방사선을 측정하기 위해서는 여러 종류의 센서가 있다. 그 센서들 중에서 콜리메이터와 신틸레이터 통해 CCD 센서에서 감도나 센싱 방법을 사용하였다. 본 연구에서는 해상도가 높은 CCD 센서를 이용하여 방사선을 검출하는데, 신틸레이터 통해 CCD에 들어오는 영상에서 방사선에 반응하여 생기는 가시광선을 처리하여 방사선량을 측정하고 공간상에서 방사선이 가장 많이 나오는 포인터를 제시하는 것이다. 추후 영상을 스테레오 카메라 방식의 구현하여 방사선원까지 거리 산출하고 영상화하는 것이다.
CCD 카메라와 LCD를 사용하여 실시간 홀로그램 제작방법을 제안하였다. 본 시스템은 백색광을 사용하여 3차원 영상을 재생하기 위한 무지개 홀로그램 방법을 사용하였으며, CCD카메라의 낮은 해상도를 감안하여 간섭패턴의 간격을 크게 할 수 있는 in-line 홀로그램 제작방법을 사용하였다. 제안한 구성도로 간섭된 간섭패턴은 CCD카메라에 감지되고 비디오신호로 변환되어 LCD에 입력된다. 간섭패턴이 입력된 LCD에 백색광을 조사하여 영상을 재생하면 입체영상을 볼 수 있으며, 입력영상의 위치를 변화하면 재생영상도 같이 움직이는 실시간 홀로그램이 된다. 본 논문에서 제안된 방법이 백색광을 사용한 실시간 홀로그램 제작에 유용함을 확인하기 위하여 해상도가 높은 홀로그래픽 필름에 먼저 기록하여 재생해보고, 이를 다시 LCD에 기록하고 재생한 후 그 결과를 비교하였다. 또 기록시 기준파와 물체파의 세기비를 변화시켜 최적의 간섭조건을 도출하였다.
본 논문에서는 pushbroom 형태의 선형 CCD 카메라로부터 촬영한 고해상도 위성 영상의 정사투영 알고리즘을 소개한다. 정사투영은 토기기하학적 보정, 정밀기하학적 보정에 이은 위성 영상 전처리의 최종단계이며 정사투영법을 사용하는 정밀 지형도 제작을 위해 반드시 필요하다. 정사투영 영상을 생성하기 위해 카메라 모델은 기존에 본 학회지에 소개된 바 있는 카메라 모델 및 reampling 알고리즘(신동석, 이영란, 1997), 정밀카메라모델 결정 알고리즘(신동석 외, 1998)을 사용하였고 지형의 표고 데이터를 이용하여 알고리즘을 개발하였다. 여러 가지 시험 결과에서도 볼 수 있듯이 개발된 정사투영 알고리즘은 투시법(perspective projection)을 사용한 영상에서 지표의 고도에 따른 시차를 정확히 제거한다. 그리고 정사투영의 최종 절대 정확도는 정밀 카메라 모델을 생성하기 뒤해 사용된 GCP(Ground Control Point)의 정확도 및 사용되는 수치표고 데이터의 정확도에 의존함에도 유의해야한다.
CCD카메라는 방사선에 쉽게 열화되어 고방사선구역에서는 촬상관을 이용한 일체화된 카메라가 사용되고 있다. 이를 방사선에 강한 전자부품을 사용한 카메라헤드부와 방사선에 약한 TR, IC등을 사용한 원격제어부로 분리제작한 내 방사선 카메라시스템을 구현하였다. 실험결과 전자부품 중 가장 먼저 손상된 것은 수평 및 수직 동기 발생 IC이었으며 $2{\times}10^5{\sim}10^6rad$의 방사선이 누적되면 정상적인 기능이 상실됨을 확인하였다. 또한 원격화를 위한 신호전송 케이블은 입출력 버퍼회로를 부가하고 쉴드와 케이블의 폐루프면적을 감소시켜 신호 손실보정 및 노이즈를 제거하였다. 따라서 전체의 시스템을 교체하는 것이 아니라 카메라 헤드부분만을 교체하여 사용할 수 있으므로 실용적이며 관리 유지비용이 많이 절감 될 것으로 기대된다.
본 논문에서 제안하는 시스템은 Ladle 나탕의 상태를 카메라를 사용하여 Ladle 탕면을 관측하고 획득한 영상데이터를 주조정장치로 보내게 되는데, 이러한 영상데이터를 보내기 위해서는 유선 송수신 방식은 Ladle의 회전 특성상 사용하지 못하므로 무선 송수신 방식을 사용한다. 또한 초고온 환경이므로 고온에 견딜 수 있도록 Housing 기술을 이용한 Dual 영상카메라 장착 관측시스템을 구축하고, 탕면 거리, 버블 영상 등을 통해 그 크기를 산출하는 알고리듬을 제안한다. 제안한 알고리듬에 따라 20분의 연주시간에 대하여 19.25Cm의 지름을 가친 Bubble의 크기를 계산할 수 있었다.
