WO2019209025A1 - Method and apparatus for processing defective pixels in infrared thermal detector - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an infrared thermal detector, and more particularly, to a method and apparatus for processing a bad pixel of an infrared thermal detector.
- Thermal imaging system is a device that detects inherent radiant energy difference (temperature difference) emitted by an object and a background, and performs imaging through electrical signal processing. Since the energy wavelength band of the electromagnetic wave radiated by an object is mostly an infrared region, an infrared thermal detector which converts infrared rays radiated from an object with heat into an electrical signal is used. As an infrared thermal detector, a detector in the form of a read-out integrated circuit (ROIC), in which a number of detection elements are connected in a two-dimensional array such as an image sensor, is generally used.
- ROIC read-out integrated circuit
- Infrared thermal detectors are easy to acquire images even in the absence of light, so military surveillance equipment (night vision, observation glasses, etc.), fire control devices (scopes of sight, etc.), night surveillance, non-destructive testing or medical diagnosis of active electronic systems It is used for a purpose.
- infrared thermal detectors may partially have defective pixels that do not operate normally due to manufacturing process problems. However, treating them as defective products can increase the manufacturing cost, and therefore, detector manufacturers generally have problems with distribution of defective pixels. According to the classification of the detector is supplied.
- the bad pixels appear in the form of dots on the screen, the visibility of the thermal image is directly lowered.
- the general infrared detector is not high resolution, if a bad pixel is present, even if it is a small number, it can greatly affect the quality of the thermal image. Therefore, in using an infrared thermal detector, there is a need for a signal processing technique that accurately determines a position of a bad pixel and replaces the value of the bad pixel by using a normal pixel nearby.
- An object of the present invention is to provide a method and apparatus capable of accurately detecting and processing a bad pixel in an infrared thermal detector without using additional equipment.
- a method includes a method of processing a bad pixel of an infrared thermal detector, comprising: obtaining, by an apparatus, reference temperature source thermal image data for each pixel corresponding to the detection elements constituting the infrared thermal detector; Acquiring, by the device, additional temperature source thermal image data for each pixel; Calculating, by the device, reactivity for each pixel based on reference temperature source thermal image data and additional temperature source thermal image data acquired for each pixel; And extracting, by the device, a bad pixel based on the reactivity of each pixel.
- the calculating of the responsiveness for each pixel may include calculating the responsiveness based on an absolute value of a pixel-to-pixel difference between the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data.
- the reference temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal image detector in a state where the infrared thermal image detector is covered by a blocking member including a palm or a shutter, and the additional temperature source thermal image data includes a background as a detection target. And thermal image data obtained through the infrared thermal detector.
- the reference temperature source thermal image data is thermal image data acquired through the infrared thermal detector with a first background as a detection target
- the additional temperature source thermal image data is a target for detection of a second background different from the first background.
- the thermal image data may be obtained through the infrared thermal detector.
- At least one of the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data may be thermal image data accumulated in a temporal manner.
- the thermal data accumulated over time is, Where I (n; x, y) is thermal image data obtained by accumulating the output for each pixel (x, y) for n frames, and V denotes the output of the pixel. Indicates the weight.
- the extracting of the defective pixels may include calculating an absolute value of a difference between the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the neighboring pixels to determine whether the defective pixel is a bad pixel; Comparing the absolute value with a preset threshold; And determining that the current pixel is a bad pixel when the absolute value is greater than the threshold.
- the threshold value may be set based on a difference between an average value of reference temperature source thermal image data for each pixel and an average value of additional temperature source thermal image data for each pixel.
- the extracting of the defective pixel may include obtaining an average of responsiveness with respect to neighboring pixels of the current pixel to determine whether the defective pixel; Calculating an absolute value of a difference between an average of the reactivity of the current pixel and the reactivity of the neighboring pixels; Comparing the absolute value with a preset setting value; And determining that the current pixel is a bad pixel when the absolute value is greater than the set value.
- the set value may be a value set based on a standard deviation of responsiveness of the surrounding pixels and a sensitivity for determining a sensitivity of a bad pixel.
- the method may further include, after the extracting of the defective pixel, replacing the defective pixel by using a surrounding normal pixel.
- the acquiring of the reference temperature source thermal image data and the acquiring of the additional temperature source thermal image data may include the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data, respectively, while the equipment to which the infrared thermal image detector is applied moves. Can be obtained.
- the step of calculating the reactivity for each pixel and extracting the defective pixel may be performed when a difference between the average value of the obtained reference temperature source thermal image data and the average value of the additional temperature source thermal image data is greater than or equal to a preset value. Can be.
- an apparatus for processing a bad pixel of an infrared thermal detector comprising: an input / output unit configured to receive data acquired for each pixel corresponding to detection elements constituting the infrared thermal detector; And a processor connected to the input / output unit and configured to process defective pixels of the infrared thermal detector based on the input data, wherein the processor includes reference temperature source thermal image data and additional temperature for each pixel based on the input data. Acquiring original thermal image data, calculating reactivity of each pixel based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data, and extracting a defective pixel based on the reactivity of each pixel.
- the processor may be configured to calculate the reactivity based on an absolute value of a difference between the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data.
- the reference temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal detector in a state where the infrared thermal detector is covered with a palm or a shutter, and the additional temperature source thermal image data is the infrared thermal detector with a background as a detection object.
- the reference temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal detector using a first background as a detection target, and the additional temperature source thermal image data is different from the first background.
- the image may be thermal image data obtained through the infrared thermal detector using a second background as a detection object.
- At least one of the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data may be thermal image data accumulated in time, and the thermal image data accumulated in time may be Acquired based on the condition of, I (n; x, y) is the thermal image data accumulated for n frames of the output for each pixel (x, y), V denotes the output of the pixel, a is a weight Indicates.
- the processor may further include: a first method of determining that the current pixel is a bad pixel when an absolute value of a difference between a responsiveness of a current pixel and a reactivity of a neighboring pixel to determine whether the bad pixel is greater than a preset threshold; and A second method of determining that the current pixel is a bad pixel when the absolute value of the difference between the average of the reactivity of the neighboring pixels of the current pixel and the reactivity of the current pixel for determining whether the defective pixel is larger than a preset setting value. It may be configured to extract a bad pixel based on one of the methods.
- the apparatus may further include a memory configured to store the result of the bad pixel extraction by the processor for each pixel.
- the processor may be configured to replace the defective pixel by using the normal pixel around the pixel extracted as the defective pixel based on the extraction result stored in the memory.
- the defective pixel of the infrared thermal detector used in thermal imaging equipment can be easily detected without using a separate equipment such as a black body.
- a bad pixel can be easily detected and the detected bad pixel can be corrected.
- 1 is an exemplary view showing an image of a reactivity calculated using a reference temperature source and an additional temperature source in an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a bad pixel and a neighboring pixel according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG 3 is another exemplary view illustrating a bad pixel and a neighboring pixel according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a flowchart illustrating a bad pixel processing method according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a structural diagram of a bad pixel processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
- An infrared thermal detector used in thermal imaging equipment has a structure in which a plurality of detection elements are connected in a two-dimensional array such as an image sensor, and the detection elements convert an optical signal including infrared rays into an electrical signal and output the electrical signal.
- the output of this infrared thermal detector depends on the intensity of the infrared light, ie the temperature emitted by the object.
- the signal obtained by each detection element may be referred to as "thermal data”.
- the reactivity R for the infrared thermal detector may be used, and the reactivity R may be expressed as follows.
- (x, y) represents the position of each pixel (detection element)
- V represents the output of each pixel
- t represents the temperature.
- V H represents the output at high temperature (H)
- V C represents the output at low temperature (C).
- the pixel is a bad pixel due to disconnection.
- the reactivity of the pixel is significantly smaller than the reference value T ( Or if the responsiveness of the pixel is significantly greater than the reference value ( ), It is determined that the detection element is a bad pixel.
- a temperature source capable of producing high temperature (H) and low temperature (C) is required, and a black body is generally used.
- Blackbody is a special equipment that can generate the desired temperature source and can be used to calibrate the infrared thermal detector, but it is inconvenient to carry and is used only in the process of manufacturing thermal equipment.
- the main reason for the generation of defective pixels is that the IR thermal detector has an irregular response due to temperature change. Therefore, in order to effectively extract the defective pixels, the IR thermal detector has to use the reactivity.
- a defective pixel is accurately detected and corrected by calculating a reactivity of an infrared thermal detector without special equipment in an environment where a user operates the thermal imaging equipment.
- a reference temperature source in calculating the reactivity of the infrared thermal detector, two temperature sources, that is, a reference temperature source and an additional temperature source, are used. Reactivity is calculated using thermal image data for the additional temperature source (named "additional temperature source thermal image” for convenience of explanation)) and thermal image data for the additional temperature source.
- Infrared thermal detector may have uneven output of infrared thermal detector because the response of each pixel is different according to the change of ambient temperature. Correct it.
- a uniform temperature source must be supplied in front of the infrared thermal detector.
- portable thermal equipment such as sights and observation mirrors with infrared thermal detectors cover the front of the lens with a palm or use a shutter embedded in the thermal equipment.
- Human palms that can be used for non-uniformity correction have a constant temperature by body temperature.
- the shutter has a constant temperature by conduction of heat generated therein while the thermal imaging device is driven. Therefore, a temperature source (such as a human palm or a shutter) used to perform non-uniformity correction can be used as one temperature source necessary for calculating the reactivity of the infrared thermal detector.
- a temperature source used to perform non-uniformity correction is used as a reference temperature source, but is not necessarily limited thereto.
- Uniform thermal data (which may be thermal data used for non-uniformity correction) acquired through the infrared thermal detector while the infrared thermal detector is covered using a human palm or shutter, which is a temperature source used to perform non-uniformity correction, Used as reference temperature source thermal image data.
- the means for screening the infrared thermal detector may be referred to as a blocking member, and the blocking member may include other means besides a palm or a shutter.
- the scene includes a temperature source different from the reference temperature source.
- the thermal image data included in the background information is used as an additional temperature source.
- the thermal image data obtained through the infrared thermal detector with the background as a detection object while the infrared thermal detector is not covered by a palm or a shutter is used as the additional temperature source thermal image data.
- thermal image data for calculating reactivity is obtained using thermal image data accumulated during a set time.
- I (n; x, y) represents the result of accumulating the output for each pixel (x, y) for n frames
- V represents thermal data coming into the current input as the output of the pixel.
- a represents a weight for the input, which is a coefficient for suppressing unnecessary input.
- the thermal image data acquired through the infrared thermal detector is accumulated in time with the background as a detection object, thereby obtaining additional temperature source thermal image data.
- the reference temperature source thermal image data is selectively based on Equation 2, and data obtained by temporally accumulating thermal data acquired through the infrared thermal detector while covering the infrared thermal detector using a human palm or a shutter. May be used as reference temperature source thermal image data.
- the reactivity of each pixel is obtained by using the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data acquired for each pixel.
- the reactivity of each pixel of the infrared thermal detector, which is used for determining a bad pixel may be calculated according to the following equation.
