열화상 카메라(Infrared Thermal Camera)

 

열화상 카메라는 두가지로 분류된다.

 

  1)   Night Vision :

          카메라에서 적외선파장을 발산하여 측정하거나 달빛을 증폭하여 사용
          다큐멘터리에서 동물의 움직임을 촬영할때 야시경과 같이 초록색화면으로 보는 것이 그 예이다.

          사실 CCTV의 적외선 카메라도 여기에 속하는데(대부분 적외선을 LED로 방출) 어떤 이유인지 모르나  IR카메라라고 부른다.

          하지만  엄밀히 따지면  IR을 방사하고 받는다면 Night Vision이 옳다.

  2)  열화상 카메라(Infrared Thermal Camera) : 

          IR 카메라라고도 하고 infrared camera라 하기도 하는데 적외선을 방사하지 않고  동물몸이 방사하는 적외선을 이용한다.

          일반적으로 체열진단기(Thermal Imaging Camera)로 많이 보급되어 있다.

          피사체가 물체나 동물인경우   몸(물체)의 온도에 따라 해당파장의 빛을 방출되는 원리를 이용한다
          모든 물체는 절대온도(-273도) 이상이면 해당파장의 빛을 방출하는데 
          사람은 체온 37도근방으로  적외선중 원적외선인 8~14um의 파장대가 방출된다.

      

 

  적외선은 에너지 전달형태의 일종으로 가시광선(Visible Wave)보다 파장이 길고 
  마이크로 광선(Micro Wave)보다 짧은 0.75~1000㎛ 파장 대역의 전자파를 말하는데, 
  실화상과 유사한 형태의 특성을 지니고 빛의 속도로 공간을 이동하며 반사, 굴절, 흡수 및 방사 등의 현상을 나타낸다.

 

  건강한 사람들의 체온은 36~37°C 사이이기 때문에 37.5°C의 측정치는 고열이며  바이러스에 의한 발열의 한계치는 39.5도정도이다.
  요즘 신형장비(Raven-384 카메라 같은 것)들은  0.05°C와 같이 적은 온도차를 감지할 수 있어 위 그림처름 신종플루에 많이 사용된다.

 

 프랭크 발열체 연구이론에 따르면 따뜻한 모든 물체는 일정한 경로를 따라서 에너지를 발산한다.
 흑체는 다른 에너지원으로부터 간섭을 받지 않고, 외부로 열을 반사하지 않으면서 자체적으로 이상적인 에너지를 발산한다.
 흑체의 성능은 가격에 따라 다른데, 아주 높은 품질의 흑체는 외부에너지원으로부터 발산되는 에너지를 거의 대부분 반사시키지 않는다.
 좋은 흑체의 발산 수치는 0.999까지 올라가는데, 인체온도 측정을 위한 발산 수치는 0.95~ 0.99면 충분하다. 
 흥미로운 점은 인간의 피부는 흑체와 매우 비슷하다는 점이다.
 피부는 0.98 정도의 수치와 비슷하여 외부의 에너지열을 거의 반사하지 않는다.
 사람의 열 발산은 몸 안쪽의 온도와 같은 값으로 볼 수 있는데, 이러한 원리를 이용하여 온도 측정이 가능한 것이다.

 항공 여행객의 열 온도 측정에서 Raven-384에 쓰이는 흑체는 보통 여행객이 지나가는 머리 위에 설치되어 있다.
시스템 세팅 시에 내장된 소프트웨어는 시스템 간의 실제적인 작동환경과  지역적인 데이터베이스와 연관되는 통계적인 분석작업을

수행하게 된다.   대표적으로 다양한 사용자의 사용 환경에서는 이러한 모든 환경변수들을 사전에 알 수 없다.
 습도는 이런 환경에서 가장 중요한데, 피부 열 발산 능력에 영향을 주기 때문이다.
 이러한 변수들을 줄이기 위해  몇몇 사람들을 추적하고,  연관되는 작업환경 내에서 활동하는 건강한 사람들의 영상을 얻기 위해

약간의 통계치를 이용하며  대부분의 경우 이러한 설치 작업은 시스템을 처음 사용하기 전에 미리 이루어져야 있다.

