검출기 인터페이스부(100) 및 메인 제어부(200)로 전송하고, 메인 제어부(200)로부터 전송된 영상 데이터를 변환하여 외부로 전송한다. 여기서, 전원부(300)의 영상 데이터 변환은 메인 제어부(200)로부터 전송된 영상을 외부로 전달하기 위한 포맷 변환이다. 즉, 전원부(300)에서 포맷 변환된 영상 데이터를 인터페이스부(340)를 통해 외부로 전달하는데, 전원부(300)는 인터페이스부(340)의 출력 요구 사항에 따른 몇가지 영상 출력 방식으로 변환하게 된다.The power supply unit 300 generates power consumed by the detector interface unit 100 and the main control unit 200 and protects the power. That is, the power supply unit 300 generates power consumed by the detector interface unit 100 and the main control unit 200 . Also, the power supply unit 300 may convert image data transmitted from the main control unit 200 and transmit the converted data to the outside. To this end, the power supply unit 300 includes a power generation unit 310 for generating driving power for the detector interface unit 100 and the main control unit 200, a power protection unit 320 for protecting the generated power, and a main control unit ( 200) may include an image conversion unit 330 that converts image data transmitted, a detector interface unit 100, a main controller 200, and an interface unit 340 connected to an external interface. That is, the power supply unit 300 generates at least one predetermined power source and transmits it to the detector interface unit 100 and the main control unit 200, converts image data transmitted from the main control unit 200, and transmits it to the outside. Here, the video data conversion of the power supply unit 300 is a format conversion for transferring the video transmitted from the main control unit 200 to the outside. That is, the video data format-converted by the power supply unit 300 is transferred to the outside through the interface unit 340, and the power supply unit 300 converts the video data into several video output methods according to the output requirements of the interface unit 340.

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상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치는 검출기 인터페이스부(100)가 열상 검출기(10)에 의해 촬영된 아날로그 영상 데이터를 전달받아 디지털 영상 데이터로 변환한 후 메인 제어부(200)로 전달하고, 메인 제어부(200)는 검출기 인터페이스부(100)로부터 전달받은 영상 로 데이터를 보정 및 처리한다. 또한, 전원부(300)는 메인 제어부(200)로부터 처리된 영상을 변환하여 외부로 출력한다. 한편, 메인 제어부(200)는 열상 검출기(10)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 검출기 인터페이스부(100)로 전달하고, 제어 신호에 따라 검출기 인터페이스부(100)는 열상 검출기(10)를 제어한다.As described above, in the thermal imaging device according to an embodiment of the present invention, the detector interface unit 100 receives analog image data photographed by the thermal image detector 10 and converts it into digital image data, and then the main control unit 200 , and the main controller 200 corrects and processes the image raw data received from the detector interface unit 100. In addition, the power supply unit 300 converts the image processed by the main control unit 200 and outputs it to the outside. Meanwhile, the main control unit 200 generates a control signal for controlling the thermal image detector 10 and transmits the generated control signal to the detector interface unit 100, and the detector interface unit 100 controls the thermal image detector 10 according to the control signal. do.

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도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도로서, 메인 제어부의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.3 is a schematic diagram for explaining the configuration of a thermal imaging device according to an embodiment of the present invention, and is a schematic diagram for explaining the configuration of a main control unit.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치의 메인 제어부는 영상 입력부(241), 통신부(242), 영상 출력부(250), 메모리부(561, 522; 560) 및 처리부(즉, 메인 프로세서)(271, 272, 273, 274; 270)를 포함할 수 있다. 즉, 도 2의 메인 제어부(200)에 대하여 영상 입력부(241) 및 통신부(242)는 인터페이스부(240)를 구성한다. 또한, 메인 프로세서(270)는 로 데이터 보정부(210), 영상 처리부(220) 및 검출기 제어부(230)를 구성할 수 있다. 즉, 로 데이터 보정부(210), 영상 처리부(220) 및 검출기 제어부(230)의 기능을 메인 프로세서(270)가 수행할 수 있다. 영상 입력부(241)는 검출기 인터페이스부(100)를 통해 영상 데이터를 입력하기 위해 마련될 수 있으며, MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, BT.656 등을 포함할 수도 있다. 즉, 영상 입력부(241)는 MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, BT.656 중에서 적어도 하나를 선택하여 구동될 수 있다. 통신부(242)는 검출기 인터페이스부(100) 및 전원부(300)와 제어 신호 등을 송수신하기 위해 마련될 수 있으며, UART, I2C, SPI, 1Gbit Ethernet 등을 포함할 수 있다. 즉, 통신부(242)는 UART, I2C, SPI, 1Gbit Ethernet 중에서 적어도 하나를 선택하여 구동될 수 있다. 영상 출력부(250)는 처리된 영상을 외부로 출력하기 위해 마련될 수 있고, Camera Link, HDMI, NTSC/PAL, LCD 등을 포함할 수 있다. 즉, 영상 출력부(250)는 Camera Link, HDMI, NTSC/PAL, LCD 중에서 적어도 하나를 선택하여 구동될 수 있다. 메모리부(260)는 데이터 저장, 영상 처리 알고리즘 등을 저장하며 DDR 메모리(261), NAND 메모리(262) 등을 포함할 수 있다. 그리고, 프로세서(270)는 ARM 코어(271, 272) 및 DSP 코어(273, 274)를 포함할 수 있다. 여기서, 데이터 보정은 제 1 DSP 코어(273)에서 수행하고, 이미지 처리는 제 1 ARM 코어(271) 및 제 2 DSP 코어(274)에서 수행하며, 검출기 콘트롤 및 익스터널 콘트롤은 제 2 ARM 코어(272)에서 수행한다. 즉, 프로세서(270)는 네개의 코어로 이루어져, 네개의 코어가 데이터 보정, 이미지 처리, 검출기 콘트롤 및 익스터널 콘트롤의 기능을 각각 수행하게 된다.Referring to FIG. 3 , the main control unit of the thermal imaging device according to an embodiment of the present invention includes an image input unit 241, a communication unit 242, an image output unit 250, a memory unit 561, 522; 560, and a processing unit. (ie, the main processor) (271, 272, 273, 274; 270). That is, the video input unit 241 and the communication unit 242 constitute the interface unit 240 with respect to the main control unit 200 of FIG. 2 . In addition, the main processor 270 may configure the raw data correction unit 210, the image processing unit 220, and the detector control unit 230. That is, the main processor 270 may perform the functions of the raw data corrector 210, the image processor 220, and the detector controller 230. The image input unit 241 may be provided to input image data through the detector interface unit 100, and may include MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, BT.656, and the like. That is, the video input unit 241 can be driven by selecting at least one of MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, and BT.656. The communication unit 242 may be provided to transmit and receive control signals to and from the detector interface unit 100 and the power supply unit 300, and may include UART, I2C, SPI, 1Gbit Ethernet, and the like. That is, the communication unit 242 may be driven by selecting at least one of UART, I2C, SPI, and 1Gbit Ethernet. The image output unit 250 may be provided to output the processed image to the outside, and may include Camera Link, HDMI, NTSC/PAL, LCD, and the like. That is, the video output unit 250 can be driven by selecting at least one of Camera Link, HDMI, NTSC/PAL, and LCD. The memory unit 260 stores data, image processing algorithms, and the like, and may include a DDR memory 261 and a NAND memory 262. Also, the processor 270 may include ARM cores 271 and 272 and DSP cores 273 and 274. Here, data correction is performed by the first DSP core 273, image processing is performed by the first ARM core 271 and the second DSP core 274, and the detector control and external control are performed by the second ARM core ( 272). That is, the processor 270 is composed of four cores, and the four cores perform functions of data correction, image processing, detector control, and external control, respectively.

이러한 열화상 장치의 메인 제어부의 구조는 범용성을 보장하기 위해 설계되었다. 따라서, 기존의 FPGA 구조와는 다르게 메인 제어부 인터페이스를 표준 영상 입출력 인터페이스로 설계하여 다양한 센서 및 영상 출력 장치의 장착이 가능하도록 할 수 있다. 또한, 시스템의 요구사항에 따라 다양한 입력(MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, BT.656), 출력(HDMI, Camera Link, NTSC/PAL, LCD)이 가능하다. 즉, 상용 프로세서 내부에서 입력(MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, BT.656), 출력(HDMI, Camera Link, NTSC/PAL, LCD)을 선택할 수 있도록 내부 하드웨어가 구성될 수 있다. 따라서, 프로세서 레지스터 설정과 소프트웨어 설정으로 입/출력 포멧 중 하나의 방식을 선택할 수 있다.The structure of the main controller of this thermal imaging device is designed to ensure versatility. Therefore, unlike the existing FPGA structure, the main controller interface can be designed as a standard video input/output interface so that various sensors and video output devices can be mounted. In addition, various inputs (MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, BT.656) and outputs (HDMI, Camera Link, NTSC/PAL, LCD) are possible according to system requirements. That is, internal hardware can be configured to select input (MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, BT.656) and output (HDMI, Camera Link, NTSC/PAL, LCD) inside a commercial processor. Therefore, one of the input/output formats can be selected by processor register setting and software setting.