- I R represents reference temperature source thermal image data
- I S represents additional temperature source thermal image data
- the reactivity R (x, y) of an arbitrary pixel (x, y) is based on the reference temperature source thermal image data I R (x, y) and the additional temperature source thermal image data I for the pixel. Calculated based on the difference of S (x, y)). Since the absolute value is taken in the calculation result, the order in which the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data are input in the reactivity calculation is not significant.
- the background information includes various temperature sources
- a problem may occur when determining a bad pixel thereafter. Since the responsiveness determines that the pixel having a sharp difference from the surrounding pixels is a bad pixel, when using background information without motion, the normal pixel may be misjudged in a portion having an edge or a rough texture. . Accordingly, in an exemplary embodiment of the present invention, thermal data is obtained while moving thermal equipment so that various temperature sources can be evenly mixed.
- the present invention is not necessarily limited thereto.
- 1 is an exemplary view showing an image of a reactivity calculated using a reference temperature source and an additional temperature source in an embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is an image of a reactivity calculated using reference temperature source thermal image data obtained by using a palm and additional temperature source image data, which is thermal image data (temporal accumulated thermal image data) acquired outdoors in the background.
- the additional temperature source thermal image data is obtained while the thermal image equipment is moved.
- a method of controlling a separate button on the thermal device may be used, or a motion sensor or a motion determination algorithm in an image may be used.
- the additional temperature source thermal data may be acquired when a separate button is operated, or the additional temperature source thermal data may be obtained when the thermal equipment is determined to be moved using a motion sensor or a motion determination algorithm. can do.
- reference temperature source thermal image data is obtained by using a temperature source used to perform non-uniformity correction as a reference temperature source, but a temperature source (for example, a palm or a shutter for performing non-uniformity correction) is obtained.
- the reference temperature source thermal image data can be obtained using the background information.
- the obtained background information should have a temperature source different from the background information of the additional temperature source.
- the thermal image data obtained through the infrared thermal detector as an object is used as the additional temperature source thermal image data.
- the reference temperature source thermal data may be obtained by moving the thermal equipment as well as the additional temperature source thermal data.
- the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data may be analyzed to extract defective pixels when the temperature difference is greater than or equal to a threshold value.
- the defective pixel is extracted using the reactivity calculated based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data obtained through various methods. For example, when the difference between the average value of the reference temperature source thermal image data for each pixel and the average value of the additional temperature source thermal image data for each pixel is greater than or equal to a set value, the bad pixel processing method according to an exemplary embodiment of the present disclosure may be performed.
- the conventional method using a black body was a method of extracting a pixel having a special response by using a distribution of reactivity for all the pixels because a temperature source having a uniform output is used.
- non-uniform thermal data may be received as an input. Therefore, since it is difficult to determine the presence or absence of defective pixels based on the distribution of all pixels, the defective pixels are determined using the surrounding pixels.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a bad pixel and a neighboring pixel according to an exemplary embodiment of the present invention.
- the hatched pixels around the bad pixels are peripheral pixels used for bad pixel extraction.
- the peripheral pixels are not limited to the range as illustrated in FIG. 2.
- an example of using pixels positioned up, down, left, and right around a certain pixel as a peripheral pixel will be described.
- whether an arbitrary pixel is a bad pixel is determined based on whether an absolute value of the difference between the reactivity of an arbitrary pixel and the reactivity of an adjacent pixel exceeds a preset threshold.
- the following equation may be used.
- p represents the responsiveness of the current pixel to determine the bad pixel
- p ' represents the responsiveness of the surrounding pixels.
- the reactivity is a reactivity calculated based on Equation 3 based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data.
- map (x, y) is an array for recording the presence or absence of bad pixels, and can be designated to display 1 for bad pixels and 0 for normal pixels.
- Equation 4 when the absolute value of the difference between the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the surrounding pixels is larger than the preset threshold T, the current pixel is determined to be a bad pixel, and map (x, y) is equal to "1". Has a value. If the absolute value of the difference between the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the surrounding pixels is less than or equal to the preset threshold T, the current pixel is determined to be a normal pixel, and map (x, y) has a value of "0".
- the threshold T may be a fixed value or may be an adaptively variable value.
- the difference between the average value of the reference temperature source thermal image data for each pixel and the average value of the additional temperature source thermal image data for each pixel may be set as a threshold value T.
- the threshold may be adaptively set according to the operating environment.
- the defective pixel may be determined using the average and the standard deviation of the surrounding pixels.
- the peripheral pixels may be pixels as shown in FIG. 3.
- FIG 3 is another exemplary view illustrating a bad pixel and a neighboring pixel according to an exemplary embodiment of the present invention.
- ⁇ represents the standard deviation of the reactivity of the surrounding pixels.
- ⁇ represents a constant for adjusting the sensitivity of the bad pixel judgment.
- Is called the setpoint based on the standard deviation.
- the absolute value of the difference between the average of the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the surrounding pixels is set based on the standard deviation of the responsiveness of the surrounding pixels. Greater than), the current pixel is determined to be a bad pixel and map (x, y) has a value of "1". The absolute value of the difference between the average of the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the surrounding pixels is determined based on the standard deviation of the responsiveness of the surrounding pixels. If less than or equal to), the current pixel is determined to be a normal pixel, and map (x, y) has a value of "0".
- peripheral pixels represent pixels that came in ahead of the current pixel in a real-time processing system that processes data sequentially, as illustrated in FIG. 3, but is not limited thereto. As illustrated in FIG. The pixels may be positioned up, down, left, and right.
- the defective pixels are extracted using the reactivity calculated based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data.
- the positions of the defective pixels may be stored in a memory, and the incoming pixels may be replaced with the normal pixels by using normal pixels nearby.
- the replacement of the bad pixel may be performed by using an average of surrounding normal pixels or by copying a representative value of the surroundings as it is.
- FIG. 4 is a flowchart illustrating a bad pixel processing method according to an exemplary embodiment of the present invention.
- thermal images of a reference temperature source are obtained for each pixel corresponding to the detection elements of the infrared thermal detector, and thermal data of an additional temperature source is obtained.
- S100, S110 thermal image data inputted to the infrared thermal detector while the infrared thermal detector is covered with a palm or a shutter is processed to obtain reference temperature source thermal data.
- the thermal image data acquired through the infrared thermal detector is accumulated in time with the background as a detection object to obtain additional temperature source thermal image data.
- the reactivity for each pixel is calculated based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data acquired for each pixel (S120).
- the reactivity for each pixel is an absolute value of the difference between the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data, based on Equation (3).
- the defective pixel is extracted using the pixel-by-pixel reactivity (S130).
- the absolute value of the difference between the reactivity of the current pixel and the reactivity of the neighboring pixel for determining whether the defective pixel is determined according to the first determination method is compared, and the current value is obtained when the absolute value of the difference is larger than the threshold value. It is determined that the pixel is a bad pixel.
- the absolute value of the difference between the average of the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the neighboring pixels may be set based on the standard deviation of the responsiveness of the peripheral pixels ( ), And the absolute value of the difference is based on the standard deviation of the If greater than), it is determined that the current pixel is a bad pixel.
- a process is performed on the pixel determined to be a bad pixel (S140).
- the defective pixels may be replaced by the surrounding normal pixels for data received through the infrared thermal detector.
- the value of the bad pixel may be replaced with the average value of the normal pixels in the periphery of the bad pixel, or the representative value of the normal pixels in the periphery.
- FIG. 5 is a structural diagram of a bad pixel processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
- the bad pixel processing apparatus 100 includes a processor 110, a memory 120, and an input / output unit 130.
- the processor 110 may be configured to implement the methods described with reference to FIGS. 1 through 4 above. For example, the processor 110 may acquire thermal image data for a reference temperature source and acquire thermal image data for an additional temperature source for each pixel corresponding to the detection elements of the infrared thermal detector.
- a reactivity calculation processor configured to calculate reactivity for each pixel based on reference temperature source thermal image data and additional temperature source thermal image data acquired for each pixel; a bad pixel extraction processor configured to extract bad pixels using pixel reactivity; It may include a bad pixel processing unit configured to perform a process for the pixel.
- the memory 120 is connected to the processor 110 and stores various information related to the operation of the processor 110.
- the memory 120 may store instructions for execution in the processor 110 or temporarily load the instructions from a storage device (not shown).
- the processor 110 may execute instructions stored or loaded in the memory 120.
- the processor 110 and the memory 120 may be connected to each other through a bus (not shown), and an input / output interface (not shown) may also be connected to the bus.
- the memory 120 may be configured to store a result (eg, map (x, y)) of determining whether the pixel is a bad pixel.
- the input / output unit 130 is configured to provide data output from the infrared thermal detector to the processor 110, and is configured to output a processing result of the processor 110.
- the input / output unit 130 may be configured to process an analog signal output from the infrared thermal detector and provide data corresponding to the digital signal to the processor 110.
- the input / output unit 130 may be configured to provide an input signal to the processor 110 according to an operation of a separate button installed in the thermal imaging apparatus to which the bad pixel processing apparatus according to the embodiment of the present invention is applied.
- the input / output unit 130 may include a motion sensor or may be configured to provide a signal from the motion sensor to the processor 110. In this case, when the signal according to the operation of the button provided through the input / output unit 130 or a signal from the motion sensor is input, the processor 110 determines that the device to which the infrared thermal detector is applied is moved based on the corresponding signal. Can be configured to perform bad pixel extraction and processing as described above.
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Abstract
Provided are a method and an apparatus for processing defective pixels in an infrared thermal detector. Reference temperature source thermal data is acquired for each pixel corresponding to detection elements forming the infrared thermal detector, additional temperature source thermal data is acquired for each pixel, and the reactivity of each pixel is calculated on the basis of the acquired reference temperature source thermal data and the acquired additional temperature source thermal data. In addition, defective pixels are extracted on the basis of the reactivity of each pixel.
Description
본 발명은 적외선 열상 검출기에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 적외선 열상 검출기의 불량 화소를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an infrared thermal detector, and more particularly, to a method and apparatus for processing a bad pixel of an infrared thermal detector.
열상 장비(thermal imaging system)는 물체와 배경이 방출하는 고유한 복사에너지 차이(온도 차이)를 검출하여 전기적 신호 처리를 하여 영상화하는 장치이다. 물체가 복사하는 전자파의 에너지 파장 대역은 대부분 적외선 영역이므로, 열을 가진 물체에서 방사하는 적외선을 전기적인 신호로 변환하는 적외선 열상 검출기가 이용된다. 적외선 열상 검출기로 이미지 센서와 같이 수많은 검출 소자가 2차원 배열로 연결된 구조인 ROIC(Read-Out Integrated Circuit) 형태의 검출기가 일반적으로 이용된다.Thermal imaging system is a device that detects inherent radiant energy difference (temperature difference) emitted by an object and a background, and performs imaging through electrical signal processing. Since the energy wavelength band of the electromagnetic wave radiated by an object is mostly an infrared region, an infrared thermal detector which converts infrared rays radiated from an object with heat into an electrical signal is used. As an infrared thermal detector, a detector in the form of a read-out integrated circuit (ROIC), in which a number of detection elements are connected in a two-dimensional array such as an image sensor, is generally used.
