멀티 스펙트럼 이미징이란?
멀티 스펙트럼 이미징은 사람의 눈에 보이지 않는 정보를 보여줍니다. 하지만 멀티 스펙트럼이란 정확히 무엇을 의미할까요? 또한 이 기술은 산업용 이미지 처리에 어떤 영향을 미칠까요? 개별 비전 어플리케이션이 멀티 스펙트럼 카메라를 이용해 어떤 이점을 얻을 수 있는지 알아보겠습니다.
멀티 스펙트럼 이미징의 적용 사례
멀티 스펙트럼 카메라란?
멀티 스펙트럼 카메라는 "단순한" 색상 이상의 정보를 확인할 수 있는 고도로 특수화된 산업용 이미징 장치입니다. 이 카메라는 사람의 눈으로 볼 수 있는 파장 범위(380-780나노미터)보다 훨씬 더 넓은 전자기 스펙트럼의 특정 파장 범위에서 이미지 데이터를 측정합니다. 이러한 카메라는 일반적으로 3~15개의 스펙트럼 대역을 처리하지만, 수백 개의 스펙트럼 대역을 캡처(초분광 이미징)할 수 있는 카메라도 있습니다. 멀티 스펙트럼 카메라는 적외선과 같이 파장이 가시광선 범위를 벗어나는 전자기파를 시각화하여 새로운 가능성을 열어줍니다. 스펙트럼 정보를 정확하게 캡처하면 다양한 산업에서 효율성과 품질 보증을 강화할 수 있습니다.
멀티 스펙트럼 카메라는 적외선과 같이 파장이 가시광선 범위를 벗어나는 전자기파를 시각화하여 완전히 새로운 가능성을 열어줍니다. 스펙트럼 정보를 정확하게 캡처하면 다양한 산업에서 효율성과 품질 보증을 강화할 수 있습니다.
스펙트럼 이미징 옵션
스펙트럼 이미지 정보는 세 가지 방법(광학 소자가 있는 카메라, 필터 휠과 같은 연속 필터가 있는 카메라, 또는 필터가 있는 CMOS 센서가 탑재된 카메라 사용)을 통해 얻을 수 있습니다.
광학 요소가 있는 멀티 스펙트럼 카메라
광학 요소가 있는 멀티 스펙트럼 카메라는 다음과 같은 네 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다.
프리즘:
입사광을 여러 파장으로 분할합니다.
센서:
빛을 전자 신호로 변환합니다.
그레이팅(Grating):
특정 파장대역을 분리합니다.
렌즈:
추가 처리를 위해 빛을 집중시킵니다.
이러한 구성 요소들은 함께 고해상도 멀티 스펙트럼 이미지를 생성합니다. 성능은 광학 요소의 정렬 정밀도 및 보정에 크게 영향을 받지만, 이러한 작업을 수행하는 데는 많은 비용이 들 수 있습니다.
필터 휠 카메라
필터 휠 카메라로 촬영한 오브젝트는 카메라가 단일 파장을 촬영할 때 순차적으로 스캔됩니다. 추가 파장을 촬영하는 경우에는 필터 휠을 원하는 필터로 이동해야 합니다. 그러나 이 방법은 특히 촬영 대상이 움직이는 경우에 한계가 있습니다. 스캔 속도가 느려지면 흐릿하거나 불완전한 이미지가 생성될 수 있기 때문입니다.
필터가 있는 CMOS 센서
이제 CMOS 센서를 센서 레이아웃에 통합된 대역 필터와 함께 사용할 수 있습니다. CMOS 센서에 스펙트럼 필터가 있는 카메라는 다른 스캐닝 기술과 달리 정렬을 위해 추가 광학 구성 요소가 필요하지 않습니다. 필터가 있는 CMOS 센서 카메라는 단일 이미지에서 다양한 파장의 오브젝트를 캡처합니다. 이러한 센서는 비용이 저렴할 뿐만 아니라 기존 이미징 시스템에도 보다 쉽게 통합할 수 있습니다.
멀티 스펙트럼 카메라 어플리케이션 개요
멀티 스펙트럼 카메라는 최근 기존에 주로 사용되던 항공우주, 생명 과학 및 실험실을 벗어나 그 활용 범위가 확대되었으며 오늘날에는 다음과 같은 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 인쇄 회로 기판: 오류 및 결함 감지 검사 은행: 지폐 위조 감지 피부과: 피부 변화의 특성 분석 및 피부 질환 진단
멀티 스펙트럼 이미징의 대표 활용 분야: 식품 산업 & 농업
멀티 스펙트럼 카메라의 주요 적용 사례는 식품 산업과 농업 분야에서 찾아볼 수 있습니다.
농업
농업 분야에서는 농부가 작물 상태를 점검할 수 있습니다. 멀티 스펙트럼 카메라가 탑재된 드론은 밭 위를 날며 고해상도 이미지를 캡처하여 지상의 컴퓨터로 무선 전송합니다. 농부는 빨간색, 초록색 등 다양한 색상으로 표시된 데이터를 평가하여 병해가 있는 식물을 식별하고 표적 살충제로 문제를 해결할 수 있습니다. 따라서 자원을 효율적으로 사용하고 환경을 보호할 수 있습니다.
식품 생산
멀티 스펙트럼 이미징은 식품 생산 분야에서도 중요한 역할을 하며, 더욱 정교한 품질 관리를 지원합니다. 식품 분류와 같은 자동화된 프로세스에서는 이물질을 정확하게 감지하는 기능을 활용할 수 있습니다. 기존의 산업용 카메라는 파편, 돌 및 흙을 잘 구분해내지 못했지만, 멀티 스펙트럼 카메라는 미세한 편차도 감지할 수 있습니다.
멀티 스펙트럼 이미징의 미래
기술이 발전하고 멀티 스펙트럼 카메라가 더욱 다양한 어플리케이션에 통합되면서, 앞으로는 분석의 정확도 및 신뢰도가 크게 향상되어 산업 공정을 지속적으로 최적화할 것으로 기대됩니다.