본 논문에서는 다양한 정보 획득을 목적으로 설계되는 카메라의 핵심 부품인 영상센서의 종류별 동작 특성에 대해 분석하였다. 카메라의 영상센서는 기본적으로 카메라 광학계 설계에 영향을 받으며, 운용의 편이성, 획득 영상의 품질 및 사용되는 환경에 따라 적당한 영상센서가 선택되어 사용된다. 용도에 따라 탑재체에 할당된 무게 및 크기가 제한되므로, 적당한 광학계의 크기와 목표 영상 획득을 위해 센서의 화소면 크기가 결정된다. 가시광선 영역에서는 CCD(Charge Coupled Device), CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 및 NMOS 등의 종류별 영상센서가 사용될 수 있으며, 충분한 광량 확보를 위해서는 넓은 크기의 화소를 보유한 센서가 필요하지만, 이 경우 광학계의 크기와 무게가 증가하여 한정된 자원이 허락된 탑재체 설계에 부담이 된다. 제어단 설계시 빛의 수광 능력이 좋은 CCD 영상 센서를 사용할 경우 좀 더 복잡하고 비교적 높은 소비전력이 요구되는 전자부가 설계되며, 상대적으로 간단한 제어단이 요구되는 CMOS 센서의 경우, 빛의 수광 능력이 CCD에 비해 떨어진다는 단점이 있다. 이 논문에서는 두 가지 영상 센서의 특성 분석을 통해 영상 시스템 설계시 영상 센서 선택에 필요한 고려 사항에 대해 분석하였고, 효율적인 영상 시스템 설계 방안에 대해 서술하였다.
인간 양안의 자연스러운 작용들과 뇌의 영상과정을 토대로 단일 CCD와 두개의 줌렌즈로 구성한 교차식 입체 동영상 카메라를 설계하고 제작하였다. 50도의 넓은 시야각과 0도에서 16도까지 변하는 주시각을 갖는 이 카메라는 두 줌렌즈를 인간의 양안거리와 같은 65mm 간격을 두고 배열하여 인간과 같은 양안시차를 갖도록 설계하고 제작하였다. 그리고 입체 동영상을 촬영할 수 있도록 하기 위하여 좌우 영상을 차례로 보내주는 셔터 블레이드와 이 셔터 블레이드를 통하여 들어온 좌우 영상을 하나의 CCD로 보내는 X-cube 영상결합기 및 1초당 60 frame의 촬영이 가능한 하나의 CCD를 사용하였다.
IP 카메라란 영상을 네트워크를 통하여 전송하는 카메라로 웹 서버, 네트워크 인터페이스 장치 및 CCD(Charge Coupled Device) 모듈을 모두 내장하고 있어 영상을 네트워크를 통하여 실시간으로 전송이 가능하며 네트워크가 구축된 곳 어디서든 카메라의 IP 또는 웹 주소를 통해서 24시간 현장의 영상을 모니터링하고 기록한다. 현재 IP 카메라는 기술의 발전과 함께 날로 진화하여 기존의 아날로그 카메라시장을 점차 대체해가고 있으며, 아직은 초기 단계지만 우수한 확장성과 아날로그 카메라의 노이즈 문제를 극복하기 위해 철도차량에서도 점차 그 영역을 넓혀갈 것으로 기대된다. 하지만 IP 카메라의 상용화를 위해서는 여러 해결되지 않은 문제점들이 내제되어 있어 본 논문에서는 철도차량의 IP 카메라 시스템 구성에 대해 알아보고 철도차량용 IP 카메라 시스템의 개발 및 설계에 도움이 되고자 한다.
본 논문은 High speed image를 획득하기 위하여 CMOS Image Sensor를 사용한 고속카메라 구현에 관한 연구이다. Image Sensor로는 CCD Image Sensor와 CMOS Image Sensor가 있으며 CMOS Image Sensor는 CCD Image Sensor에 비해 전력소모가 적고 주변회로의 내장으로 소형화 할 수 있는 장점이 있다. 고속카메라는 충돌 테스트, 에어벡 제어 등의 자동차 분야와 골프 자세 교정 장치와 같은 스포츠 분야, 탄도 방향 측정 장비 등의 국방 분야 등 여러 분야에 많이 사용되고 있다. 본 논문에서 구현한 고속카메라 시스템은 CMOS Image Sensor를 사용하여 1280 * 1024의 해상도로 초당 약 500 frames의 영상을 획득할 수 있다. 또한 CMOS Image Sensor를 제어하고 획득한 이미지를 저장할 수 있도록 FPGA와 DDR2 메모리를 사용하고 저장된 데이터를 PC로 전송하기 위한 Camera Link 모듈 그리고 PC에서 카메라를 제어할 수 있도록 RS-422 통신기능 등으로 구성되었다.
디지털 카메라 이미지의 화질을 저하시키는 주요 요인 중 하나는 노이즈이다. 디지털 카메라에 사용되는 CCD/CMOS 센서의 특성상, 노출이 증가할수록 신호대 잡음비(SNR)가 증가한다. 따라서 디지털 카메라에서 SNR이 높은 이미지를 얻기 위해서는 되도록 많은 노출을 주어야 한다. 하지만 너무 과다한 노출을 주게 되면 highlight clipping이 일어나기 때문에, RGB 모든 채널에서 clipping이 일어나지 않는 범위 안에서 노출을 주어야 한다. 그리고 CCD/CMOS RAW 데이터에 대해 카메라의 이미지 프로세싱 과정에서 디지털 노출 보정을 해주면 사람이 보기에 적절한 노출을 가지면서도 SNR이 높은 고화질의 이미지를 얻을 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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