적외선 열상 검출기는 빛이 전혀 없는 상태에서도 영상 획득이 용이하여 군용 감시 장비(야간 투시경, 관측경 등)나 사격 통제 장치(조준경 등), 야간 감시, 작동 중인 전자 시스템의 비파괴검사 혹은 의료 진단 등 다양한 용도로 이용되고 있다. Infrared thermal detectors are easy to acquire images even in the absence of light, so military surveillance equipment (night vision, observation glasses, etc.), fire control devices (scopes of sight, etc.), night surveillance, non-destructive testing or medical diagnosis of active electronic systems It is used for a purpose.
한편, 적외선 열상 검출기는 제조 공정상의 문제로 정상적으로 동작하지 않는 불량 화소(defect pixel)가 부분적으로 존재할 수 있으나, 이것을 불량품으로 취급하면 제조 단가가 높아질 수 있기 때문에 검출기 제조사에서는 일반적으로 불량 화소의 분포에 따라 검출기의 등급을 구분하여 공급한다.On the other hand, infrared thermal detectors may partially have defective pixels that do not operate normally due to manufacturing process problems. However, treating them as defective products can increase the manufacturing cost, and therefore, detector manufacturers generally have problems with distribution of defective pixels. According to the classification of the detector is supplied.
불량 화소는 화면상에 점의 형태로 나타나기 때문에 열 영상의 시인성을 직접적으로 저하시킨다. 특히, 일반적인 적외선 검출기는 고해상도가 아니기 때문에 불량 화소가 존재한다면 그것이 소수일지라도 열 영상의 화질에는 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서 적외선 열상 검출기를 이용하는 데 있어서 불량 화소의 위치를 정확하게 판단하고 주변의 정상 화소를 이용하여 불량 화소의 값을 대체하는 신호처리 기술이 필요하다.Since the bad pixels appear in the form of dots on the screen, the visibility of the thermal image is directly lowered. In particular, since the general infrared detector is not high resolution, if a bad pixel is present, even if it is a small number, it can greatly affect the quality of the thermal image. Therefore, in using an infrared thermal detector, there is a need for a signal processing technique that accurately determines a position of a bad pixel and replaces the value of the bad pixel by using a normal pixel nearby.
운용 환경에서 불량 화소를 보정하기 위해 영상처리 기법을 이용하는 방법이 있다. 그 중 하나로 메디안 필터링을 이용하는 방법이 있으며, 이는 불량 화소를 효과적으로 처리할 수 있으나 영상이 전체적으로 흐릿해지는 단점이 있다. 또 다른 방법으로 입력으로 들어오는 영상에서 특징 정보를 추출하여 불량 화소를 판단하는 방법이 있으나, 이는 프로세싱이 복잡하고 정상적인 화소를 불량 화소로 잘못 판단하여 거짓긍정(false positive)의 문제를 초래할 수 있다. 이것은 전시 상황에서는 큰 문제를 야기할 수 있기 때문에 정확하게 불량 화소를 추출하는 방법이 필요하다.There is a method of using an image processing technique to correct defective pixels in an operating environment. One of them is a method using median filtering, which can effectively process bad pixels, but has a disadvantage of blurring the image as a whole. As another method, there is a method of determining a bad pixel by extracting feature information from an image coming into the input, but this may cause a problem of false positive due to complicated processing and incorrectly determining a normal pixel as a bad pixel. Since this can cause a big problem in the exhibition situation, a method of accurately extracting defective pixels is required.
관련 선행 기술로는 대한민국 등록 특허 제1007405호에 개시된 "열상 검출기의 화소 보정 장치 및 방법" 등이 있다. Related prior arts include "pixel correction apparatus and method of a thermal image detector" disclosed in Korean Patent No. 1007405.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 별도의 장비를 이용하지 않고도 적외선 열상 검출기에서 불량 화소를 정확하게 검출하여 처리할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and apparatus capable of accurately detecting and processing a bad pixel in an infrared thermal detector without using additional equipment.
본 발명의 특징에 따른 방법은, 적외선 열상 검출기의 불량 화소를 처리하는 방법으로서, 장치가, 상기 적외선 열상 검출기를 구성하는 검출 소자들에 대응하는 화소별로, 기준 온도원 열상 데이터를 획득하는 단계; 상기 장치가, 상기 화소별로 부가 온도원 열상 데이터를 획득하는 단계; 상기 장치가, 상기 화소별로 획득된 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 토대로 화소별 반응도를 계산하는 단계; 및 상기 장치가, 상기 화소별 반응도를 토대로 불량 화소를 추출하는 단계를 포함한다. A method according to an aspect of the present invention includes a method of processing a bad pixel of an infrared thermal detector, comprising: obtaining, by an apparatus, reference temperature source thermal image data for each pixel corresponding to the detection elements constituting the infrared thermal detector; Acquiring, by the device, additional temperature source thermal image data for each pixel; Calculating, by the device, reactivity for each pixel based on reference temperature source thermal image data and additional temperature source thermal image data acquired for each pixel; And extracting, by the device, a bad pixel based on the reactivity of each pixel.
상기 화소별 반응도를 계산하는 단계는, 상기 기준 온도원 열상 데이터와 상기 부가 온도원 열상 데이터의 화소별 차이의 절대값을 토대로 상기 반응도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. The calculating of the responsiveness for each pixel may include calculating the responsiveness based on an absolute value of a pixel-to-pixel difference between the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data.
상기 기준 온도원 열상 데이터는, 상기 적외선 열상 검출기를 손바닥이나 셔터를 포함하는 차단 부재로 가린 상태에서 상기 적외선 열상 검출기를 통해 획득되는 열상 데이터이고, 상기 부가 온도원 열상 데이터는, 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터일 수 있다. The reference temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal image detector in a state where the infrared thermal image detector is covered by a blocking member including a palm or a shutter, and the additional temperature source thermal image data includes a background as a detection target. And thermal image data obtained through the infrared thermal detector.
한편, 상기 기준 온도원 열상 데이터는, 제1 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터이고, 상기 부가 온도원 열상 데이터는, 상기 제1 배경과 다른 제2 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터일 수 있다. On the other hand, the reference temperature source thermal image data is thermal image data acquired through the infrared thermal detector with a first background as a detection target, and the additional temperature source thermal image data is a target for detection of a second background different from the first background. The thermal image data may be obtained through the infrared thermal detector.
상기 기준 온도원 열상 데이터와 상기 부가 온도원 열상 데이터 중 적어도 하나는 시간적으로 누적 처리된 열상 데이터일 수 있다. At least one of the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data may be thermal image data accumulated in a temporal manner.
상기 시간적으로 누적 처리된 열상 데이터는, 의 조건을 토대로 획득될 수 있으며, I(n;x,y)는 각 화소(x,y)에 대한 출력을 n개의 프레임 동안 누적한 열상 데이터이고, 상기 V는 화소의 출력을 나타내며, a는 가중치를 나타낸다. The thermal data accumulated over time is, Where I (n; x, y) is thermal image data obtained by accumulating the output for each pixel (x, y) for n frames, and V denotes the output of the pixel. Indicates the weight.
한편, 상기 불량 화소를 추출하는 단계는, 불량 화소인지를 판단하기 위한 현재 화소의 반응도와 주변 화소의 반응도의 차이의 절대값을 계산하는 단계; 상기 절대값과 미리 설정된 임계치를 비교하는 단계; 및 상기 절대값이 상기 임계치보다 큰 경우에 상기 현재 화소가 불량 화소인 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. The extracting of the defective pixels may include calculating an absolute value of a difference between the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the neighboring pixels to determine whether the defective pixel is a bad pixel; Comparing the absolute value with a preset threshold; And determining that the current pixel is a bad pixel when the absolute value is greater than the threshold.
상기 임계치는, 화소별 기준 온도원 열상 데이터들의 평균값과, 화소별 부가 온도원 열상 데이터들의 평균값의 차이를 토대로 설정될 수 있다. The threshold value may be set based on a difference between an average value of reference temperature source thermal image data for each pixel and an average value of additional temperature source thermal image data for each pixel.
상기 불량 화소를 추출하는 단계는, 불량 화소인지를 판단하기 위한 현재 화소의 주변 화소들에 대한 반응도의 평균을 획득하는 단계; 상기 현재 화소의 반응도와 상기 주변 화소들의 반응도의 평균의 차이의 절대값을 계산하는 단계; 상기 절대값과 미리 설정된 설정값을 비교하는 단계; 및 상기 절대값이 상기 설정값보다 큰 경우에 상기 현재 화소가 불량 화소인 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. The extracting of the defective pixel may include obtaining an average of responsiveness with respect to neighboring pixels of the current pixel to determine whether the defective pixel; Calculating an absolute value of a difference between an average of the reactivity of the current pixel and the reactivity of the neighboring pixels; Comparing the absolute value with a preset setting value; And determining that the current pixel is a bad pixel when the absolute value is greater than the set value.
상기 설정값은 상기 주변 화소들의 반응도의 표준편차와 불량 화소 판단의 민감도를 조절하기 위한 상수를 토대로 설정된 값일 수 있다. The set value may be a value set based on a standard deviation of responsiveness of the surrounding pixels and a sensitivity for determining a sensitivity of a bad pixel.
상기 방법은, 상기 불량 화소를 추출하는 단계 이후에, 주변의 정상 화소를 이용하여 상기 불량 화소를 대체하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include, after the extracting of the defective pixel, replacing the defective pixel by using a surrounding normal pixel.
상기 기준 온도원 열상 데이터를 획득하는 단계와 상기 부가 온도원 열상 데이터를 획득하는 단계는, 상기 적외선 열상 검출기가 적용되는 장비가 움직이는 상태에서 상기 기준 온도원 열상 데이터 및 상기 부가 온도원 열상 데이터를 각각 획득할 수 있다. The acquiring of the reference temperature source thermal image data and the acquiring of the additional temperature source thermal image data may include the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data, respectively, while the equipment to which the infrared thermal image detector is applied moves. Can be obtained.
상기 화소별 반응도를 계산하는 단계 및 상기 불량 화소를 추출하는 단계는, 상기 획득되는 기준 온도원 열상 데이터의 평균값과, 상기 부가 온도원 열상 데이터의 평균값의 차이가 미리 설정된 값 이상일 경우에, 수행될 수 있다. The step of calculating the reactivity for each pixel and extracting the defective pixel may be performed when a difference between the average value of the obtained reference temperature source thermal image data and the average value of the additional temperature source thermal image data is greater than or equal to a preset value. Can be.
