적외선 조명·필터를 통한 응용 시스템 구현과 그 방법

적외선이란 가시광선 대역보다 파장의 길이가 긴 대역의 광원으로, 최근 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특히 근적외선 대역의 광원은 영상처리 분야에서 자주 사용된다. 근적외선 대역의 촬영이 지원되는 흑백 카메라와 근적외선 조명, 근적외선 투과/차단 필터 등을 활용하면 다양한 구성을 만들 수 있다.

1. 근적외선 조명

일반적으로 780~880nm 대역의 광원을 이용하여 가시광의 영향을 미치지 않는 범위에서 영상을 촬영할 수 있는 조명장치이다.

가시광 대역에서 빛을 내는 일반 조명 장치와 달리 근적외선은 사람의 눈으로 판별할 수 없다. 따라서 작업자는 조명을 비추는 여부를 알 수 없다. 이는 상대에게 이물감을 주지 않고 영상을 촬영할 수 있으며, 어두운 환경에서 갑작스런 스트로빙 등으로 인한 이물감을 발생시키지 않고 선명한 영상을 획득할 수 있다. LED를 이용한 근적외선 조명장치는 보안 영상 카메라의 보조 조명 장치로 널리 활용되고 있으며, 반 영구적인 수명과 야간 촬영에서의 이점과 이물감 없는 높은 출력 광원이 장점이다. 이와 같은 이유로 주로 야간 통행 차량 번호판 촬영, 주차장과 같이 어두운 곳에 설치된 CCTV 또는 야간 감시용 CCTV, 그 외 빠른 셔터스피드를 필요로 하는 경우 등 여러 분야에서 보조장치로 사용된다.

<응용사례> 멀티 터치 스크린

이 장치는 반투과 스크린 아래에 적외선 투과 필터를 장착한 카메라와 적외선 차단 필터가 장착된 프로젝터, 그리고 적외선 광원 및 제어용 PC로 구성된다. 적외선 광원이 유리판을 통해 밖으로 조사된다. 스크린 밖에서 물체(손가락 등)가 근접하거나 유리판에 닿는 경우 유리판 아래에 설치된 카메라는 가장 근접한 지점의 밝은 영상을 획득한다. 카메라가 획득한 영상에서 높은 밝기 값을 지니는 지점을 추출하여 현재 포인팅하고 있는 지점을 판별하게 된다. 스크린 아래의 카메라에서 밝게 변한 지점들에 대한 위치를 추출하는 방식으로 멀티 포인팅 장치로 활용하면 된다.

Interact-display

멀티 터치 스크린과 같은 구조로 대상의 움직임을 감지하여 다양한 효과를 부여한 콘텐츠이다.

2. 적외선 필터

필터는 특정 파장(=색상) 영역의 빛만 통과시키거나 제거하는 역할을 한다. 이것은 적외선 밴드 패스·투과·차단 필터로 구분된다.

적외선 투과 필터는 적외선 조명 환경에서 가시광선 성분을 제거할 때 사용되고 적외선 차단 필터는 고온 대상물에서의 포화된 적외선 성분을 제거할 때 사용된다. 따라서 사용 목적에 의해 불필요한 가시광선을 제거하거나 포화된 적외선을 제거하는 등의 활용이 이루어지는 것. 이러한 필터를 이용함으로써 측정하고자 하는 물체의 영상을 주변 대역의 광 노이즈 성분으로부터 분리하여 획득한 영상의 대조비를 향상시킬 수 있다.

<응용사례> 야간 촬영 & 안개 속 촬영

야간 촬영을 해야 하는 경우 적외선 조명을 이용하면 육안에 이물감을 발생시키지 않은 환경에서 보다 더 선명하고 밝은 이미지를 획득할 수 있다.
기상 변화에 의해 안개 속에서 촬영을 해야 할 경우 안개에 의하여 광 전달에 큰 제한을 받은 가시광과 달리 적외선 대역은 안개로 인한 저항이 작아 상대적으로 선명한 이미지를 획득한다. 

자료제공 |싸이로드 www.cylod.com