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도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치의 메인 프로세서의 구조를 설명하기 위한 블럭도이다. 즉, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치의 메인 제어부를 구성하는 도 3의 메인 프로세서(270)를 기능적으로 도시한 블럭도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 메인 프로세서(270)는 제 1 ARM 코어(271), 제 2 ARM 코어(272), 제 1 DSP 코어(273) 및 제 2 DSP 코어(274)를 포함할 수 있다.4 is a block diagram for explaining the structure of a main processor of a thermal imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. That is, FIG. 4 is a block diagram functionally illustrating the main processor 270 of FIG. 3 constituting the main control unit of the thermal imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 and 4, the main processor 270 may include a first ARM core 271, a second ARM core 272, a first DSP core 273, and a second DSP core 274. can

제 1 ARM 코어(271)는 시스템을 제어/관리하는 리얼 타임 OS(Real-Time OS; RTOS), ISP(Image Signal Process) 기능을 담당한다. 즉, 제 1 ARM 코어(271)는 이미지 처리를 수행한다. 이러한 제 1 ARM 코어(571)는 부트로더(Bootloader), 부트로더 유틸리티(Bootloader Utility), 바이오스(BIOS), 바이오스 디바이스 드라이버(BIOS Device Driver), 네트워크 서포트 드라이버(Network Support Driver), 코덱(Codec), 유저 인터페이스(User Interface)를 포함하여 구성될 수 있다.The first ARM core 271 is in charge of real-time OS (RTOS) and image signal process (ISP) functions that control/manage the system. That is, the first ARM core 271 performs image processing. The first ARM core 571 includes a bootloader, a bootloader utility, a BIOS, a BIOS device driver, a network support driver, and a codec. , It may be configured including a user interface.

제 2 ARM 코어(272)는 네트워크(Network) 및 통신을 담당한다. 구체적으로, 제 2 ARM 코어(272)는 검출기 콘트롤 및 익스터널 콘트롤을 수행한다. 제 2 ARM 코어(272)는 네트워크 드라이버(Network Driver), 바이오스 서포트 드라이버(BIOS Support Driver), 네트워크 디바이스 드라이버(Network Device Driver), 오디오 디바이스 드라이버(Audio Device Driver), 통신 디바이스 드라이버(Device Driver)를 포함하여 구성될 수 있다.The second ARM core 272 is in charge of network and communication. Specifically, the second ARM core 272 performs detector control and external control. The second ARM core 272 includes a network driver, a BIOS support driver, a network device driver, an audio device driver, and a communication device driver. can be configured to include

제 1 및 제 2 DSP 코어(273, 274)는 열상 영상에 대한 영상 처리를 담당한다. 즉, 제 1 및 제 2 DSP 코어(273, 274)는 검출기 인터페이스부(100)에서 수신되는 열상 영상을 처리하는데, 제 1 및 제 2 DSP 코어(273, 274) 중 어느 하나 데이터 보정을 수행하고, 다른 하나는 이미지 처리를 수행한다. 물론, 순차적으로 입력되는 영상 데이터에 대하여 제 1 및 제 2 DSP 코어(273, 274)가 교대로 보정 및 이미지 처리를 모두 실시할 수 있다. 예를 들어, 제 1 영상 데이터에 대하여 제 1 DSP 코어(273)가 데이터 보정 및 이미지 처리를 수행하고, 제 1 영상 데이터 다음에 입력되는 제 2 영상 데이터에 대하여 제 2 DSP 코어(273)가 데이터 보정 및 이미지 처리를 수행할 수 있다. 이러한 제 1 및 제 2 DSP 코어(273, 274)는 비냉각 열화상 센서의 온도 변화에 따른 출력값을 보정해주기 위한 TEC(Thermal Electric Cooler)-less, 열화상의 각 픽셀(pixel)의 불균일한 값을 보정하여 열화상 센서의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위한 NUC(Non-Uniformity Correction), NUC와 TEC-less 후 대조비 개선을 위한 CEM(Contrast Enhancement Mapping), 데드 픽셀 주변의 정상 픽셀을 이용하여 보정하는 DPC(Defect Pixel Correction), 비전 프로세싱 라이브러리(Vision Processing Library), 바이오스 서포트 드라이버(BIOS Support Driver)를 포함하여 구성될 수 있다.The first and second DSP cores 273 and 274 are in charge of image processing for thermal images. That is, the first and second DSP cores 273 and 274 process the thermal image received from the detector interface unit 100, and one of the first and second DSP cores 273 and 274 performs data correction. , the other one performs image processing. Of course, the first and second DSP cores 273 and 274 may alternately perform correction and image processing on sequentially input image data. For example, the first DSP core 273 performs data correction and image processing on first image data, and the second DSP core 273 performs data correction on second image data input next to the first image data. Calibration and image processing can be performed. These first and second DSP cores 273 and 274 are TEC (Thermal Electric Cooler)-less for correcting the output value according to the temperature change of the uncooled thermal image sensor, and the non-uniform value of each pixel of the thermal image. NUC (Non-Uniformity Correction) to remove fixed pattern noise of the thermal image sensor by correction, CEM (Contrast Enhancement Mapping) to improve the contrast ratio after NUC and TEC-less, DPC to correct using normal pixels around dead pixels (Defect Pixel Correction), Vision Processing Library, and BIOS Support Driver.

현재 시스템의 핵심 기능인 열상 영상 처리부, 즉 제 1 및 제 2 DSP 코어(273, 274)는 다른 시스템에서도 사용이 가능하도록 모듈화로 이루어져 있다.The thermal image processing unit, that is, the first and second DSP cores 273 and 274, a core function of the current system, is modularized so that it can be used in other systems.

한편, DSP 코어(273, 274)에서 실시하는 NUC, TEC-less 및 CEM에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Meanwhile, NUC, TEC-less, and CEM performed by the DSP cores 273 and 274 are described in detail as follows.

다차원 배열 열화상 센서, 즉 열상 검출기(10)는 각 픽셀 엘리먼트 간의 기하학적인 차이 또는 전송 및 증폭단의 이득의 차이로 고정적인 패턴이 나타나는데, 이를 고정 패턴 노이즈(Fixed Pattern Noise : FPN)라고 한다. 이러한 현상은 가시광 대역을 검출하는 CCD보다는 적외선 검출기에서 심하게 나타나고, 1차원 검출기보다 2차원 검출기에서 심하게 나타나며, 냉각형 검출기보다는 비냉각형 검출기에서 심하게 나타난다. 2차원 배열의 비냉각 검출기는 행과 열 단위로 처리하는 ROIC(Read-Out Integrated Circuit)의 특성상 수평과 수직 방향으로 FPN이 발생하게 되는데, 이를 영상의 불균일(Non-uniformity)이라고 한다. 열상 검출기의 한 픽셀의 온도에 응답 특성을 보면 선형적이지 않다. 선형적이지 못한 2차 이상의 방정식을 모델링이 용이하게 하고 계산량을 줄이기 위해서 1차 방정식으로 근사화하게 된다. NUC를 구하기 위해서는 2가지 레퍼런스(Reference) 입력이 필요한데, 예를 들어 HOT와 COLD에 대해 블랙바디(흑체)를 활용하여 데이터(Raw)를 받아서 아래 수학식 1의 G(gain)과 O(offset)을 구한다. 아래 수학식 1은 기본적인 NUC를 구하는 식이다.In the multi-dimensional array thermal image sensor, that is, the thermal image detector 10, a fixed pattern appears due to a geometric difference between each pixel element or a difference in gain of a transmission and amplification stage, which is called Fixed Pattern Noise (FPN). This phenomenon appears more severely in infrared detectors than in CCDs that detect visible light bands, more severely in 2-dimensional detectors than in 1-dimensional detectors, and more severely in uncooled detectors than in cooled detectors. Due to the nature of ROIC (Read-Out Integrated Circuit), which processes a two-dimensional array of uncooled detectors in units of rows and columns, FPN occurs in horizontal and vertical directions, which is called image non-uniformity. The response characteristics of one pixel of the thermal image detector are not linear. Non-linear quadratic or higher-order equations are approximated with first-order equations to facilitate modeling and reduce the amount of computation. In order to obtain NUC, two reference inputs are required. For example, for HOT and COLD, data (Raw) is received by using a black body (black body), and G (gain) and O (offset) of Equation 1 below save Equation 1 below is an equation for obtaining a basic NUC.

