근적외선 이미징이란 무엇이며 NIR 카메라는 어떻게 작동할까?
NIR(Near-Infrared)은 육안으로 볼 수 없는 전자기 스펙트럼의 일부이다. 650nm~950nm 범위의 강렬한 적외선 빔을 사용하면 모든 물체를 매우 정확하게 시각화할 수 있다. NIR 반응은 컬러 의존성이 없으며 관찰자가 쉽게 해석할 수있다. 이 기술의 친숙한 예는 병원과 임상 센터에서 가장 일반적으로 사용되는 MRI 스캔이다. 그렇다면 NIR 이미징은 무엇이며, 임베디드 비전 애플리케이션에서 NIR 카메라의 역할은 무엇인가?
NIR 이미징: NIR 이미징은 작동 중에 발생하는 연속파 움직임의 전체적인 조합이다. 명확한 시야로 멀리 있는 물체를 투사하는 데 도움이 되는 고유한 감도 프로필을 가지고 있다. 또한 다양한 복잡한 매개변수를 결정하는 광학 이미징 기술을 통합하여 산업 전반에 걸쳐 분석 기반 의사결정을 가속화하는 데 적합하다.
NIR 스펙트럼은 복잡한 물체를 쉽게 관통할 수 있으며 파장이 길고 불리한 조건에서도 원활하게 작동한다. NIR에는 추가 렌즈가 필요하지 않으며 사용 가능한 기존 광학 장치를 극대화한다. 좋은 감도, 물체 검사 중 높은 대비, CCD 카메라에 비해 비용 효율적인 가격, 사용자 친화적인 기능 등의 다른 이점도 있다.
그러나 NIR 이미징에는 어려움도 따른다. 700nm ~ 1000nm의 파장을 초과하는 물체는 보이지 않을 수 있다. 그리고 NIR은 가시광선이 부족하기 때문에 야간에 추가 조명이 필요할 수 있다. 그러나 넓은 공간 해상도는 복잡한 표면에서 문제를 찾아낼 수 있으므로 전반적인 감시를 보장하는 데 큰 도움이 된다.
NIR 이미징은 어떻게 달성되나?: ‘NIR(근적외선)’이라는 용어는 가시 스펙트럼에 바로 인접한 전자기 스펙트럼 영역을 나타낸다. 그러므로 인간의 눈으로는 인식할수 없다. 따라서 야간 투시 USB 카메라와 같은 근적외선 카메라는 이 파장 범위가 필요한 애플리케이션에 사용된다. 이러한 애플리게이션 중 일부에는 스마트 교통 모니터링, 생체 인식 및 액세스 제어 시스템, 디지털 현미경 등이 포함된다.
최근까지 이러한 구현은 CCD 센서를 활용하는 값비싼 적외선 카메라를 통해서만 가능했다. 그러나 새로운 CMOS 기술은 850nm 이상의 근적외선 범위에서 민감도가 향상된 센서를 제공한다. NIR 이미징은 가시 스펙트럼 영역에 대해 더 두꺼운 기판 층(단색 센서 층보다 높음)을 구현하여 수행할 수 있다. 뛰어난 근적외선 응답성을 갖춘 산업용 카메라 제품군을 통해 새로운 CMOS 기술을 통해 NIR 최적화가 더욱 편리해졌다.
NIR 이미징에 대한 수요 증가: NIR 카메라를 사용 하여 야간에 광자를 감지해야 하는 애플리케이션이 급증함에 따라 NIR 이미징에 대한 수요가 대규 모로 증가하고 있다. Statista의 최근 보고서에 따르면 NIR 이미징 시장 규모는 2억 8500만 달러 (2019년)에서 4억 8500만 달러(2030년)로 두 배증가할 것으로 예상된다. 이 기술의 발전으로 NIR 이미징을 활용하는 더 많은 새로운 시대의 비전 기반 애플리케이션이 등장할 가능성이 높다.
NIR 카메라는 어떻게 작동하나?: 고해상도 NIR 카메라는 넓은 범위의 사진을 캡처 한다. 높은 QE(Quantum Efficiency)로 빠른 시간에 고품질의 이미지를 추출할수 있다. RGB 컬러 필터를 사용하면 팔레트 선택이 훨씬 더 단순화된다. 왜곡 없는 이미지를 얻으려면 노출 보정과 종횡비도 확인해야 한다. 최고의 IR 필터를 적용한 RAW 이미지에서도 선명한 사진을 얻을 수 있다. 이러한 NIR 카메라는 시장에서 널리 판매되고 있으며 고유한 애플리게이션이나 비즈니스 요구 사항에 맞게 맞춤화할 수 있다.
NIR 카메라의 주요 임베디드 비전 사용 사례는? NIR 이미징이 필요한 임베디드 비전 애플리케이션은 크게 연구개발, 의료진단, 생체 인식 및 액세스 제어, 감시, 산업 애플리케이션 등 5개로 분류할 수 있다.
• 연구개발: 대부분의 재료는 NIR 스펙트럼에서 볼 수 있는 독특한 특성을 가지고 있으므로 연구 실험실에서는 NIR 카메라를 활용하여 이러한 재료의 특정 물리적 또는 화학적 특성을 결정한다.
• 의료 진단: NIR 이미징은 다양한 질병을 진단하기 위해 표본이나 샘플의 특성을 확인하기 위해 실험실 장비에 사용된다.
• 생체 인식 및 액세스 제어: NIR 이미징은 주로 홍채 인식을 목적으로 하는 생체 인식 및 접근 제어 시스템에 유용하다.
• 감시: 교통 모니터링, 군중 모니터링, 주차장 관리 등과 같은 감시 애플리케이션은 NIR 이미징을 활용하여 저조도 및 야간 조건에서 이미지를 캡처한다.
• 산업용 애플리케이션: NIR 카메라는 여러 제조 및 창고 프로세스 전반에 걸쳐 평가 및 품질 관리에 사용되고 있다.
자료제공: e-con Systems(www.e-consystems.com)