본 발명의 다른 특징에 따른 장치는, 적외선 열상 검출기의 불량 화소를 처리하는 장치로서, 상기 적외선 열상 검출기를 구성하는 검출 소자들에 대응하는 화소별로 획득되는 데이터를 입력받도록 구성된 입출력부; 및 상기 입출력부와 연결되고, 상기 입력되는 데이터를 토대로 상기 적외선 열상 검출기의 불량 화소를 처리하도록 구성된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는 상기 입력되는 데이터를 토대로 상기 화소별로 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 획득하며, 상기 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 토대로 화소별 반응도를 계산하고, 상기 화소별 반응도를 토대로 불량 화소를 추출하도록 구성된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for processing a bad pixel of an infrared thermal detector, comprising: an input / output unit configured to receive data acquired for each pixel corresponding to detection elements constituting the infrared thermal detector; And a processor connected to the input / output unit and configured to process defective pixels of the infrared thermal detector based on the input data, wherein the processor includes reference temperature source thermal image data and additional temperature for each pixel based on the input data. Acquiring original thermal image data, calculating reactivity of each pixel based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data, and extracting a defective pixel based on the reactivity of each pixel.
상기 프로세서는, 상기 기준 온도원 열상 데이터와 상기 부가 온도원 열상 데이터의 차이의 절대값을 토대로 상기 반응도를 계산하도록 구성될 수 있다. The processor may be configured to calculate the reactivity based on an absolute value of a difference between the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data.
상기 기준 온도원 열상 데이터는, 상기 적외선 열상 검출기를 손바닥이나 셔터로 가린 상태에서 상기 적외선 열상 검출기를 통해 획득되는 열상 데이터이고, 상기 부가 온도원 열상 데이터는, 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터이거나, 상기 기준 온도원 열상 데이터는, 제1 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터이며, 상기 부가 온도원 열상 데이터는, 상기 제1 배경과 다른 제2 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터일 수 있다. The reference temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal detector in a state where the infrared thermal detector is covered with a palm or a shutter, and the additional temperature source thermal image data is the infrared thermal detector with a background as a detection object. Or the reference temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal detector using a first background as a detection target, and the additional temperature source thermal image data is different from the first background. The image may be thermal image data obtained through the infrared thermal detector using a second background as a detection object.
상기 기준 온도원 열상 데이터와 상기 부가 온도원 열상 데이터 중 적어도 하나는 시간적으로 누적 처리된 열상 데이터일 수 있으며, 상기 시간적으로 누적 처리된 열상 데이터는, 의 조건을 토대로 획득되며, I(n;x,y)는 각 화소(x,y)에 대한 출력을 n개의 프레임 동안 누적한 열상 데이터이고, 상기 V는 화소의 출력을 나타내며, a는 가중치를 나타낸다. At least one of the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data may be thermal image data accumulated in time, and the thermal image data accumulated in time may be Acquired based on the condition of, I (n; x, y) is the thermal image data accumulated for n frames of the output for each pixel (x, y), V denotes the output of the pixel, a is a weight Indicates.
상기 프로세서는, 불량 화소인지를 판단하기 위한 현재 화소의 반응도와 주변 화소의 반응도의 차이의 절대값이, 미리 설정된 임계치보다 큰 경우에 상기 현재 화소가 불량 화소인 것으로 판단하는 제1 방법, 그리고 상기 불량 화소인지를 판단하기 위한 현재 화소의 주변 화소들의 반응도의 평균과 상기 현재 화소의 반응도의 차이의 절대값이, 미리 설정된 설정값보다 큰 경우에 상기 현재 화소가 불량 화소인 것으로 판단하는 제2 방법 중 하나의 방법을 토대로 불량 화소를 추출하도록 구성될 수 있다. The processor may further include: a first method of determining that the current pixel is a bad pixel when an absolute value of a difference between a responsiveness of a current pixel and a reactivity of a neighboring pixel to determine whether the bad pixel is greater than a preset threshold; and A second method of determining that the current pixel is a bad pixel when the absolute value of the difference between the average of the reactivity of the neighboring pixels of the current pixel and the reactivity of the current pixel for determining whether the defective pixel is larger than a preset setting value. It may be configured to extract a bad pixel based on one of the methods.
상기 장치는, 상기 프로세서에 의한 불량 화소 추출 결과를 화소별로 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 추출 결과를 토대로, 불량 화소로 추출된 화소의 주변의 정상 화소를 이용하여 상기 불량 화소를 대체하도록 구성될 수 있다. The apparatus may further include a memory configured to store the result of the bad pixel extraction by the processor for each pixel. In this case, the processor may be configured to replace the defective pixel by using the normal pixel around the pixel extracted as the defective pixel based on the extraction result stored in the memory.
본 발명의 실시 예에 따르면, 열상 장비 등에 사용되는 적외선 열상 검출기의 불량 화소를 흑체(black body) 등의 별도의 장비를 사용하지 않고도 용이하게 검출할 수 있다. 특히, 적외선 열상 검출기가 운용되는 환경에서 용이하게 불량 화소를 검출하고, 검출된 불량 화소를 보정할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the defective pixel of the infrared thermal detector used in thermal imaging equipment can be easily detected without using a separate equipment such as a black body. In particular, in the environment in which the infrared thermal detector is operated, a bad pixel can be easily detected and the detected bad pixel can be corrected.
도 1은 본 발명의 실시 예에서, 기준 온도원과 부가 온도원을 이용하여 계산한 반응도를 영상화한 것을 나타낸 예시도이다. 1 is an exemplary view showing an image of a reactivity calculated using a reference temperature source and an additional temperature source in an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소와 그 주변 화소를 나타낸 예시도이다. 2 is a diagram illustrating a bad pixel and a neighboring pixel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소와 그 주변 화소를 나타낸 다른 예시도이다. 3 is another exemplary view illustrating a bad pixel and a neighboring pixel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소 처리 방법의 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a bad pixel processing method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소 처리 장치의 구조도이다.5 is a structural diagram of a bad pixel processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 적외선 열상 검출기의 불량 화소 처리 방법 및 장치에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method and apparatus for processing a bad pixel of an infrared thermal detector according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
열상 장비에 이용되는 적외선 열상 검출기는 이미지 센서와 같이 다수의 검출 소자가 2차원 배열로 연결된 구조로 이루어지며, 검출 소자는 입력되는 적외선을 포함하는 광 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력한다. 이러한 적외선 열상 검출기의 출력은 적외선의 세기, 즉 물체에서 방사하는 온도에 따라 달라진다. 각 검출 소자에 의해 획득되는 신호를 "열상 데이터"라고 명명할 수 있다. An infrared thermal detector used in thermal imaging equipment has a structure in which a plurality of detection elements are connected in a two-dimensional array such as an image sensor, and the detection elements convert an optical signal including infrared rays into an electrical signal and output the electrical signal. The output of this infrared thermal detector depends on the intensity of the infrared light, ie the temperature emitted by the object. The signal obtained by each detection element may be referred to as "thermal data".
불량 화소의 여부를 판단하기 위해, 적외선 열상 검출기에 대한 반응도 R이 이용될 수 있으며, 반응도 R은 다음과 같이 나타낼 수 있다. In order to determine whether there are defective pixels, the reactivity R for the infrared thermal detector may be used, and the reactivity R may be expressed as follows.
여기서, (x, y)는 각 화소(검출 소자)의 위치를 나타내며, V는 각 화소의 출력을 나타내며, t는 온도를 나타낸다. 특히, VH는 고온(H)에서의 출력을 나타내고, VC는 저온(C)에서의 출력을 나타낸다.Here, (x, y) represents the position of each pixel (detection element), V represents the output of each pixel, and t represents the temperature. In particular, V H represents the output at high temperature (H), and V C represents the output at low temperature (C).
위와 같은 수학식 1을 토대로 계산되는, 적외선 열상 검출기의 임의 화소의 반응도 R을 토대로 해당 화소가 불량 화소인지의 여부를 판단할 수 있다. Based on the response R of any pixel of the infrared thermal detector calculated based on Equation 1 above, it may be determined whether the pixel is a bad pixel.
예를 들어, 인 경우에는 화소가 단선으로 인해 불량 화소가 된 것으로 판단한다. 또한, 화소의 반응도가 기준치(T)보다 현저하게 작은 경우() 또는, 화소의 반응도가 기준치보다 현저하게 큰 경우()에, 해당 검출 소자가 불량 화소인 것으로 판단한다. E.g, In this case, it is determined that the pixel is a bad pixel due to disconnection. In addition, when the reactivity of the pixel is significantly smaller than the reference value T ( Or if the responsiveness of the pixel is significantly greater than the reference value ( ), It is determined that the detection element is a bad pixel.
각 화소의 반응도를 구하기 위해서는 고온(H)과 저온(C)을 낼 수 있는 온도원이 필요하며, 일반적으로 흑체를 이용한다. 흑체는 원하는 온도원을 생성할 수 있는 특수 장비로 적외선 열상 검출기를 보정하는 데에 활용될 수 있지만, 휴대가 불편하여 열상 장비를 제조하는 공정 과정에서만 이용된다. In order to obtain the reactivity of each pixel, a temperature source capable of producing high temperature (H) and low temperature (C) is required, and a black body is generally used. Blackbody is a special equipment that can generate the desired temperature source and can be used to calibrate the infrared thermal detector, but it is inconvenient to carry and is used only in the process of manufacturing thermal equipment.
그러나 군에서 이용하는 조준경이나 휴대용 관측경과 같이 외부로부터 충격을 받을 수 있는 장비들은 제조 공정에서 불량 화소를 추출했다 하더라도 장비 운용 중 외부의 충격으로 인해 추가적인 불량 화소가 발생할 수 있다. 따라서 운용 환경에서 특수 장비를 이용하지 않고도 이용자가 불량 화소를 보정할 수 있도록 하는 기능이 필요하다.However, devices that may be impacted from the outside, such as sights and portable observation mirrors used in the military, may generate additional bad pixels due to external impacts during the operation of the equipment even if bad pixels are extracted in the manufacturing process. Therefore, there is a need for a function that allows a user to correct defective pixels without using special equipment in an operating environment.
불량 화소가 발생하는 주된 원인은 온도 변화에 따른 적외선 열상 검출기의 반응이 불규칙한 데에 있기 때문에, 불량 화소를 효과적으로 추출하기 위해서는 적외선 열상 검출기의 반응도를 이용해야 한다. The main reason for the generation of defective pixels is that the IR thermal detector has an irregular response due to temperature change. Therefore, in order to effectively extract the defective pixels, the IR thermal detector has to use the reactivity.
본 발명의 실시 예에서는 이용자가 열상 장비를 운용하는 환경에서 특수적인 장비 없이 적외선 열상 검출기의 반응도를 계산하여 정확하게 불량 화소를 검출하고 보정한다. In an exemplary embodiment of the present invention, a defective pixel is accurately detected and corrected by calculating a reactivity of an infrared thermal detector without special equipment in an environment where a user operates the thermal imaging equipment.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에서는 적외선 열상 검출기의 반응도를 계산하는데 있어서, 2개의 온도원 즉, 기준 온도원과 부가 온도원을 이용하고, 기준 온도원에 대한 열상 데이터(설명의 편의상 "기준 온도원 열상 데이터"라고 명명함)와 부가 온도원에 대한 열상 데이터(설명의 편의상 "부가 온도원 열상 데이터"라고 명명함)를 이용하여 반응도를 계산한다. To this end, in the embodiment of the present invention, in calculating the reactivity of the infrared thermal detector, two temperature sources, that is, a reference temperature source and an additional temperature source, are used. Reactivity is calculated using thermal image data for the additional temperature source (named "additional temperature source thermal image" for convenience of explanation)) and thermal image data for the additional temperature source.