Figure 112020095096814-pat00001
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TEC-less는 TEC가 없는 비냉각 검출기의 출력에서 온도에 따른 변화를 일정한 값으로 보상하여 유지하는 알고리즘이다. 항온 유지 장치가 없기 때문에 동일 물체에 대한 영상 출력 값이 일정하지 않게 되어 노이즈 및 고정 패턴(Fixed pattern)이 발생하게 된다. 따라서, 일정한 온도의 영상 데이터에 대한 각 픽셀의 값을 온도에 따라 관찰한 후 1℃당 변화하는 출력값을 저장하고 각 온도에 따라 실시간 적용을 한다. 일반적으로 큰 범위에서의 온도에 따른 변화량의 차이가 발생하여 NUC와 더불어 사용하며 여러개의 테이블을 사용하여 적용한다. 아래 수학식 2는 수학식 1에 TEC 연산방식을 추가한 연산식이다.TEC-less is an algorithm that compensates and maintains the change according to temperature at the output of an uncooled detector without TEC as a constant value. Since there is no constant temperature maintaining device, image output values for the same object are not constant, resulting in noise and fixed patterns. Therefore, after observing the value of each pixel of the image data at a constant temperature according to the temperature, the output value that changes per 1 ° C is stored and applied in real time according to each temperature. In general, there is a difference in the amount of change depending on the temperature in a large range, so it is used with NUC and applied using several tables. Equation 2 below is an equation obtained by adding a TEC operation method to Equation 1.

Figure 112020095096814-pat00002
Figure 112020095096814-pat00002

CEM(Contrast Enhancement Mapping)를 설명하면 다음과 같다. NUC와 TEC-less 영상 처리 후 출력 영상에서 사물간의 영상 출력값의 차이는 매우 작아서 그 차이를 구분하기 어렵다. 일정 지점에만 영상 데이터 값이 몰려 있는 상태에서 대조비가 좋지 않은 상태로 출력이 된다. 따라서, 근소한 차이의 영상 데이터 값의 분포를 균등하게 재배치하여 명암 대비를 향상시키는 작업이 필요하며, 이를 위해 CEM(Contrast Enhancement Mapping)를 실시한다.CEM (Contrast Enhancement Mapping) will be described as follows. In the output image after NUC and TEC-less image processing, the difference in image output values between objects is very small, so it is difficult to distinguish the difference. In a state in which image data values are concentrated only at a certain point, the image is output with a poor contrast ratio. Therefore, it is necessary to improve the contrast by evenly rearranging the distribution of image data values with slight differences, and for this purpose, Contrast Enhancement Mapping (CEM) is performed.

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도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인 프로세서와 그 주변 장치의 관계를 설명하기 위한 블럭도로서, 상용 프로세서 기반 열화상 이미지 처리 모듈의 구조도다. 즉, 도 5는 열화상 이미지 처리를 위한 메인 프로세서와 그 주변 장치의 관계를 도시한 블럭도이다. 또한, 도 6 내지 도 8은 메인 프로세서를 구성하는 각 코어의 주요 기능을 위한 블럭도이다. 즉, 도 6 내지 도 8은 열화상 이미지 처리를 위한 메인 프로세서의 각 코어의 기능 블럭도이다.5 is a block diagram for explaining the relationship between a main processor and its peripheral devices according to an embodiment of the present invention, and is a structural diagram of a thermal image processing module based on a commercial processor. That is, FIG. 5 is a block diagram showing the relationship between a main processor and its peripheral devices for processing thermal images. 6 to 8 are block diagrams for main functions of each core constituting the main processor. That is, FIGS. 6 to 8 are functional block diagrams of each core of the main processor for processing thermal images.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 상용 프로세서 기반 열화상 이미지 처리 모듈의 구조는 총 3가지 열화상 이미지 처리부로 구성된다. 즉, 메모리부(260), 어드레싱(addressing)부(280) 및 메인 프로세서(273, 274, 280; 270)로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 5 , the structure of a commercial processor-based thermal image processing module according to the present invention is composed of a total of three thermal image processing units. That is, it may be composed of a memory unit 260, an addressing unit 280, and a main processor (273, 274, 280; 270).

메모리부(260)는 영상 입력 데이터, 룩업 테이블 데이터, CEM 테이블 데이터, 1차 영상 데이터 및 2차 영상 데이터가 저장될 수 있다. 예를 들어 DDR 메모리에 복수의 입력 데이터와 복수의 룩업 테이블 데이터가 저장될 수 있다. The memory unit 260 may store image input data, lookup table data, CEM table data, primary image data, and secondary image data. For example, a plurality of input data and a plurality of lookup table data may be stored in a DDR memory.

어드레싱부(280)는 메모리부(260)와 메인 프로세서(270) 사이의 데이터 어드레싱 기능을 수행한다. 즉, 어드레싱부(280)는 메모리부(260)에 저장된 복수의 영상 데이터와 복수의 룩업 테이블 데이터를 메인 프로세서(270)를 구성하는 각 코어의 어드레싱 기능을 수행한다. 이러한 어드레싱부(280)는 영상 입력 데이터를 제 1 DSP 코어(273)에 어드레싱하는 입력 라인 어드레싱과, 룩업 테이블 데이터를 제 1 DSP 코어(273)에 어드레싱하는 룩업 테이블 어드레싱과, CEM 테이블 데이터를 제 2 DSP 코어(274)에 어드레싱하는 CEM 테이블 어드레싱과, 제 2 DSP 코어(274)의 영상 데이터를 메모리부(260)의 1차 영상 데이터에 어드레싱하는 출력 라인 어드레싱과, 1차 영상 데이터를 EVE(Embeded Vision Engine)(290)으로 어드레싱하는 제 1 영상 데이터 어드레싱과, EVE(290)의 영상 데이터를 메모리부(260)의 2차 영상 데이터로 저장하는 제 2 영상 데이터 어드레싱과, 메모리부(260)의 2차 영상 데이터를 디스플레이 디바이스(291)를 통해 출력하도록 하는 제 3 영상 데이터 어드레싱을 포함할 수 있다.The addressing unit 280 performs a data addressing function between the memory unit 260 and the main processor 270 . That is, the addressing unit 280 performs an addressing function of each core constituting the main processor 270 with a plurality of image data and a plurality of lookup table data stored in the memory unit 260 . The addressing unit 280 includes input line addressing for addressing image input data to the first DSP core 273, look-up table addressing for addressing look-up table data to the first DSP core 273, and CEM table data. 2 CEM table addressing for addressing the DSP core 274, output line addressing for addressing the image data of the second DSP core 274 to the primary image data of the memory unit 260, and EVE ( First image data addressing for addressing to the embedded vision engine 290, second image data addressing for storing image data of the EVE 290 as secondary image data in the memory unit 260, and memory unit 260 It may include third image data addressing to output secondary image data of through the display device 291 .

제 1 DSP 코어(273)는 메모리부(260)의 영상 입력 데이터와 룩업 테이블 데이터를 입력 라인 어드레싱 및 룩업 테이블 어드레싱을 통해 입력하여 열상 영상 처리를 수행한다. 제 1 DSP 코어(273)는 열화상 영상 처리의 가장 핵심 기능인 NUC와 TEC-less 영상 처리를 수행한다. 이를 위해 제 1 DSP 코어(273)는 도 6에 도시된 바와 같이 입력 영상 프레임(frame)의 손실 방지를 위한 내부 라인 버퍼(Line Buffer), NUC & TEC-less 연산이 수행되는 NUC & TEC-less 블럭, NUC & TEC 연산에 필요한 이득(Gain), 오프셋(Offset data) 전달을 위한 LUT(Look-Up Table) 라인으로 구성된다. 또한, 제 1 DSP 코어(273)는 NUC와 TEC-less 처리를 수행한 영상 데이터를 제 2 DSP 코어(274)에 전달하는 출력 라인 버퍼를 포함할 수 있다.The first DSP core 273 performs thermal image processing by inputting image input data and lookup table data of the memory unit 260 through input line addressing and lookup table addressing. The first DSP core 273 performs NUC and TEC-less image processing, which are the most core functions of thermal image processing. To this end, the 1st DSP core 273, as shown in FIG. 6, uses an internal line buffer to prevent loss of input image frames, NUC & TEC-less where NUC & TEC-less operations are performed. It consists of a LUT (Look-Up Table) line for transferring gain and offset data required for block, NUC & TEC operation. In addition, the first DSP core 273 may include an output line buffer that transfers NUC and TEC-less image data to the second DSP core 274 .

