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고속 영상처리 기법을 이용한 촬상 시스템 및 촬상처리의 응용

전문가 제언: ○ 사진이 디지털로 변환되면서 전자기술의 발전에 힘입어 종래에는 거의 불가능했던 새로운 기술들이 속속 등장하고 있다. 그 중 하나가 고속 움직임의 피사체에 대한 촬상이다. 필름시절에도 고속 프레임으로 촬영하는 예가 있었으나 고 광량의 특수조명과 촬영된 필름의 증감현상과 같은 특수 작업이 필요했다.

○ 디지털 시대에서도 초기의 촬상 매체인 CCD(Charge Coupled Device)는 프로세서의 처리 방식에서 포토-셀로부터의 전하가 라인 이동으로서 고속 촬상에 문제점이 있었으나 CMOS(Complementaly Metal Oxide Semiconductor)로 대체되고부터 각 포토셀에서 직접 전하를 바로 전송할 수 있게 됨으로써 보다 쉽게 고속 촬상과 영상처리가 가능해졌다.

○ 고속 촬영 기술은 우리의 육안으로는 직접 확인할 수 없을 정도로 극히 짧은 시간동안에 발생, 진행, 소멸과정을 거쳐 변화하는 주변의 모든 물리, 화학적인 현상들을 기록하여 분석할 수 있게 해주는 촬영 기술이다. 본고에서는 CMOS 이미지센서에서 영상을 촬상하여 고속 처리함으로써 운동선수의 동작처럼 빠르게 움직이는 피사체의 운동 분석이 가능한 촬상 시스템의 개발과 발전 방향에 대하여 고찰하였다.

○ 국내에서의 고속 촬영 카메라는 1990년도 중반 ㈜브이텍에서 러시아 종합물리연구소와의 기술제휴로 영상분리 및 줄무늬 겸용의 전자식 카메라(초당 106 프레임/시간 분해능 10 피코 초)를 개발했으며 독자적으로 ICCD(Image Intensified CCD)를 개발하여 시판 중에 있다.

○ 과거에는 촬상 지속시간을 나노 초 이하로 향상 시키는 것이 불가능했으나 Q-Switching, 모드동기, 광펄스 압축기법 등 레이저 관련기술이 개발되면서 시간 분해능이 현저히 향상되었다. 현재는 펨토 초의 펄스폭을 갖는 초고속 전자셔터의 개발과 함께 피코 초 이하의 시간 분해능을 갖는 고속 카메라가 등장하였다. 이러한 기술과 고속 현상을 포착하는 툴로서 고속 센싱 기술은 앞으로도 큰 기대를 모을 것으로 사료된다.

저자: Takashi Komuro, Hiromasa Oku, Masatoshi Ishikawa, Idaku Ishii
자료유형: 학술정보