적외선 열상 검출기는 주변의 온도 변화에 따라 각 화소의 응답이 달라져 적외선 열상 검출기의 출력이 고르지 않을 수 있기 때문에, 화질이 열화될 때마다 이용자가 불균일 보정 기능을 수행하여 적외선 열상 검출기의 출력을 균일하게 보정한다. 불균일 보정을 수행하기 위해 적외선 열상 검출기 앞에 균일한 온도원을 공급해야 한다. 이를 위해 적외선 열상 검출기가 적용된 조준경이나 관측경 등의 휴대용 열상 장비에서는 렌즈 앞부분을 손바닥으로 덮거나 열상 장비에 내장된 셔터를 이용한다. 불균일 보정에 이용될 수 있는 인간의 손바닥은 체온에 의해 일정한 온도를 지니고 있다. 또한, 셔터는 열상 장비가 구동하면서 내부에서 발생되는 열의 전도에 의해 일정한 온도를 지니고 있다. 따라서 불균일 보정을 수행하기 위해 이용되는 온도원(인간의 손바닥 또는 셔터 등)을, 적외선 열상 검출기의 반응도를 계산하는 데에 필요한 하나의 온도원으로 이용할 수 있다. Infrared thermal detector may have uneven output of infrared thermal detector because the response of each pixel is different according to the change of ambient temperature. Correct it. In order to perform non-uniformity correction, a uniform temperature source must be supplied in front of the infrared thermal detector. To do this, portable thermal equipment such as sights and observation mirrors with infrared thermal detectors cover the front of the lens with a palm or use a shutter embedded in the thermal equipment. Human palms that can be used for non-uniformity correction have a constant temperature by body temperature. In addition, the shutter has a constant temperature by conduction of heat generated therein while the thermal imaging device is driven. Therefore, a temperature source (such as a human palm or a shutter) used to perform non-uniformity correction can be used as one temperature source necessary for calculating the reactivity of the infrared thermal detector.
본 발명의 실시 예에서는 불균일 보정을 수행하기 위해 이용되는 온도원을 기준 온도원으로 이용하는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 불균일 보정을 수행하기 위해 이용되는 온도원인 인간의 손바닥이나 셔터를 이용하여 적외선 열상 검출기를 가린 상태에서 적외선 열상 검출기를 통하여 획득한 균일한 열상 데이터(불균일 보정에 이용된 열상 데이터일 수 있음)가, 기준 온도원 열상 데이터로 사용된다. 적외선 열상 검출기를 가리는 수단을 차단 부재라고 명명할 수 있으며, 차단 부재는 손바닥이나 셔터 이외에도, 다른 수단을 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, a temperature source used to perform non-uniformity correction is used as a reference temperature source, but is not necessarily limited thereto. Uniform thermal data (which may be thermal data used for non-uniformity correction) acquired through the infrared thermal detector while the infrared thermal detector is covered using a human palm or shutter, which is a temperature source used to perform non-uniformity correction, Used as reference temperature source thermal image data. The means for screening the infrared thermal detector may be referred to as a blocking member, and the blocking member may include other means besides a palm or a shutter.
적외선 열상 검출기가 적용된 열상 장비가 운용되는 환경 온도는 인간의 체온이나 열상 장비의 내부 온도와 차이가 있기 때문에, 배경(scene)에는 기준 온도원과 다른 온도원을 포함하고 있다. 본 발명의 실시 예에서는 배경 정보에 포함된 열상 데이터를 부가 온도원으로 이용한다. 적외선 열상 검출기를 손바닥이나 셔터 등으로 가리지 않은 상태에서 배경을 검출 대상으로 하여 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터가, 부가 온도원 열상 데이터로 사용된다. Since the environmental temperature at which the thermal imaging equipment to which the infrared thermal detector is applied is different from the human body temperature or the internal temperature of the thermal imaging equipment, the scene includes a temperature source different from the reference temperature source. In an embodiment of the present invention, the thermal image data included in the background information is used as an additional temperature source. The thermal image data obtained through the infrared thermal detector with the background as a detection object while the infrared thermal detector is not covered by a palm or a shutter is used as the additional temperature source thermal image data.
본 발명의 실시 예에서는 설정 시간 동안 누적된 열상 데이터를 이용하여 반응도를 계산하기 위한 열상 데이터를 획득한다. In an embodiment of the present invention, thermal image data for calculating reactivity is obtained using thermal image data accumulated during a set time.
열상 데이터를 시간적으로 누적하기 위한 수식은 다음과 같다. The formula for accumulating thermal data in time is as follows.
여기서, I(n;x,y)는 각 화소(x,y)에 대한 출력을 n개의 프레임 동안 누적한 결과를 나타내며, V는 화소의 출력으로 현재 입력으로 들어오는 열상 데이터를 나타낸다. 또한, a는 입력에 대한 가중치를 나타내며, 이는 불필요한 입력을 억제하기 위한 계수이다. 한편, 기준 온도원 열상 데이터 획득시에도, 위의 수학식 2를 토대로 설정 프레임 동안 누적된 결과를 이용할 수 있다. Here, I (n; x, y) represents the result of accumulating the output for each pixel (x, y) for n frames, and V represents thermal data coming into the current input as the output of the pixel. In addition, a represents a weight for the input, which is a coefficient for suppressing unnecessary input. Meanwhile, when acquiring reference temperature source thermal image data, the cumulative result may be used during the setting frame based on Equation 2 above.
이러한 수학식 2를 토대로, 배경을 검출 대상으로 하여 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터를 시간적으로 누적하여, 부가 온도원 열상 데이터를 획득할 수 있다. Based on Equation 2, the thermal image data acquired through the infrared thermal detector is accumulated in time with the background as a detection object, thereby obtaining additional temperature source thermal image data.
본 발명의 실시 예에서 기준 온도원 열상 데이터는 선택적으로 수학식 2를 토대로, 인간의 손바닥이나 셔터를 이용하여 적외선 열상 검출기를 가린 상태에서 적외선 열상 검출기를 통하여 획득한 열상 데이터를 시간적으로 누적한 데이터를 기준 온도원 열상 데이터로 사용할 수도 있다. In the exemplary embodiment of the present invention, the reference temperature source thermal image data is selectively based on Equation 2, and data obtained by temporally accumulating thermal data acquired through the infrared thermal detector while covering the infrared thermal detector using a human palm or a shutter. May be used as reference temperature source thermal image data.
본 발명의 실시 예에서는 각 화소별로 획득한 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 이용하여, 각 화소의 반응도를 구한다. 본 발명의 실시 예에서 불량 화소 판단을 위해 사용되는, 적외선 열상 검출기의 각 화소의 반응도는 다음과 같은 수식에 따라 계산될 수 있다. In an exemplary embodiment of the present invention, the reactivity of each pixel is obtained by using the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data acquired for each pixel. In an embodiment of the present invention, the reactivity of each pixel of the infrared thermal detector, which is used for determining a bad pixel, may be calculated according to the following equation.
여기서, I
R은 기준 온도원 열상 데이터를 나타내며, I
S는 부가 온도원 열상 데이터를 나타낸다.Here, I R represents reference temperature source thermal image data, and I S represents additional temperature source thermal image data.
본 발명의 실시 예에 따른 임의 화소(x, y)에 대한 반응도 R(x, y)은 해당 화소에 대한 기준 온도원 열상 데이터(I
R(x, y))와 부가 온도원 열상 데이터(I
S(x, y))의 차이를 토대로 계산된다. 계산 결과에 절대값을 취했기 때문에, 반응도 계산시 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터가 입력되는 순서는 큰 의미가 없다.The reactivity R (x, y) of an arbitrary pixel (x, y) according to an exemplary embodiment of the present invention is based on the reference temperature source thermal image data I R (x, y) and the additional temperature source thermal image data I for the pixel. Calculated based on the difference of S (x, y)). Since the absolute value is taken in the calculation result, the order in which the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data are input in the reactivity calculation is not significant.
한편, 배경 정보는 다양한 온도원을 포함하기 때문에 기준 온도원과 유사한 온도원이 포함될 경우 이후 불량 화소 판단시 문제가 발생할 수 있다. 반응도가 주변 화소와 급격한 차이가 있는 화소를 불량 화소로 판단하기 때문에, 움직임이 없는 배경 정보를 이용할 경우 에지(edge)나 거친 텍스처(texture)를 갖는 부분에서 정상 화소를 불량 화소로 오판할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 다양한 온도원이 고르게 혼합될 수 있도록 열상 장비를 움직이는 상태에서 열상 데이터를 획득한다. 그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. On the other hand, since the background information includes various temperature sources, when a temperature source similar to the reference temperature source is included, a problem may occur when determining a bad pixel thereafter. Since the responsiveness determines that the pixel having a sharp difference from the surrounding pixels is a bad pixel, when using background information without motion, the normal pixel may be misjudged in a portion having an edge or a rough texture. . Accordingly, in an exemplary embodiment of the present invention, thermal data is obtained while moving thermal equipment so that various temperature sources can be evenly mixed. However, the present invention is not necessarily limited thereto.
도 1은 본 발명의 실시 예에서, 기준 온도원과 부가 온도원을 이용하여 계산한 반응도를 영상화한 것을 나타낸 예시도이다. 1 is an exemplary view showing an image of a reactivity calculated using a reference temperature source and an additional temperature source in an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 1은 손바닥을 이용하여 얻은 기준 온도원 열상 데이터와 실외를 배경으로 획득한 열상 데이터(시간적으로 누적한 열상 데이터)인 부가 온도원 영상 데이터를 이용하여 계산한 반응도를 영상화한 것이다. In detail, FIG. 1 is an image of a reactivity calculated using reference temperature source thermal image data obtained by using a palm and additional temperature source image data, which is thermal image data (temporal accumulated thermal image data) acquired outdoors in the background.