제 2 DSP 코어(274)는 메모리부(260)의 CEM 데이블 데이터를 CEM 테이블 어드레싱을 통해 입력하고 제 1 DSP 코어(273)를 통해 NUC와 TEC-less 처리를 수행한 영상 데이터를 입력하여 열화상 영상의 대조비를 개선한다. 이를 위해 제 2 DSP 코어(274)는 도 7에 도시된 바와 같이 입력 영상 프레임(frame)의 손실 방지를 위한 내부 라인 버퍼(Line Buffer), 입력 프레임(frame)에 히스토그램(Histogram) 적용을 위한 픽셀 카운트 테이블(Pixel Count Table), 입력 영상 데이터 수집을 위한 데이터 카운트(Data Count), 히스토그램을 수행하는 히스토그램 블럭(Histogram Block), 대조비 재배치를 위한 리로케이트 블럭(Relocate Block)으로 구성된다. 또한, 제 2 DSP 코어(274)는 열화상 영상의 대조비를 개선한 영상 데이터를 출력 라인 어드레싱을 통해 메모리부(260)에 전달하는 출력 라인 버퍼를 포함할 수 있다.The second DSP core 274 inputs CEM table data of the memory unit 260 through CEM table addressing and inputs image data subjected to NUC and TEC-less processing through the first DSP core 273 to obtain a thermal image. Improve the contrast ratio of the image. To this end, the second DSP core 274, as shown in FIG. 7, uses an internal line buffer to prevent loss of an input image frame and pixels for applying a histogram to an input frame. It consists of a pixel count table, a data count for collecting input image data, a histogram block for performing a histogram, and a relocate block for rearranging the contrast ratio. In addition, the second DSP core 274 may include an output line buffer that transfers image data having an improved contrast ratio of a thermal image to the memory unit 260 through output line addressing.

추가 영상 개선을 위한 제 1 ARM 코어에 내장된 EVE(Embedded Vision Engine)(280)는 도 8에 도시된 바와 같이 데드 픽셀(Dead Pixel) 처리를 위한 DPC(Defect Pixel Correction) 블럭, 영상 노이즈 개선을 위한 노이즈 필터 블럭(Noise Filter Block), 흑백으로 표현되는 열화상 영상에 슈도 컬러(Pseudo Color) 적용을 위한 컬러 컨버터 블럭(Color Converter Block)으로 구성된다.As shown in FIG. 8, the EVE (Embedded Vision Engine) 280 embedded in the first ARM core for additional image enhancement performs a Defect Pixel Correction (DPC) block for dead pixel processing and image noise improvement. It is composed of a noise filter block for thermal imaging and a color converter block for applying pseudo color to thermal images expressed in black and white.

여기서, 각각의 코어는 Link API를 통해 메모리부(260)를 공유하고 있으며, 각 코어간 통신은 IPC와 SYS BIOS를 통해 이루어진다. 또한, 모든 입/출력 하드웨어 제어 및 통신은 메인 코어, 즉 제 1 ARM 코어(271)의 BIOS Driver를 통해 이루어진다.Here, each core shares the memory unit 260 through Link API, and communication between each core is performed through IPC and SYS BIOS. In addition, all input/output hardware control and communication are performed through the BIOS driver of the main core, that is, the first ARM core 271.

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도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열화상 장치의 영상 처리를 위한 데이터 처리 방법을 도시한 순서도이다. 즉, 도 9는 열화상 장치의 영상 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.9 is a flowchart illustrating a data processing method for image processing of a thermal imaging device according to an embodiment of the present invention. That is, FIG. 9 is a flowchart illustrating an image processing method of a thermal imaging device.

도 9를 참조하면, 열화상 장치의 영상 처리를 위한 데이터 처리 순서는 영상 로(RAW) 데이터 수신 과정(S110), 영상 보정 과정(S120), 노이즈 제거 과정(S130), 표준 영상 프로토콜 변환 과정(S140), 데드 픽셀 보정(Dead Pixel Correction; DPC) 과정(S150), 노이즈 필터링 과정(S160), CFA 보간(Interpolation) 과정(S170), 슈도 컬러(Pseudo Color) 변환 과정(S180), YUV 변환 과정(S190), 영상 리사이즈(Resize) 과정(S200), OSD 삽입 과정(S210) 및 영상 출력 프로토콜 변환 과정(S220)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the data processing sequence for image processing of the thermal imaging device includes a process of receiving raw image (RAW) data (S110), a process of image correction (S120), a process of removing noise (S130), and a process of converting a standard image protocol ( S140), dead pixel correction (DPC) process (S150), noise filtering process (S160), CFA interpolation process (S170), pseudo color conversion process (S180), YUV conversion process (S190), an image resize process (S200), an OSD insertion process (S210), and a video output protocol conversion process (S220).

S110 : 검출기 인터페이스부(100)는 열상 검출기(10)로부터 검출된 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환한 후 메인 제어부(200)로 전달한다. 이때, 열상 검출기(10)는 비냉각 열화상 검출기일 수 있으며, 메인 제어부(200)의 로 데이터 보정부(210)는 검출기 인터페이스부(100)를 통해 변화된 디지털 영상 데이터를 수신한다.S110 : The detector interface unit 100 converts the image data detected by the thermal image detector 10 into digital image data and then transfers the converted image data to the main controller 200 . In this case, the thermal image detector 10 may be an uncooled thermal image detector, and the raw data correction unit 210 of the main controller 200 receives the changed digital image data through the detector interface unit 100 .

S120 : 비냉각 열화상 센서의 온도 변화에 따른 출력값을 보정해주기 위한 열상 TEC-less를 실시한다. TEC-less는 TEC가 없는 비냉각 검출기의 출력에서 온도에 따른 변화를 일정한 값으로 보상하여 유지하기 위해 실시한다. 항온 유지 장치가 없기 때문에 동일 물체에 대한 영상 출력 값이 일정치 않게 되어 노이즈 및 고정 패턴이 발생하게 된다. 따라서, 일정한 온도의 영상 데이터에 대한 각 픽셀의 값을 온도에 따라 관찰하고 1℃도당 변화하는 출력 값을 저장 후 각 온도에 따라 실시간 적용을 한다. 일반적으로 큰 범위에서의 온도에 따른 변화량의 차이가 발생하여 NUC와 더불어 사용하며 여러 개의 테이블을 사용하여 적용한다. S120: Perform thermal image TEC-less to correct the output value according to the temperature change of the uncooled thermal image sensor. TEC-less is implemented to compensate and maintain a constant value for the change according to temperature in the output of an uncooled detector without TEC. Since there is no constant temperature maintaining device, the image output value for the same object is not constant, resulting in noise and fixed patterns. Therefore, the value of each pixel of the image data at a constant temperature is observed according to the temperature, and the output value that changes per 1 ° C is stored and applied in real time according to each temperature. In general, there is a difference in the amount of change depending on the temperature in a large range, so it is used with NUC and applied using several tables.

S130 : 비냉각 열화상 센서의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위한 열상 NUC를 실시한다. 모든 다차원 배열 열화상 센서는 각 픽셀 엘리먼트 간의 기하학적인 차이나 전송 및 증폭 단의 이득의 차이로 고정 패턴 노이즈(FPN)가 나타난다. 이러한 현상은 가시광 대역을 검출하는 CCD 보다는 적외선 검출기에서, 1차원 검출기보다 2차원 검출기에서, 냉각형 검출기보다는 비 냉각형 검출기에서 심하게 나타난다. 2차원 배열의 비냉각 검출기는 행과 열 단위로 처리하는 ROIC(Read-Out Integrated Circuit)의 특성상 수평과 수직방향으로 FPN이 발생하는 영상의 불균일(Non- uniformity)이 발생한다. 검출기의 한 픽셀의 온도에 응답 특성은 선형적이지 않다. 선형적이지 못한 2차 이상의 방정식을 모델링의 용이하게 하고 계산량을 줄이기 위해서 1차 방정식으로 근사화하게 된다. NUC를 구하기 위해서는 2가지 레퍼런스(Reference) 입력이 필요한데, 예를 들어 HOT와 COLD에 대해 블랙바디(흑체)를 활용하여 데이터(Raw)를 받아서 G(gain)과 O(offset)을 구한다. S130: Perform thermal image NUC to remove fixed pattern noise of uncooled thermal image sensor. All multi-dimensional array thermal image sensors exhibit fixed pattern noise (FPN) due to geometrical differences between pixel elements or differences in gains of transmission and amplification stages. This phenomenon appears more severely in an infrared detector than a CCD detecting a visible light band, in a two-dimensional detector rather than a one-dimensional detector, and in an uncooled detector rather than a cooled detector. Due to the nature of the ROIC (Read-Out Integrated Circuit), which processes the two-dimensional array of uncooled detectors in rows and columns, FPN occurs in the horizontal and vertical directions, resulting in non-uniformity of the image. The response characteristic of one pixel of the detector is not linear. Non-linear quadratic or higher-order equations are approximated with first-order equations to facilitate modeling and reduce the amount of computation. To obtain NUC, two reference inputs are required. For example, for HOT and COLD, a black body is used to receive data (Raw) and obtain G (gain) and O (offset).