 

이 분야의 선두업체는

   플리어( http://www.flir.com/KR/   www.flirkr.co.kr )로서  40년이 넘는 열화상카메라 제조회사이며  

   전세계적으로 50%를 초과하는 시장점유율하는 업체이다.

   열화상은 플루크보단 FLIR제품이 우수하다고 하는데 Fluke는 아마 최근에 열화상카메라 제조회사를 인수하여 성공하는 업체이다.

   FLIR시스템은 1958년 스웨덴의 AGA업체가 시작하였다.
   일본 NEC와  HIOKI(히오키), 요코가와(yokogawa)같은 업체도 많이 생산 한다.

 

FLIR( 전방 감시 적외선 장치, forward looking infrared, FLIR)

적외선 전방 감시 장치는 적외선 복사를 감지하는 영상 기술로서 

전방의 적외선 화상을 비디오 카메라로 촬영하는 시스템으로 특정한 시스템의 명칭이 아니고,
이런 종류의 시스템에 대한 일반 명사이다.

 

FLIR가 탐지하는 적외선의 파장 길이는 가시광선 및 근적외선 범위(0.4 ~ 1.0 µm)에서 작동하는 야시경과는 다르다.
 
적외선은 범위에 따라 기본적으로 장파장 적외선과 중파장 적외선의 두 가지로 나눌 수 있다.

장파장 적외선(LWIR) 카메라는 8 ~ 12 µm에서 작동하며 몇 마일 밖에 있는 뜨거운 엔진 부분이나 인간 체온의 열을 볼 수 있지만,
 적외선 빛이 공기나 수증기에 의해 흡수되고, 산란하고, 굴절되기 때문에 중파장 적외선 카메라에 비해 장거리 시야 확보가 어렵다.
 몇몇 장파장 FLIR는 그들의 탐지기에 극저온의 냉각이 필요하지만, 적당히 민감한 FLIR는 극저온의 냉각이 필요치 않는다.
 
 3 ~ 5 µm 범위에서 작동하는 카메라는 중파장 적외선(MWIR)이라 불린다.
 중파장 적외선 카메라는 수증기 흡수로부터 영향을 덜 받기 때문에 장파장 적외선 카메라와 다르게 장거리 시야 확보가 용이한 편이지만,
 일반적으로 더욱 비싼 감지기 배열과 극저온 냉각이 필요하다.
 
 많은 FLIR 시스템은 영상 품질을 향상시키기 위해 디지털 화상 처리를 사용한다.
 제조 공정에서 제한 때문에, FLIR 센서 배열은 종종 픽셀로부터 픽셀로 거칠게 불일치하는 감광도를 가진다.
 이것을 개선하기 위해, 각 픽셀의 반응이 공장에서 측정되고, 대부분 선형인 변형물은 측정된 입력 신호를 출력 수준으로 측량한다.

 

 

 

제품의 예  

  Night Vision중에서~~

 

 사실 CCTV의 적외선 카메라도 여기에 속하는데(대부분 적외선을 LED로 방출)

 어떤 이유인지 모르나  CCTV업체들은 IR카메라라고 부르고 있다.

 하지만  엄밀히 따지면  IR을 방사하고 받는다면 Night Vision이 옳다고 본다.

 Night Vision은 별빛이나 달빛같은 미세한 빛을 증폭하여 영상으로 표현한다.

 흠....별빛이 LED방사로 대체된 경우가 IR camera인데...^^

 

 

 

 열화상 카메라중의 TOD관련

  TOD는 열상감시장비(TOD:Thermal Observation Device)인데 생물과 물체의 적외선을 감지하여 영상으로 보여준다.

  열영상장비는 사람과 물체가 방출하는 적외선 영역의 에너지를 검출하여 눈에 보이는 영상으로 변환시키는 전자 광학장치이다.  

  적외선광학계, 주사장치, 적외선검출기, 신호처리기, 영상재현장치로 구성되어 있다.

 

 

열화상 카메라중의 체열진단기  Thermal Imaging Camera

     인체에서 자연적으로 방출되는 적외선(8~12um의 파장대)을 감지하여 컬러 영상화하고, 이를
     통하여 이상 부위를 검출하는 첨단 의료영상 진단기술      http://blog.naver.com/mesher/120102044362

 

 

 

 

 

참조 : http://blog.naver.com/msnayana?Redirect=Log&logNo=80091661553