첨부한 도 1의 (a)에서와 같이, 열상 장비의 움직임이 없는 경우에 다양한 물체들에 의해 강한 에지 성분들이 발생되는 반면, 도 1의 (b)에서와 같이 열상 장비의 움직임이 있는 경우에 열상 데이터는 에지 부분이 흐릿하게 되어 불량 화소 검출에 용이한 정보가 될 수 있다.As shown in (a) of FIG. 1, strong edge components are generated by various objects when there is no movement of the thermal equipment, whereas when there is movement of the thermal equipment as shown in FIG. Thermal image data may become information that is easy to detect a bad pixel because the edge portion is blurred.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 열상 장비를 움직이는 상태에서 부가 온도원 열상 데이터를 획득한다. 이를 위해, 열상 장비에 별도의 버튼을 두어 컨트롤하는 방법을 이용하거나, 움직임 센서나 영상내 움직임 판단 알고리즘 등을 이용할 수 있다. 예를 들어, 별도의 버튼이 동작하는 경우에 부가 온도원 열상 데이터를 획득하거나, 또는 움직임 감지 센서나 움직임 판단 알고리즘을 이용하여, 열상 장비가 움직이는 것으로 판단되는 경우에, 부가 온도원 열상 데이터를 획득할 수 있다. Therefore, in the embodiment of the present invention, the additional temperature source thermal image data is obtained while the thermal image equipment is moved. To this end, a method of controlling a separate button on the thermal device may be used, or a motion sensor or a motion determination algorithm in an image may be used. For example, the additional temperature source thermal data may be acquired when a separate button is operated, or the additional temperature source thermal data may be obtained when the thermal equipment is determined to be moved using a motion sensor or a motion determination algorithm. can do.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 불균일 보정을 수행하기 위해 이용되는 온도원을 기준 온도원으로 이용하여 기준 온도원 열상 데이터를 획득하였으나, 불균일 보정을 수행하기 위한 온도원(예를 들어, 손바닥이나 셔터 등)을 이용할 수 없는 경우, 배경 정보를 이용하여 기준 온도원 열상 데이터를 획득할 수 있다. 이때, 획득한 배경 정보는 부가 온도원의 배경 정보와 다른 온도원을 가져야 한다. 예를 들어, 제1 배경(예를 들어, 실내)를 검출 대상으로 하여 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터를 기준 온도원 열상 데이터로 사용하고, 제2 배경(예를 들어, 실외)를 검출 대상으로 하여 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터를 부가 온도원 열상 데이터로 사용한다. 이러한 경우, 부가 온도원 열상 데이터와 마찬가지로 기준 온도원 열상 데이터도 열상 장비를 움직이며 획득할 수 있다. Meanwhile, in the exemplary embodiment of the present invention, reference temperature source thermal image data is obtained by using a temperature source used to perform non-uniformity correction as a reference temperature source, but a temperature source (for example, a palm or a shutter for performing non-uniformity correction) is obtained. Etc.), the reference temperature source thermal image data can be obtained using the background information. In this case, the obtained background information should have a temperature source different from the background information of the additional temperature source. For example, using the thermal image data acquired through the infrared thermal detector as a reference temperature source thermal image data using the first background (for example, indoor) as a detection target, and detecting the second background (for example, outdoor). The thermal image data obtained through the infrared thermal detector as an object is used as the additional temperature source thermal image data. In this case, the reference temperature source thermal data may be obtained by moving the thermal equipment as well as the additional temperature source thermal data.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 분석하여, 그 온도차가 임계치 이상인 경우에 불량 화소를 추출할 수도 있다. In an embodiment of the present invention, the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data may be analyzed to extract defective pixels when the temperature difference is greater than or equal to a threshold value.
본 발명의 실시 예에서는 위에 기술된 바와 같이, 다양한 방법을 통하여 획득되는 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 토대로 계산된 반응도를 이용하여 불량 화소를 추출한다. 예를 들어, 화소별 기준 온도원 열상 데이터의 평균값과, 화소별 부가 온도원 열상 데이터의 평균값의 차이가 설정된 값 이상일 경우에, 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소 처리 방법이 수행될 수 있다. As described above, the defective pixel is extracted using the reactivity calculated based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data obtained through various methods. For example, when the difference between the average value of the reference temperature source thermal image data for each pixel and the average value of the additional temperature source thermal image data for each pixel is greater than or equal to a set value, the bad pixel processing method according to an exemplary embodiment of the present disclosure may be performed.
한편, 기존에 흑체를 이용한 방법은 균일한 출력을 갖는 온도원을 이용했기 때문에 전체 화소에 대한 반응도의 분포를 이용하여 특수한 반응을 보이는 화소를 추출하는 방식이었다. On the other hand, the conventional method using a black body was a method of extracting a pixel having a special response by using a distribution of reactivity for all the pixels because a temperature source having a uniform output is used.
본 발명의 실시 예에서는 배경 정보를 이용하기 때문에, 도 1에 예시된 바와 같이, 균일하지 않은 열상 데이터를 입력으로 받을 수 있다. 따라서 전체 화소에 대한 분포로 불량 화소의 존재 유무를 판단하기 어렵기 때문에 주변 화소를 이용하여 불량 화소를 판단한다.Since the embodiment uses background information, as illustrated in FIG. 1, non-uniform thermal data may be received as an input. Therefore, since it is difficult to determine the presence or absence of defective pixels based on the distribution of all pixels, the defective pixels are determined using the surrounding pixels.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소와 그 주변 화소를 나타낸 예시도이다. 2 is a diagram illustrating a bad pixel and a neighboring pixel according to an exemplary embodiment of the present invention.
불량 화소 주변의 빗금친 화소가 불량 화소 추출에 이용되는 주변 화소이다. 주변 화소는 도 2에 예시된 바와 같은 범위에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시 예에서는 계산량이 증가를 고려하여, 임의 화소를 중심으로 상하 좌우에 위치한 화소들을 주변 화소로 이용하는 것을 예로 들어서 설명한다. The hatched pixels around the bad pixels are peripheral pixels used for bad pixel extraction. The peripheral pixels are not limited to the range as illustrated in FIG. 2. In an exemplary embodiment of the present invention, in consideration of an increase in the amount of calculation, an example of using pixels positioned up, down, left, and right around a certain pixel as a peripheral pixel will be described.
본 발명의 실시 예에서는 임의 화소의 반응도와 주변 화소의 반응도의 차이의 절대값이 미리 설정된 임계치를 초과하는 지의 여부를 토대로, 해당 임의 화소가 불량 화소인지의 여부를 판단한다. 이를 위하여, 다음과 같은 수식을 이용할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, whether an arbitrary pixel is a bad pixel is determined based on whether an absolute value of the difference between the reactivity of an arbitrary pixel and the reactivity of an adjacent pixel exceeds a preset threshold. To this end, the following equation may be used.
여기서, p는 불량 화소 판단을 위한 현재 화소의 반응도를 나타내며, p'는 주변 화소의 반응도를 나타낸다. 반응도는 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 토대로 수학식 3을 토대로 계산된 반응도이다. Here, p represents the responsiveness of the current pixel to determine the bad pixel, p 'represents the responsiveness of the surrounding pixels. The reactivity is a reactivity calculated based on Equation 3 based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data.
map(x,y)는 불량 화소의 유무를 기록하기 위한 배열이며, 불량 화소이면 1을, 정상 화소이면 0을 표시하도록 지정할 수 있다. 수학식 4를 토대로, 현재의 화소의 반응도와 주변 화소의 반응도의 차이의 절대값이 미리 설정된 임계치(T)보다 큰 경우 현재 화소가 불량 화소로 판단되어 map(x,y)는 "1"의 값을 가진다. 현재의 화소의 반응도와 주변 화소의 반응도의 차이의 절대값이 미리 설정된 임계치(T)보다 작거나 같은 경우 현재 화소가 정상 화소로 판단되어 map(x,y)는 "0"의 값을 가진다. map (x, y) is an array for recording the presence or absence of bad pixels, and can be designated to display 1 for bad pixels and 0 for normal pixels. Based on Equation 4, when the absolute value of the difference between the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the surrounding pixels is larger than the preset threshold T, the current pixel is determined to be a bad pixel, and map (x, y) is equal to "1". Has a value. If the absolute value of the difference between the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the surrounding pixels is less than or equal to the preset threshold T, the current pixel is determined to be a normal pixel, and map (x, y) has a value of "0".
여기서, 임계치(T)는 고정된 값일 수 있으며, 또는 적응적으로 가변되는 값일 수 있다. 예를 들어, 화소별 기준 온도원 열상 데이터들의 평균값과, 화소별 부가 온도원 열상 데이터들의 평균값의 차이를 임계치(T)로 설정할 수 있다. 이 경우, 운용 환경에 따라 임계치가 적응적으로 설정될 수 있다. Here, the threshold T may be a fixed value or may be an adaptively variable value. For example, the difference between the average value of the reference temperature source thermal image data for each pixel and the average value of the additional temperature source thermal image data for each pixel may be set as a threshold value T. In this case, the threshold may be adaptively set according to the operating environment.
또 다른 예로써, 주변 화소에 대한 평균과 표준 편차를 이용하여 불량 화소를판단할 수 있다. As another example, the defective pixel may be determined using the average and the standard deviation of the surrounding pixels.
여기서, 주변 화소는 도 3과 같은 화소들일 수 있다. Here, the peripheral pixels may be pixels as shown in FIG. 3.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소와 그 주변 화소를 나타낸 다른 예시도이다. 3 is another exemplary view illustrating a bad pixel and a neighboring pixel according to an exemplary embodiment of the present invention.
불량 화소를 판단하기 위하여, 다음과 같은 수식을 사용할 수 있다. In order to determine a bad pixel, the following equation may be used.
여기서 m은 주변 화소들의 반응도의 평균을 나타내며, σ는 주변 화소들의 반응도의 표준편차를 나타낸다. α는 불량 화소 판단의 민감도를 조절하기 위한 상수를 나타낸다. 설명의 편의상 ""를 표준 편차를 토대로 한 설정값이라고 명명한다. Where m represents the average of the reactivity of the surrounding pixels, and σ represents the standard deviation of the reactivity of the surrounding pixels. α represents a constant for adjusting the sensitivity of the bad pixel judgment. For convenience of explanation "Is called the setpoint based on the standard deviation.
수학식 5를 토대로, 현재의 화소의 반응도와 주변 화소들의 반응도의 평균의 차이의 절대값이, 주변 화소들의 반응도의 표준편차를 토대로 한 설정값()보다 큰 경우 현재 화소가 불량 화소로 판단되어 map(x,y)는 "1"의 값을 가진다. 현재의 화소의 반응도와 주변 화소들의 반응도의 평균의 차이의 절대값이, 주변 화소들의 반응도의 표준편차를 토대로 한 설정값()보다 작거나 같은 경우 현재 화소가 정상 화소로 판단되어 map(x,y)는 "0"의 값을 가진다. Based on Equation 5, the absolute value of the difference between the average of the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the surrounding pixels is set based on the standard deviation of the responsiveness of the surrounding pixels. Greater than), the current pixel is determined to be a bad pixel and map (x, y) has a value of "1". The absolute value of the difference between the average of the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the surrounding pixels is determined based on the standard deviation of the responsiveness of the surrounding pixels. If less than or equal to), the current pixel is determined to be a normal pixel, and map (x, y) has a value of "0".