S140 : 상용 이미지 프로세서를 사용하기 위한 표준 영상 프로토콜 변환한다. 열상 영상 데이터의 경우 영상의 열에너지를 데이터로 변환하여 사용함에 따라 기존의 이미지 프로세서에서 사용하지 않는 영상 기본 데이터로 구성되어 있다. 따라서, 이미지 프로세서의 이미지 프로세싱 기능을 사용하기 위해서는 기존 이미지 프로세서에서 사용하는 영상 프로토콜로 변환해주는 작업이 필요하다. 14bit로 구성되어 있는 열에너지 수치 데이터를 RGB 변환이 가능한 레이어 포맷(Bayer format)으로 변환한다.S140: Convert standard video protocol to use a commercial image processor. In the case of thermal image data, as the thermal energy of the image is converted into data and used, it is composed of basic image data that is not used in the existing image processor. Therefore, in order to use the image processing function of the image processor, it is necessary to convert the video protocol into an image protocol used by the existing image processor. It converts the thermal energy numerical data composed of 14 bits into a layer format (Bayer format) capable of RGB conversion.

S150 : 센서 특성 상 출력이 정상적이지 않는 픽셀(Pixel)에 대한 DPC(Dead Pixel Correction)한다. 열화상 센서는 제조공정 중 액티브 픽셀 라인(Active Pixel Line)에서 데드 픽셀(Dead Pixel)이 발생한다. 이 데드 픽셀(Dead Pixel)을 처리하지 않게 되면 영상 출력 시 작은 점으로 출력되어 화질의 큰 영향을 주게 된다. 따라서, 이 데드 픽셀(Dead Pixel)을 인접 픽셀(Pixel)을 통하여 액티브 픽셀(Active Pixel)처럼 동작하도록 이미지 처리가 필요하다. 본 발명에서는 CMOS 센서 기반 카메라에서 사용하는 데드 픽셀 보정(Dead Pixel Correction) 방식을 사용한다. 데드(Dead)가 발생한 픽셀의 좌표가 d0라고 하면 인접한 픽셀(d1~d8)을 합산한다.S150: Perform DPC (Dead Pixel Correction) for pixels whose output is not normal due to the characteristics of the sensor. In the thermal image sensor, dead pixels occur in the active pixel line during the manufacturing process. If this dead pixel is not processed, it is output as a small dot when outputting an image, and it has a great effect on the image quality. Therefore, image processing is required to operate this dead pixel as an active pixel through an adjacent pixel. In the present invention, a dead pixel correction method used in a CMOS sensor-based camera is used. If the coordinates of the dead pixel are d0, the adjacent pixels (d1 to d8) are summed.

S160 : 영상 데이터의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 필터(Noise Filter)를 수행한다. 노이즈 필터는 전원 또는 센서의 게인(Gain)이 증가함에 따라 발생하는 영상의 노이즈를 필터링하여 영상을 복원하는 방법이다. 일반적으로 사용하는 노이즈 필터 방식을 사용하였다. 즉, 인접한 2×2 픽셀 블럭(pixel block)들의 다운샘플링(downsampling)한 값들을 노이즈가 발생한 부분에 교체하는 방식이다.S160: A noise filter is performed to remove noise from image data. The noise filter is a method of restoring an image by filtering noise of an image generated as the gain of a power source or a sensor increases. A commonly used noise filter method was used. That is, it is a method of replacing the downsampled values of adjacent 2x2 pixel blocks with the noise-occurring part.

S170 : 로(RAW) 데이터를 RGB 베이어 패턴(Bayer Pattern) 데이터로 변환하는 CFA 보간(Interpolation)을 수행한다. 본 발명에서는 과정 140에서 표준 영상 프로토콜로 변환한 데이터를 색상 처리하기 위해서 CFA 보간(Interpolation)을 통해 RGB 형태로 변환한다. 각 화소마다 주변 화소들의 색상값을 보간하여 인위적으로 모든 색을 구성하는 방식을 그대로 구현하였다S170: Performs CFA interpolation to convert RAW data into RGB Bayer pattern data. In the present invention, the data converted to the standard video protocol in step 140 is converted into RGB format through CFA interpolation for color processing. The method of artificially configuring all colors by interpolating the color values of neighboring pixels for each pixel was implemented as it is.

S180 : 흑백 영상에 대한 색상을 입히는 슈도 컬러(Pseudo Color) 변환을 실시한다. 열상 데이터는 기본적으로 흑백 화면을 출력하게 된다. 사용자 설정에 따라 출력되는 RGB 색상을 조절하여 인위적으로 온도에 따른 색상값을 출력하는 것이다. 기존 RGB 값 중 R, B 값을 변경하여 색상값을 적용한다.S180: Pseudo color conversion is performed to colorize the black and white image. Thermal image data is basically output in black and white. It is to artificially output a color value according to the temperature by adjusting the output RGB color according to the user setting. Change the R and B values among the existing RGB values to apply color values.

S190 : 영상 압축을 위해 RGB 데이터를 YCbCr로 변환한다. 즉, 기존 RGB 데이터 형식을 YUV 데이터 형식으로 변환한다. YUV로 변환 시 기존 방식의 데이터 형식보다 데이터 양이 줄고 프레임 레이트를 증가시킬 수 있는 장점이 있다. S190: Convert RGB data to YCbCr for image compression. That is, the existing RGB data format is converted to YUV data format. When converting to YUV, there is an advantage in that the amount of data can be reduced and the frame rate can be increased compared to the existing data format.

S200 : 사용자 설정에 따라 영상 사이즈를 출력하기 위한 영상 리사이즈(resize)를 수행한다. 출력 영상을 사용자의 요구사항에 따라 다양한 해상도로 출력이 가능해야 한다. 그에 따른 영상 리사이즈(Resize) 기능은 사용자가 요구하는 영상 배율에 따라 인접 픽셀을 합친 다음 사이즈를 축소하거나 그 반대로 픽셀을 영상 배율에 따라 복사하여 배열함으로서 영상을 확대한다.S200: Image resizing is performed to output an image size according to user settings. It should be possible to output the output image in various resolutions according to the user's requirements. Accordingly, the image resize function enlarges the image by combining adjacent pixels according to the image magnification required by the user and then reducing the size, or conversely, by copying and arranging the pixels according to the image magnification.

S210 : 사용자 설정에 따라 영상에 글자를 출력하기 위한 OSD 삽입을 수행한다. 기본 출력 영상에 메뉴 글자 또는 시스템 메시지 등을 출력하기 위하여 영상 출력 프레임 버퍼(Frame Buffer) 위에 투명한 프레임 버퍼를 겹치고 프레임 버퍼에 글자를 출력함으로써 출력 영상에 글자를 출력하는 기능을 구현하였다.S210: OSD insertion is performed to output text to the image according to user settings. In order to output menu characters or system messages on the basic output image, a transparent frame buffer is overlaid on the video output frame buffer and the text is output to the frame buffer, thereby implementing the function of outputting text on the output image.

S220 : 표준 영상 출력 프로토콜로 변환(Camera Link, HDMI, NTSC/PAL)한다. 과정 190에서 YUV 영상 출력으로 변환한 영상 데이터를 사용자가 육안으로 확인이 가능한 포멧으로 변경이 필요하다. 대표적으로 HDMI, NTSC/PAL 등의 출력이 필요하다. 변환 방식은 HDMI Encoder IC와 NTSC/PAL Encoder를 사용하여 출력한다.S220: Converts to standard video output protocol (Camera Link, HDMI, NTSC/PAL). It is necessary to change the video data converted to YUV video output in step 190 into a format that the user can visually check. Typically, outputs such as HDMI and NTSC/PAL are required. The conversion method is output using HDMI Encoder IC and NTSC/PAL Encoder.

상기한 데이터 처리 순서는 본 발명의 도 2에 도시된 메인 제어부(200)에서 실시한다. 즉, 로 데이터 보정부(210), 영상 처리부(220), 인터페이스부(240) 및 영상 출력부(250)를 통해 데이터 처리가 수행된다. 또한, 상기 데이터 처리 순서는 메인 제어부(200)를 구성하는 멀티코어 프로세서를 통해 수행된다. 즉, 도 3 내지 도 8에 도시된 멀티 코어 프로세서의 ARM 코어(272, 272) 및 DSP 코어(273, 274)를 통해 수행된다. 구체적으로, 제 1 및 제 2 DSP 코어(273, 274) 중 적어도 어느 하나를 통해 상기 데이터 처리 과정이 수행된다. 이때, 데이터 처리 과정은 제 1 및 제 2 DSP 코어(273, 274))가 교대로 수행할 수 있다. 예를 들어, 하나의 영상 데이터에 대하여 제 1 DSP 코어(273)가 처리를 수행하고 다음 영상 데이터에 대하여 제 2 DSP 코어(274)가 처리를 수행할 수 있다. 물론, 하나의 영상 데이터에 대하여 제 1 및 제 2 DSP 코어(273, 274))가 교대로 수행할 수 있는데, 예를 들어 데이터 보정은 제 1 DSP 코어에서 수행하고 그 이외의 열상 TEC-less, 열상 NUC 등은 제 2 DSP 코어에서 수행할 수 있다.The above data processing sequence is performed in the main controller 200 shown in FIG. 2 of the present invention. That is, data processing is performed through the raw data correction unit 210 , the image processing unit 220 , the interface unit 240 and the image output unit 250 . In addition, the data processing sequence is performed through a multi-core processor constituting the main controller 200. That is, it is performed through the ARM cores 272 and 272 and the DSP cores 273 and 274 of the multi-core processors shown in FIGS. 3 to 8 . Specifically, the data processing process is performed through at least one of the first and second DSP cores 273 and 274. At this time, the data processing process may be alternately performed by the first and second DSP cores 273 and 274. For example, the first DSP core 273 may process one image data and the second DSP core 274 may process the next image data. Of course, for one image data, the first and second DSP cores 273 and 274 can be alternately performed. For example, data correction is performed by the first DSP core, and other thermal image TEC-less, Thermal image NUC and the like can be performed in the 2nd DSP core.