여기서 주변 화소는 도 3에 예시된 바와 같이, 순차적으로 데이터를 처리하는 실시간 처리 시스템에서 현재 화소에 앞서서 들어온 화소들을 나타내지만, 이에 한정되지 않으며, 도 2에 예시된 바와 같이, 임의 화소를 중심으로 상하 좌우에 위치한 화소들일 수 있다. Here, the peripheral pixels represent pixels that came in ahead of the current pixel in a real-time processing system that processes data sequentially, as illustrated in FIG. 3, but is not limited thereto. As illustrated in FIG. The pixels may be positioned up, down, left, and right.
위에 기술된 바와 같이, 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 토대로 계산된 반응도를 이용하여 불량 화소를 추출한다. As described above, the defective pixels are extracted using the reactivity calculated based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data.
불량 화소 추출이 완료되면 불량 화소의 위치를 메모리에 저장하고, 이후 들어오는 입력 데이터에 대해서는 주변의 정상 화소를 이용하여 불량 화소를 대체할 수 있다. 불량 화소 대체는 일반적으로 주변 정상 화소의 평균을 이용하거나 주변의 대표값을 그대로 복사하는 방법 등이 이용된다.When the extraction of the defective pixels is completed, the positions of the defective pixels may be stored in a memory, and the incoming pixels may be replaced with the normal pixels by using normal pixels nearby. In general, the replacement of the bad pixel may be performed by using an average of surrounding normal pixels or by copying a representative value of the surroundings as it is.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소 처리 방법의 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a bad pixel processing method according to an exemplary embodiment of the present invention.
첨부한 도 4에서와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 적외선 열상 검출기를 구성하는 검출 소자들에 대응하는 화소별로, 기준 온도원에 대한 열상 데이터를 획득하고, 부가 온도원에 대한 열상 데이터를 획득한다(S100, S110). 위에 기술된 바와 같이, 예를 들어, 적외선 열상 검출기를 손바닥이나 셔터로 가린 상태에서 적외선 열상 검출기로 입력되는 열상 데이터를 처리하여, 기준 온도원 열상 데이터를 획득한다. 그리고 배경을 검출대상으로 하여 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터를 시간적으로 누적 처리하여, 부가 온도원 열상 데이터를 획득한다. As shown in FIG. 4, according to an exemplary embodiment of the present invention, thermal images of a reference temperature source are obtained for each pixel corresponding to the detection elements of the infrared thermal detector, and thermal data of an additional temperature source is obtained. (S100, S110). As described above, for example, thermal image data inputted to the infrared thermal detector while the infrared thermal detector is covered with a palm or a shutter is processed to obtain reference temperature source thermal data. The thermal image data acquired through the infrared thermal detector is accumulated in time with the background as a detection object to obtain additional temperature source thermal image data.
다음, 화소별로 획득된 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 토대로 화소별 반응도를 계산한다(S120). 화소별 반응도는 수학식 3을 토대로, 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터의 차이의 절대값이다. Next, the reactivity for each pixel is calculated based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data acquired for each pixel (S120). The reactivity for each pixel is an absolute value of the difference between the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data, based on Equation (3).
화소별 반응도를 이용하여 불량 화소를 추출한다(S130). 불량 화소 추출시, 제1 판단 방법에 따라, 불량 화소인지를 판단하기 위한 현재 화소의 반응도와 주변 화소의 반응도의 차이의 절대값과 임계치를 비교하고, 차이의 절대값이 임계치보다 큰 경우에 현재 화소가 불량 화소인 것으로 판단한다. 또는, 제2 판단 방법에 따라, 현재 화소의 반응도와 주변 화소들의 반응도의 평균의 차이의 절대값이, 주변 화소들의 반응도의 표준편차를 토대로 한 설정값()과 비교하고, 차이의 절대값이 주변 화소들의 반응도의 표준편차를 토대로 한 설정값()보다 큰 경우에 현재 화소가 불량 화소인것으로 판단한다. The defective pixel is extracted using the pixel-by-pixel reactivity (S130). At the time of extracting the defective pixels, the absolute value of the difference between the reactivity of the current pixel and the reactivity of the neighboring pixel for determining whether the defective pixel is determined according to the first determination method is compared, and the current value is obtained when the absolute value of the difference is larger than the threshold value. It is determined that the pixel is a bad pixel. Alternatively, according to the second determination method, the absolute value of the difference between the average of the responsiveness of the current pixel and the responsiveness of the neighboring pixels may be set based on the standard deviation of the responsiveness of the peripheral pixels ( ), And the absolute value of the difference is based on the standard deviation of the If greater than), it is determined that the current pixel is a bad pixel.
불량 화소로 판단된 화소에 대한 처리를 수행한다(S140). 예를 들어, 이후 적외선 열상 검출기를 통해 들어오는 데이터에 대해서는 주변의 정상 화소를 이용하여 불량 화소를 대체할 수 있다. 예를 들어, 불량 화소의 값을, 불량 화소의 주변에 있는 정상 화소들의 평균값으로 대체하거나, 주변의 정상 화소의 대표값으로 대체할 수 있다. A process is performed on the pixel determined to be a bad pixel (S140). For example, the defective pixels may be replaced by the surrounding normal pixels for data received through the infrared thermal detector. For example, the value of the bad pixel may be replaced with the average value of the normal pixels in the periphery of the bad pixel, or the representative value of the normal pixels in the periphery.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소 처리 장치의 구조도이다. 5 is a structural diagram of a bad pixel processing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
첨부한 도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소 처리 장치(100)는, 프로세서(110), 메모리(120) 및 입출력부(130)를 포함한다. As shown in FIG. 5, the bad pixel processing apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a processor 110, a memory 120, and an input / output unit 130.
프로세서(110)는 위의 도 1 내지 도 4를 토대로 설명한 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 적외선 열상 검출기를 구성하는 검출 소자들에 대응하는 화소별로, 기준 온도원에 대한 열상 데이터를 획득하고, 부가 온도원에 대한 열상 데이터를 획득하도록 구성된 열상 데이터 획득 처리부, 화소별로 획득된 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 토대로 화소별 반응도를 계산하도록 구성된 반응도 계산 처리부, 화소별 반응도를 이용하여 불량 화소를 추출하도록 구성된 불량 화소 추출 처리부, 불량 화소로 판단된 화소에 대한 처리를 수행하도록 구성된 불량 화소 처리부를 포함할 수 있다. The processor 110 may be configured to implement the methods described with reference to FIGS. 1 through 4 above. For example, the processor 110 may acquire thermal image data for a reference temperature source and acquire thermal image data for an additional temperature source for each pixel corresponding to the detection elements of the infrared thermal detector. A reactivity calculation processor configured to calculate reactivity for each pixel based on reference temperature source thermal image data and additional temperature source thermal image data acquired for each pixel; a bad pixel extraction processor configured to extract bad pixels using pixel reactivity; It may include a bad pixel processing unit configured to perform a process for the pixel.
메모리(120)는 프로세서(110)와 연결되고 프로세서(110)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(120)는 프로세서(110)에서 수행하기 위한 명령어(instructions)를 저장하고 있거나 저장 장치(도시하지 않음)로부터 명령어를 로드하여 일시 저장할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120)에 저장되어 있거나 로드된 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서(110)와 메모리(120)는 버스(도시하지 않음)를 통해 서로 연결되어 있으며, 버스에는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)도 연결되어 있을 수 있다. 또한 메모리(120)는 화소별 불량 화소 여부를 판단한 결과(예를 들어, map(x,y))를 저장하도록 구성될 수 있다. The memory 120 is connected to the processor 110 and stores various information related to the operation of the processor 110. The memory 120 may store instructions for execution in the processor 110 or temporarily load the instructions from a storage device (not shown). The processor 110 may execute instructions stored or loaded in the memory 120. The processor 110 and the memory 120 may be connected to each other through a bus (not shown), and an input / output interface (not shown) may also be connected to the bus. In addition, the memory 120 may be configured to store a result (eg, map (x, y)) of determining whether the pixel is a bad pixel.
입출력부(130)는 적외선 열상 검출기로부터 출력되는 데이터를 프로세서(110)로 제공하도록 구성되고, 또한 프로세서(110)의 처리 결과를 출력하도록 구성된다. 입출력부(130)는 적외선 열상 검출기로부터 출력되는 아날로그 신호를 처리하여 대응하는 디지털 신호인 데이터를 프로세서(110)로 제공하도록 구성될 수 있다. The input / output unit 130 is configured to provide data output from the infrared thermal detector to the processor 110, and is configured to output a processing result of the processor 110. The input / output unit 130 may be configured to process an analog signal output from the infrared thermal detector and provide data corresponding to the digital signal to the processor 110.
또한, 입출력부(130)는 본 발명의 실시 예에 따른 불량 화소 처리 장치가 적용되는 열상 장비에 설치된 별도의 버튼의 동작에 따라 입력되는 신호를 프로세서(110)로 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 입출력부(130)는 움직임 센서를 포함하거나 움직임 센서로부터의 신호를 프로세서(110)로 제공하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 프로세서(110)는 입출력부(130)를 통해 제공되는 버튼의 동작에 따른 신호나 움직임 센서로부터의 신호가 입력되면, 해당 신호를 토대로 적외선 열상 검출기가 적용된 장치가 움직임이 있는 것으로 판단하고, 위에 기술된 바와 같은 불량 화소 추출 및 처리를 수행하도록 구성될 수 있다. In addition, the input / output unit 130 may be configured to provide an input signal to the processor 110 according to an operation of a separate button installed in the thermal imaging apparatus to which the bad pixel processing apparatus according to the embodiment of the present invention is applied. In addition, the input / output unit 130 may include a motion sensor or may be configured to provide a signal from the motion sensor to the processor 110. In this case, when the signal according to the operation of the button provided through the input / output unit 130 or a signal from the motion sensor is input, the processor 110 determines that the device to which the infrared thermal detector is applied is moved based on the corresponding signal. Can be configured to perform bad pixel extraction and processing as described above.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치(물건) 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예에 따른 방법의 구성에 대응하는 기능을 실행시킬 수 있는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The above-described embodiments of the present invention are not implemented only through an apparatus (object) and a method, but a program capable of executing a function corresponding to the configuration of the method according to an embodiment of the present invention or a computer on which the program is recorded. It can also be implemented through a recording medium that can be read, such an implementation can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
Claims (19)
- 적외선 열상 검출기의 불량 화소를 처리하는 방법으로서, A method of processing a bad pixel of an infrared thermal detector,장치가, 상기 적외선 열상 검출기를 구성하는 검출 소자들에 대응하는 화소별로, 기준 온도원 열상 데이터를 획득하는 단계;Obtaining, by the device, reference temperature source thermal image data for each pixel corresponding to the detection elements constituting the infrared thermal detector;상기 장치가, 상기 화소별로 부가 온도원 열상 데이터를 획득하는 단계;Acquiring, by the device, additional temperature source thermal image data for each pixel;상기 장치가, 상기 화소별로 획득된 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 토대로 화소별 반응도를 계산하는 단계; 및Calculating, by the device, reactivity for each pixel based on reference temperature source thermal image data and additional temperature source thermal image data acquired for each pixel; And상기 장치가, 상기 화소별 반응도를 토대로 불량 화소를 추출하는 단계Extracting, by the device, a bad pixel based on the reactivity of each pixel를 포함하는 처리 방법.Processing method comprising a.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 화소별 반응도를 계산하는 단계는, Calculating the reactivity for each pixel,상기 기준 온도원 열상 데이터와 상기 부가 온도원 열상 데이터의 화소별 차이의 절대값을 토대로 상기 반응도를 계산하는 단계를 포함하는, 처리 방법.And calculating the reactivity based on the absolute value of the pixel-to-pixel difference between the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 기준 온도원 열상 데이터는, 상기 적외선 열상 검출기를 손바닥이나 셔터를 포함하는 차단 부재로 가린 상태에서 상기 적외선 열상 검출기를 통해 획득되는 열상 데이터이며,The reference temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal detector while the infrared thermal detector is covered with a blocking member including a palm or a shutter.상기 부가 온도원 열상 데이터는, 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터인, 처리 방법.And the additional temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal detector with a background as a detection object.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 기준 온도원 열상 데이터는, 제1 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터이며, The reference temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal detector using a first background as a detection target,상기 부가 온도원 열상 데이터는, 상기 제1 배경과 다른 제2 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터인, 처리 방법.And the additional temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal detector using a second background different from the first background as a detection target.