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본 발명에 따른 열화상 장치는 현재 사용되는 CCD/CMOS 영상 처리 프로세서의 구조를 활용하여 열화상 영상의 처리가 가능하다. CCD/CMOS 영상 처리 방식과 열화상 영상 처리 방식은 영상을 표현하는 방식이 다르기 때문에 사용되는 알고리즘과 장치 구조도 다르다. 그러나, 본 발명에서 제안하는 열화상 장치는 구조가 상이한 두 방식에 대한 분석을 통해 ISP(Image Signal Processing)를 공용으로 활용이 가능하도록 설계하였다. 일반적인 영상 처리 알고리즘을 적용하기 위해서 열화상 영상 처리에 필요한 알고리즘을 적용한 후 표준 영상 포맷으로 변경하여 기존에 활용되던 CCD/CMOS 영상 처리가 가능하도록 하였다. 따라서, 시스템의 요구사항에 따라 선택적으로 CCD/CMOS 영상 처리와 열화상 영상 처리가 가능하다.The thermal imaging device according to the present invention can process thermal images by utilizing the structure of a currently used CCD/CMOS image processing processor. Since the CCD/CMOS image processing method and the thermal image processing method have different image expression methods, the algorithms and device structures used are also different. However, the thermal imaging device proposed in the present invention is designed to enable common use of ISP (Image Signal Processing) through analysis of two different structures. In order to apply a general image processing algorithm, after applying the algorithm necessary for thermal image processing, it was changed to a standard image format so that the previously used CCD/CMOS image processing was possible. Therefore, CCD/CMOS image processing and thermal image processing can be selectively performed according to system requirements.

한편, 기존의 FPGA 기반에 비해 상용 프로세서에 적용을 하지 못한 이유는 대부분의 이미지 프로세서가 가시광 영상 센서 데이터 입력을 수신하여 영상화하는 가시광 센서 기반 영상 처리 시스템으로 구성이 되어 있기 때문에 열상 이미지를 처리하는 것이 불가능하였다. 그러나, 본 발명에서는 FPGA를 이용하지 않고도 상용 프로세서를 사용할 수 있었던 이유는 FPGA와 비슷한 로직을 구성할 수 있는 DSP(Digital Signal Processor) 구조와 상용 프로세서의 장점인 RISC 프로세서 구조를 활용하여 시스템 최적화 설계를 통해 기존의 가시광 센서 기반 이미지 처리 프로세서 사용이 가능하게 하였기 때문이다.On the other hand, the reason why it was not applied to commercial processors compared to the existing FPGA-based is that most image processors are composed of visible light sensor-based image processing systems that receive and image visible light image sensor data input, so it is difficult to process thermal images. It was impossible. However, in the present invention, the reason why a commercial processor could be used without using an FPGA is to optimize the system design by utilizing the digital signal processor (DSP) structure that can configure logic similar to that of an FPGA and the RISC processor structure, which is an advantage of a commercial processor. This is because it enables the use of an existing visible light sensor-based image processing processor.

본 발명은 기존 상용 멀티코어 프로세서 이미지 프로세싱의 구조를 열상 이미지 수행이 가능하도록 변경하였다. 기존의 영상 처리와 다른 점은 이미지 데이터 수신 후 일반적인 영상 처리를 수행하기 전에 TEC-less와 NUC 등 열상 영상 처리를 먼저 수행하도록 설계되었고 영상 프로토콜 변환을 통해 표준 영상처리 포맷으로 변경하여 기존의 시스템을 활용하도록 시스템이 구성된다.The present invention has changed the structure of image processing of an existing commercial multi-core processor to enable thermal imaging. The difference from conventional image processing is that it is designed to first perform thermal image processing such as TEC-less and NUC before performing general image processing after receiving image data, and it is changed to a standard image processing format through image protocol conversion to improve the existing system. The system is configured for use.

기존 시스템의 경우 RGB의 색상값을 가지는 데이터로 구성되어 있지만, 열화상 시스템의 경우 RGB 색상값이 아닌 대상의 열 수치만으로 데이터가 구성됨에 따라 기존 시스템의 처리 구조가 맞지 않아 영상화가 불가능하다. 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하고자 처리 방식을 변경하여 시스템을 재구성한다. 대부분의 상용 이미지 프로세서의 경우 이미지 처리에 대한 블럭은 내부 하드웨어로 구성되어 수정이 불가능하다. 따라서, 본 발명은 멀티 프로세서를 이용하여 기존 방식을 최대한 활용하고 추가 또는 수정이 필요한 블럭에 대해서는 DSP에서 재구성하는 방식으로 내부 시스템을 설계한다. 예를 들어, 블랙 레벨 조정(Black Level Adjustment) 기능은 열화상 이미지 생성에는 필요없는 기능이다. 따라서, 이 블럭 대신에 DSP로 TEC-less 기능을 교체하는 방식으로 시스템을 재구성한다. 시스템 부하를 감소시키기 위해 공용으로 활용되는 블럭은 그대로 활용한다. 열화상 데이터가 공용 블럭에 사용 가능한 이유는 이미지 프로토콜 변환 블럭(Image Protocol Converter Block)에서 열화상 데이터를 흑백 카메라에서 출력되는 데이터 방식과 동일한 방식으로 데이터를 변환하기 때문이다. In the case of the existing system, it is composed of data having RGB color values, but in the case of the thermal imaging system, since the data is composed only of the column values of the object rather than the RGB color values, imaging is impossible because the processing structure of the existing system does not match. In the present invention, in order to solve this problem, the system is reconfigured by changing the processing method. In most commercial image processors, the image processing block is composed of internal hardware and cannot be modified. Therefore, the present invention designs an internal system by using multiple processors to make the most of the existing method and reconstructing blocks requiring addition or modification in the DSP. For example, the Black Level Adjustment function is not necessary for creating thermal images. Therefore, the system is reconfigured by replacing the TEC-less function with a DSP instead of this block. In order to reduce the system load, blocks that are commonly used are used as they are. The reason why thermal image data can be used in the common block is that the image protocol converter block converts thermal image data in the same way as data output from a black and white camera.

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본 발명에 따른 열화상 장치와 기존의 FPGA 기반의 열화상 장치의 성능을 비교하였고, 그 결과는 다음과 같다. 본 발명에 따른 열화상 장치는 CCD/CMOS에 활용되는 ISP 기능을 적용이 가능하도록 내부 구조가 설계되었다. 현재 적용된 기능으로는 DPC와 에지 강조(Edge Enhancement), 디지털 줌(Digital Zoom)/PIP, 대조/밝기(Contrast/Brightness)가 있다. Performances of the thermal imaging device according to the present invention and the conventional FPGA-based thermal imaging device were compared, and the results are as follows. The internal structure of the thermal imaging device according to the present invention is designed to apply the ISP function used in CCD/CMOS. Currently applied functions include DPC, Edge Enhancement, Digital Zoom/PIP, and Contrast/Brightness.

도 10은 열화상 이미지에 발생되는 데드 픽셀(Dead Pixel)을 처리한 도면이다. 도 10(a)에 도시된 바와 같이 상단과 센터에 데드 픽셀(Dead Pixel)이 발생하여 백점(White Dot)이 발생한 부분이 도 10(b)에 도시된 바와 같이 DPC 기능 적용으로 처리된 것을 볼 수 있다. 한편, 도 10(c)는 도 10(a)의 상단 데드 픽셀을 확대한 도면이고, 도 10(d)는 동일 부분의 도 10(b)을 확대한 도면이다.10 is a view of processing dead pixels generated in a thermal image. As shown in FIG. 10 (a), it can be seen that the part where the white dot occurred due to the occurrence of dead pixels at the top and center was processed by applying the DPC function as shown in FIG. 10 (b). can Meanwhile, FIG. 10(c) is an enlarged view of the top dead pixel of FIG. 10(a), and FIG. 10(d) is an enlarged view of FIG. 10(b) of the same portion.

도 11(a) 및 도 11(b)는 에지 강조(Edge Enhancement)를 적용 하기 전과 적용한 후의 비교 사진이다. 열화상 영상의 특성 상 CCD/CMOS와는 다르게 에지(Edge)에 대한 구분이 쉽지 않다. 따라서, 에지 강조 기능을 적용함으로써 영상의 경계선이 명확해지는 효과를 볼 수 있다.11(a) and 11(b) are comparison photos before and after applying edge enhancement. Unlike CCD/CMOS, it is not easy to distinguish edges due to the characteristics of thermal images. Therefore, by applying the edge enhancement function, an effect of clearing the boundary of the image can be seen.

도 12는 Digital Zoom과 PIP 기능이다. 이 두 기능은 FPGA로 구현하기에는 많은 리소스가 소모되어 시도조차 하지 않았지만 멀티코어 이미지 프로세서 기반에서는 기존에 제공하던 기능을 열화상에 맞게 변경을 하여 구현을 하였다.12 is a digital zoom and PIP function. These two functions were not even tried because they consumed a lot of resources to implement in FPGA, but based on the multi-core image processor, the existing functions were changed to fit the thermal image and implemented.

도 13은 각각의 기능별로 프로세서 사용량을 나타낸 그래프이다.13 is a graph showing processor usage for each function.

System 1은 CCD/CMOS 센서 기반 영상 처리 시스템, System 2는 열화상 센서 기반 NUC 알고리즘 적용 시스템, System 3은 열화상 센서 기반 NUC, TEC-less 알고리즘 적용 시스템, System 4는 열화상 센서 기반 NUC, TEC-less, CEM 알고리즘 적용 시스템이다. System 1은 제 1 ARM 코어만을 이용하고, System 2는 제 1 ARM 코어와 제 1 DSP 코어를 주로 이용한다. System 3 및 System 4는 제 1 및 제 2 DSP 코어가 ARM 코어보다 많이 이용하는데, System 3은 제 2 DSP 코어가 제 1 DSP 코어보다 많이 이용하고, System 4는 제 1 DSP 코어가 제 2 DSP 코어보다 많이 이용한다.System 1 is CCD/CMOS sensor based image processing system, System 2 is thermal image sensor based NUC algorithm application system, System 3 is thermal image sensor based NUC, TEC-less algorithm applied system, System 4 is thermal image sensor based NUC, TEC -less, CEM algorithm application system. System 1 uses only the first ARM core, and System 2 mainly uses the first ARM core and the first DSP core. In System 3 and System 4, the 1st and 2nd DSP cores use more ARM cores. In System 3, the 2nd DSP core uses more than the 1st DSP core. In System 4, the 1st DSP core uses more than the 2nd DSP core. use more

한편, 멀티코어 프로세서를 사용함으로써 가장 큰 장점으로는 전력소모 감소이다. 기존의 FPGA 기반 시스템의 경우 사용하지 않는 로직(Logic)을 코어 대기 상태로 전환이 불가능하지만 제안한 시스템은 메인 코어만 활성화 상태로 사용하지 않는 코어의 경우 대기 상태로 변경이 가능하다. 도 14는 기존의 FPGA 기반 열상 시스템과 제안한 시스템의 전력 소모를 비교한 그래프이다. FLIR社의 TAU-2와 BAE社의 TWV640의 출력과 동일한 시스템(without Display)으로 구성 시 제안한 시스템에 비해 약 10%의 전력 소모 감소를 보인다. 또한, 표준 영상 출력, OSD(On Screen Display), PIP 등 다양한 영상 출력 기능이 포함된 시스템(Full Fuction)을 추가 구성하면 타사(TAU-2, TWV640)의 전력 소모보다 약 20%의 전력 소모 증가를 볼 수 있다. 그러나, 타사(TAU-2, TWV640)의 시스템에 위와 같은 기능을 추가하기 위해서는 영상 출력 프로세서가 추가로 필요하며 추가 시 제안한 시스템보다 전력 소모가 증가할 것으로 예상한다.Meanwhile, the biggest advantage of using a multi-core processor is reduced power consumption. In the case of existing FPGA-based systems, it is impossible to switch unused logic to a standby state, but in the proposed system, only the main core can be activated and the unused cores can be changed to a standby state. 14 is a graph comparing power consumption of the conventional FPGA-based thermal imaging system and the proposed system. When the system (without Display) has the same output as FLIR's TAU-2 and BAE's TWV640, power consumption is reduced by about 10% compared to the proposed system. In addition, if you additionally configure a system (Full Function) that includes various video output functions such as standard video output, OSD (On Screen Display), and PIP, the power consumption increases by about 20% compared to the power consumption of other companies (TAU-2, TWV640) can see However, in order to add the above function to the systems of other companies (TAU-2, TWV640), an additional video output processor is required, and when added, power consumption is expected to increase compared to the proposed system.

[표 1]은 제안한 시스템과 기존 FPGA기반 시스템의 크기를 비교한 표이다. 타사 제품에 비해 제안한 시스템의 하드웨어 크기가 TWV640에 비해 약 20% 정도 감소되었다. [Table 1] is a table comparing the size of the proposed system and the existing FPGA-based system. Compared to other products, the hardware size of the proposed system is reduced by about 20% compared to the TWV640.

ProductProduct Size(mm)Size(mm) TAU-20TAU-20 44.45(W)x44.45(H)x29.9(D)44.45(W)x44.45(H)x29.9(D) TWV640TWV640 26.2(W)x33.3(H)x22.9(D)26.2(W)x33.3(H)x22.9(D) Proposed SystemProposed System 26(W)x26(H)x18.5(D)26(W)x26(H)x18.5(D)

도 15는 개발한 제품의 실제 사진이다. 도시된 바와 같이 열화상 장치의 크기가 동전의 직경, 약 26cm의 크기를 갖는다. 전력 소모 및 크기가 감소됨에 따라 휴대용 장비 또는 저전력 장비에 사용이 가능함으로써 기존 방식의 시스템보다 활용성이 증대되게 되었다.15 is an actual photograph of the developed product. As shown, the size of the thermal imager is about 26 cm, the diameter of a coin. As power consumption and size are reduced, it can be used in portable equipment or low-power equipment, so that the usability is increased compared to conventional systems.

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상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention as described above has been specifically described according to the above embodiments, it should be noted that the above embodiments are for explanation and not for limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention.

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10 : 열상 검출기 100 : 검출기 인터페이스부
200 : 메인 제어부 300 : 전원부
10: thermal image detector 100: detector interface unit
200: main control unit 300: power unit

Claims (15)