- 제3항에 있어서, The method of claim 3,상기 기준 온도원 열상 데이터와 상기 부가 온도원 열상 데이터 중 적어도 하나는 시간적으로 누적 처리된 열상 데이터인, 처리 방법.And at least one of the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data is thermal image data accumulated in time.
- 제5항에 있어서,The method of claim 5,상기 시간적으로 누적 처리된 열상 데이터는, The thermal data accumulated over time is,의 조건을 토대로 획득되며, I(n;x,y)는 각 화소(x,y)에 대한 출력을 n개의 프레임 동안 누적한 열상 데이터이고, 상기 V는 화소의 출력을 나타내며, a는 가중치를 나타내는, 처리 방법. Acquired based on the condition of, I (n; x, y) is the thermal image data accumulated for n frames of the output for each pixel (x, y), V denotes the output of the pixel, a is a weight Indication method.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 불량 화소를 추출하는 단계는, Extracting the bad pixel,불량 화소인지를 판단하기 위한 현재 화소의 반응도와 주변 화소의 반응도의 차이의 절대값을 계산하는 단계;Calculating an absolute value of a difference between a responsiveness of a current pixel and a responsiveness of a neighboring pixel for determining whether a defective pixel is present;상기 절대값과 미리 설정된 임계치를 비교하는 단계; 및Comparing the absolute value with a preset threshold; And상기 절대값이 상기 임계치보다 큰 경우에 상기 현재 화소가 불량 화소인 것으로 판단하는 단계Determining that the current pixel is a bad pixel when the absolute value is greater than the threshold value를 포함하는, 처리 방법.Including, the processing method.
- 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein상기 임계치는, 화소별 기준 온도원 열상 데이터들의 평균값과, 화소별 부가 온도원 열상 데이터들의 평균값의 차이를 토대로 설정되는, 처리 방법.And the threshold is set based on a difference between an average value of reference temperature source thermal image data for each pixel and an average value of additional temperature source thermal image data for each pixel.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 불량 화소를 추출하는 단계는, Extracting the bad pixel,불량 화소인지를 판단하기 위한 현재 화소의 주변 화소들에 대한 반응도의 평균을 획득하는 단계;Obtaining an average of responsiveness with respect to neighboring pixels of the current pixel to determine whether the pixel is a bad pixel;상기 현재 화소의 반응도와 상기 주변 화소들의 반응도의 평균의 차이의 절대값을 계산하는 단계;Calculating an absolute value of a difference between an average of the reactivity of the current pixel and the reactivity of the neighboring pixels;상기 절대값과 미리 설정된 설정값을 비교하는 단계; 및Comparing the absolute value with a preset setting value; And상기 절대값이 상기 설정값보다 큰 경우에 상기 현재 화소가 불량 화소인 것으로 판단하는 단계Determining that the current pixel is a bad pixel when the absolute value is greater than the set value.를 포함하는, 처리 방법.Including, the processing method.
- 제9항에 있어서,The method of claim 9,상기 설정값은 상기 주변 화소들의 반응도의 표준편차와 불량 화소 판단의 민감도를 조절하기 위한 상수를 토대로 설정된 값인, 처리 방법.And the set value is a value set based on a standard deviation of responsiveness of the peripheral pixels and a sensitivity for adjusting a sensitivity of bad pixel determination.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 불량 화소를 추출하는 단계 이후에,After extracting the bad pixel,주변의 정상 화소를 이용하여 상기 불량 화소를 대체하는 단계Replacing the defective pixel by using the surrounding normal pixel를 더 포함하는 처리 방법.Processing method further comprising.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 기준 온도원 열상 데이터를 획득하는 단계와 상기 부가 온도원 열상 데이터를 획득하는 단계는, 상기 적외선 열상 검출기가 적용되는 장비가 움직이는 상태에서 상기 기준 온도원 열상 데이터 및 상기 부가 온도원 열상 데이터를 각각 획득하는, 처리 방법.The acquiring of the reference temperature source thermal image data and the acquiring of the additional temperature source thermal image data may include the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data, respectively, while the equipment to which the infrared thermal detector is applied moves. Acquisition method.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 화소별 반응도를 계산하는 단계 및 상기 불량 화소를 추출하는 단계는, 상기 획득되는 기준 온도원 열상 데이터의 평균값과 상기 부가 온도원 열상 데이터의 평균값의 차이가 미리 설정된 값 이상일 경우에 수행되는, 처리 방법.The step of calculating the reactivity for each pixel and extracting the defective pixel are performed when a difference between the average value of the obtained reference temperature source thermal image data and the average value of the additional temperature source thermal image data is greater than or equal to a preset value. Way.
- 적외선 열상 검출기의 불량 화소를 처리하는 장치로서, A device for processing defective pixels of an infrared thermal detector,상기 적외선 열상 검출기를 구성하는 검출 소자들에 대응하는 화소별로 획득되는 데이터를 입력받도록 구성된 입출력부; 및An input / output unit configured to receive data acquired for each pixel corresponding to the detection elements of the infrared thermal detector; And상기 입출력부와 연결되고, 상기 입력되는 데이터를 토대로 상기 적외선 열상 검출기의 불량 화소를 처리하도록 구성된 프로세서A processor connected to the input / output unit and configured to process bad pixels of the infrared thermal detector based on the input data를 포함하며,Including;상기 프로세서는 상기 입력되는 데이터를 토대로 상기 화소별로 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 획득하며, 상기 기준 온도원 열상 데이터와 부가 온도원 열상 데이터를 토대로 화소별 반응도를 계산하고, 상기 화소별 반응도를 토대로 불량 화소를 추출하도록 구성되는, 처리 장치.The processor acquires reference temperature source thermal image data and additional temperature source thermal image data for each pixel based on the input data, calculates reactivity for each pixel based on the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data, And extract the defective pixel based on the star reactivity.
- 제14항에 있어서,The method of claim 14,상기 프로세서는, 상기 기준 온도원 열상 데이터와 상기 부가 온도원 열상 데이터의 차이의 절대값을 토대로 상기 반응도를 계산하도록 구성되는, 처리 장치.And the processor is configured to calculate the reactivity based on an absolute value of a difference between the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data.
- 제14항에 있어서,The method of claim 14,상기 기준 온도원 열상 데이터는, 상기 적외선 열상 검출기를 손바닥이나 셔터로 가린 상태에서 상기 적외선 열상 검출기를 통해 획득되는 열상 데이터이고, 상기 부가 온도원 열상 데이터는, 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터이거나,The reference temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal image detector while the infrared thermal image detector is covered with a palm or a shutter, and the additional temperature source thermal image data is a infrared ray thermal detector with a background as a detection object. Thermal data obtained through상기 기준 온도원 열상 데이터는, 제1 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터이며, 상기 부가 온도원 열상 데이터는, 상기 제1 배경과 다른 제2 배경을 검출대상으로 하여 상기 적외선 열상 검출기를 통하여 획득되는 열상 데이터인, 처리 장치.The reference temperature source thermal image data is thermal image data obtained through the infrared thermal detector using a first background as a detection target, and the additional temperature source thermal image data is a detection target based on a second background different from the first background. And thermal image data obtained through the infrared thermal detector.
- 제16항에 있어서, The method of claim 16,상기 기준 온도원 열상 데이터와 상기 부가 온도원 열상 데이터 중 적어도 하나는 시간적으로 누적 처리된 열상 데이터이며, At least one of the reference temperature source thermal image data and the additional temperature source thermal image data is thermal image data accumulated in time.상기 시간적으로 누적 처리된 열상 데이터는, The thermal data accumulated over time is,의 조건을 토대로 획득되며, I(n;x,y)는 각 화소(x,y)에 대한 출력을 n개의 프레임 동안 누적한 열상 데이터이고, 상기 V는 화소의 출력을 나타내며, a는 가중치를 나타내는, 처리 장치. Acquired based on the condition of, I (n; x, y) is the thermal image data accumulated for n frames of the output for each pixel (x, y), V denotes the output of the pixel, a is a weight Indicating processing apparatus.
- 제14항에 있어서,The method of claim 14,상기 프로세서는, The processor,불량 화소인지를 판단하기 위한 현재 화소의 반응도와 주변 화소의 반응도의 차이의 절대값이, 미리 설정된 임계치보다 큰 경우에 상기 현재 화소가 불량 화소인 것으로 판단하는 제1 방법, 그리고 A first method of determining that the current pixel is a bad pixel when an absolute value of a difference between a responsiveness of a current pixel and a reactivity of a neighboring pixel for determining whether a bad pixel is greater than a preset threshold; and상기 불량 화소인지를 판단하기 위한 현재 화소의 주변 화소들의 반응도의 평균과 상기 현재 화소의 반응도의 차이의 절대값이, 미리 설정된 설정값보다 큰 경우에 상기 현재 화소가 불량 화소인 것으로 판단하는 제2 방법 A second pixel that determines that the current pixel is a bad pixel when an absolute value of a difference between an average of reactivity of the neighboring pixels of the current pixel and a current reactivity of the current pixel for determining whether the defective pixel is greater than a preset value; Way중 하나의 방법을 토대로 불량 화소를 추출하도록 구성되는, 처리 장치.And extract the defective pixel based on the method of one of the following.
- 제14항에 있어서,The method of claim 14,상기 프로세서에 의한 불량 화소 추출 결과를 화소별로 저장하는 메모리를 더 포함하고,The apparatus may further include a memory configured to store the result of the bad pixel extraction by the processor for each pixel.상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 추출 결과를 토대로, 불량 화소로 추출된 화소의 주변의 정상 화소를 이용하여 상기 불량 화소를 대체하도록 구성되는, 처리 장치.And the processor is configured to replace the defective pixel using a normal pixel around the pixel extracted as the defective pixel based on the extraction result stored in the memory.
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