열상 검출기;
상기 열상 검출기로부터 검출된 아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하는 검출기 인터페이스부;
상기 검출기 인터페이스부로부터 디지털 영상 데이터를 전달받아 보정 및 처리하는 메인 제어부; 및
전원을 생성하여 상기 검출기 인터페이스부 및 상기 메인 제어부에 공급하는 전원부를 포함하며,
상기 메인 제어부는,
상기 메인 제어부를 제어 및 관리하는 제 1 ARM 코어와,
상기 열상 검출기를 제어하고 외부 연결을 제어하는 제 2 ARM 코어와,
상기 열상 검출기의 온도 변화에 따른 출력값을 보정하고, 열화상의 각 픽셀의 불균일한 값을 보정하여 열화상 센서의 고정 패턴 노이즈를 제거하는 제 1 DSP 코어와,
상기 제 1 DSP 코어에 의해 보정된 영상의 대조비를 개선하고, 데드 픽셀 주변의 정상 픽셀을 이용하여 보정하는 제 2 DSP 코어를 포함하는 열화상 장치.
thermal imaging detector;
a detector interface unit converting analog image data detected by the thermal image detector into digital image data;
a main control unit for correcting and processing digital image data received from the detector interface unit; and
A power supply unit generating power and supplying power to the detector interface unit and the main control unit;
The main control unit,
A first ARM core for controlling and managing the main control unit;
a second ARM core for controlling the thermal image detector and controlling an external connection;
a first DSP core for correcting an output value according to a temperature change of the thermal image detector and correcting non-uniform values of each pixel of the thermal image to remove fixed pattern noise of the thermal image sensor;
and a second DSP core that improves the contrast ratio of the image corrected by the first DSP core and corrects it using normal pixels around dead pixels.
청구항 1에 있어서, 상기 열상 검출기는 비냉각형 검출기를 포함하는 열화상 장치.
The thermal imaging device of claim 1 , wherein the thermal image detector includes an uncooled detector.
청구항 1에 있어서, 상기 검출기 인터페이스부, 메인 제어부 및 전원부는 동일 기판 상에 구현되거나 서로 다른 기판 상에 구현되어 배선을 통해 서로 연결된 열화상 장치.
The thermal imaging device of claim 1 , wherein the detector interface unit, the main control unit, and the power supply unit are implemented on the same substrate or on different substrates and connected to each other through wires.
청구항 1에 있어서, 상기 검출기 인터페이스부는,
상기 메인 제어부로부터 상기 열상 검출기의 제어 신호를 전달받아 상기 열상 검출기를 제어하는 제 1 검출기 제어부와,
상기 열상 검출기로부터 아날로그 영상 데이터를 전달받아 디지털 영상 데이터로 변환하는 A/D 컨버터와,
상기 열상 검출기 및 메인 제어부와의 연결을 제어하는 인터페이스부를 포함하는 열화상 장치.
The method according to claim 1, wherein the detector interface unit,
a first detector controller configured to receive a control signal of the thermal image detector from the main controller and control the thermal image detector;
An A/D converter for receiving analog image data from the thermal image detector and converting it into digital image data;
A thermal imaging device including an interface unit controlling a connection between the thermal image detector and a main control unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 전원부는,
상기 검출기 인터페이스부 및 메인 제어부의 구동 전원을 생성하는 전원 생성부와,
상기 메인 제어부로부터 전송된 영상 데이터를 변환하는 영상 변환부와,
상기 검출기 인터페이스부, 메인 제어부 및 외부 인터페이스와의 연결을 제어하는 인터페이스부를 포함하는 열화상 장치.
The method according to claim 1, wherein the power supply unit,
A power generation unit for generating driving power for the detector interface unit and the main control unit;
an image converter for converting the image data transmitted from the main controller;
A thermal imaging device including an interface unit controlling a connection with the detector interface unit, a main controller, and an external interface.
청구항 8에 있어서, 상기 영상 변환부는, 상기 메인 제어부로부터 전송된 영상을 외부로 전달하기 위해 포맷 변환하는 열화상 장치.
The thermal imaging device of claim 8 , wherein the image conversion unit converts a format of the image transmitted from the main controller to deliver it to the outside.
열상 검출기;
상기 열상 검출기로부터 검출된 아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하는 검출기 인터페이스부; 및
상기 검출기 인터페이스부로부터 디지털 영상 데이터를 전달받아 보정 및 처리하는 메인 제어부를 포함하고,
상기 메인 제어부는,
상기 검출기 인터페이스부로부터 영상 데이터를 입력하기 위한 영상 입력부와,
상기 검출기 인터페이스부와 연결되어 제어 신호를 송수신하기 위한 통신부와,
상기 검출기 인터페이스부를 통해 상기 열상 검출기를 제어하고 상기 검출기 인터페이스부로부터 디지털 영상 데이터를 전달받아 보정 및 처리하는 처리부와,
처리된 영상을 외부로 출력하기 위한 영상 출력부와,
영상 데이터를 포함한 복수의 데이터를 저장하고 영상 처리 순서를 저장하는 메모리부를 포함하며,
상기 처리부는,
상기 메인 제어부를 제어 및 관리하는 제 1 ARM 코어와,
열상 검출기를 제어하고 외부 연결을 제어하는 제 2 ARM 코어와,
상기 열상 검출기의 온도 변화에 따른 출력값을 보정하고, 열화상의 각 픽셀의 불균일한 값을 보정하여 열화상 센서의 고정 패턴 노이즈를 제거하는 제 1 DSP 코어와,
상기 제 1 DSP 코어에 의해 보정된 영상의 대조비를 개선하고, 데드 픽셀 주변의 정상 픽셀을 이용하여 보정하는 제 2 DSP 코어를 포함하는 열화상 장치.
thermal imaging detector;
a detector interface unit converting analog image data detected by the thermal image detector into digital image data; and
A main control unit for correcting and processing digital image data received from the detector interface unit;
The main control unit,
an image input unit for inputting image data from the detector interface unit;
A communication unit connected to the detector interface unit to transmit and receive a control signal;
a processing unit that controls the thermal image detector through the detector interface unit and receives, corrects, and processes digital image data from the detector interface unit;
An image output unit for outputting the processed image to the outside;
A memory unit for storing a plurality of data including image data and storing an image processing sequence;
The processing unit,
A first ARM core for controlling and managing the main control unit;
a second ARM core that controls the thermal image detector and controls external connections;
a first DSP core for correcting an output value according to a temperature change of the thermal image detector and correcting non-uniform values of each pixel of the thermal image to remove fixed pattern noise of the thermal image sensor;
and a second DSP core that improves the contrast ratio of the image corrected by the first DSP core and corrects it using normal pixels around dead pixels.
청구항 10에 있어서, 상기 영상 입력부는 MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, BT.656 중에서 적어도 하나를 포함하고,
상기 통신부는 UART, I2C, SPI, 1Gbit Ethernet 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 영상 출력부는 Camera Link, HDMI, NTSC/PAL, LCD 중 적어도 하나를 포함하는 열화상 장치.
The method according to claim 10, wherein the video input unit includes at least one of MIPI CSI-2, CPI, BT.1120, and BT.656,
The communication unit includes at least one of UART, I2C, SPI, and 1Gbit Ethernet,
The image output unit includes at least one of Camera Link, HDMI, NTSC / PAL, and LCD.
삭제delete 열상 검출기; 상기 열상 검출기로부터 검출된 아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하는 검출기 인터페이스부; 상기 검출기 인터페이스부로부터 디지털 영상 데이터를 전달받아 보정 및 처리하는 메인 제어부; 및 전원을 생성하여 상기 검출기 인터페이스부 및 상기 메인 제어부에 공급하는 전원부를 포함하며, 상기 메인 제어부는, 상기 메인 제어부를 제어 및 관리하는 제 1 ARM 코어와, 상기 열상 검출기를 제어하고 외부 연결을 제어하는 제 2 ARM 코어와, 상기 열상 검출기의 온도 변화에 따른 출력값을 보정하고, 열화상의 각 픽셀의 불균일한 값을 보정하여 열화상 센서의 고정 패턴 노이즈를 제거하는 제 1 DSP 코어와, 상기 제 1 DSP 코어에 의해 보정된 영상의 대조비를 개선하고, 데드 픽셀 주변의 정상 픽셀을 이용하여 보정하는 제 2 DSP 코어를 포함하는 열화상 장치의 영상 처리 방법으로서,
아날로그 영상 데이터를 디지털 영상 데이터로 변환하는 과정;
영상 데이터의 온도 변화에 따른 출력값을 보정하는 과정;
영상 데이터의 고정 패턴 노이즈를 제거하는 과정;
상용 이미지 프로세서를 사용하기 위한 표준 영상 프로토콜로 변환하는 과정;
흑백 영상에 대한 슈도 컬러(Pseudo Color) 변환 과정; 및
RGB 데이터를 YUV로 변환하여 영상을 압축하는 과정을 포함하고,
상기 보정, 노이즈 제거, 프로토콜 변환, 컬러 변환 및 영상 압축 과정들이 상기 제 1 및 제 2 DSP 코어에 의해 실시되는 열화상 장치의 영상 처리 방법.
thermal imaging detector; a detector interface unit converting analog image data detected by the thermal image detector into digital image data; a main control unit for correcting and processing digital image data received from the detector interface unit; and a power supply unit generating power and supplying power to the detector interface unit and the main control unit, wherein the main control unit controls a first ARM core that controls and manages the main control unit, the thermal imaging detector, and controls an external connection. a 2nd ARM core that corrects an output value according to temperature change of the thermal image detector, and a 1st DSP core that corrects non-uniform values of each pixel of the thermal image to remove fixed pattern noise of the thermal image sensor; An image processing method of a thermal imaging device including a second DSP core that improves the contrast ratio of an image corrected by the DSP core and corrects it using normal pixels around dead pixels, the method comprising the steps of:
converting analog image data into digital image data;
correcting an output value according to a temperature change of image data;
removing fixed pattern noise from image data;
The process of converting to a standard image protocol for using a commercial image processor;
Pseudo color conversion process for black and white images; and
Including the process of converting RGB data to YUV and compressing the image,
The image processing method of the thermal imaging device, wherein the correction, noise removal, protocol conversion, color conversion, and image compression processes are performed by the first and second DSP cores.
청구항 13에 있어서, 상기 고정 패턴 노이즈를 제거한 후,
데드 픽셀을 보정하는 과정;
영상 데이터의 노이즈를 제거하는 과정; 및
로(RAW) 데이터를 RGB 베이어 패턴 데이터로 변환하는 과정을 더 포함하는 열화상 장치의 영상 처리 방법.
The method according to claim 13, after removing the fixed pattern noise,
process of correcting dead pixels;
removing noise from image data; and
An image processing method of a thermal imaging device, further comprising converting raw data into RGB Bayer pattern data.
청구항 13 또는 청구항 14에 있어서, 상기 RGB 데이터를 YUV로 변환한 후,
사용자 설정에 따라 영상 사이즈를 출력하기 위한 영상 리사이즈(resize) 과정;
사용자 설정에 따라 영상에 글자를 출력하기 위한 OSD 삽입 과정; 및
표준 영상 출력 프로토콜로 변환하는 과정을 더 포함하는 열화상 장치의 영상 처리 방법.
The method according to claim 13 or 14, after converting the RGB data to YUV,
An image resize process for outputting an image size according to user settings;
OSD insertion process for outputting text on images according to user settings; and
An image processing method of a thermal imaging device, further comprising converting a standard image output protocol into a standard image output protocol.
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