영상처리장치란?
영상처리장치란 카메라 등의 영상에 포함된 정보를 추출하여 무엇이 찍혀있는지 식별, 측정, 분석하는 장치입니다.
영상처리장치에는 외부 장비와 연동할 수 있는 인터페이스가 마련되어 있습니다. 영상처리장치에서 얻은 사물의 형태, 거리, 개수 등을 외부 장비로 전송하여 생산라인의 제어 등이 가능해집니다.
영상처리장치를 사용하는 용도 및 목적(대상물의 종류, 대상물의 이동속도, 처리 정밀도, 처리속도 등)에 따라 장비의 사양, 적용하는 영상처리 기법 및 시스템 제어 방법을 선정하는 것이 중요합니다. 최근에는 인공지능이나 머신러닝과 결합된 장비의 개발도 이루어지고 있습니다.
영상처리장치의 사용 용도
영상처리장치는 일상생활부터 공장, 의료, 교통-수송 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다다. 구체적인 사용 용도는 다음과 같습니다.
- 공장에서의 부품 등의 품질 검사 및 수량 측정
- 이미지 모델, 문자, 바코드를 통한 대상물 식별 및 인증
- 스테레오 영상 등 3차원 정보를 기반으로 한 로봇 제어
- 감시 카메라의 영상 선명화 및 이상 감지
- 자동차의 운전 보조 및 자율주행
- 엑스레이, CT 등 의료 영상으로부터의 진단 보조
- 개인 식별을 위한 얼굴 인증 시스템
- 역이나 상업시설의 인원 계측 시스템
영상처리장치의 원리
영상처리장치의 원리는 카메라나 센서의 신호를 영상화한 후 컴퓨터에서 영상변환, 변형, 특징량 등의 정보를 추출하여 대상물을 식별, 측정, 분석하여 영상에서 대상물 정보로 변환하는 것입니다이다.
영상처리장치는 영상 입력부, 영상처리부, 외부 인터페이스부, 시스템 제어부로 구성됩니된다. 각 부분의 기능은 다음과 같습니다.
1. 영상 입력부
카메라 등 센서의 신호를 디지털 데이터로 변환하여 이미지화합니다. 적외선 카메라나 라인 센서 카메라 등 특수 카메라의 신호를 영상화할 수 있는 타입도 있으며, 사용 목적에 따라 선택햡니한다.
2. 이미지 처리부
영상 입력부에서 얻은 이미지를 데이터로 처리하여 이미지의 변환, 변형, 특징량 등의 정보를 추출하는 연산을 수행하여 무엇이 찍혀있는지 식별 및 측정, 분석을 합니다. 영상처리부는 목적에 따라 영상처리 연산을 조합한 영상처리 절차를 수행한다. 일련의 영상처리 절차는 프로그램을 작성하여 실행합니다.
영상처리 연산은 다루는 데이터 양이 많습니다. 따라서 검사 등 단시간에 판단이 필요한 경우에는 화상처리 전용 LSI나 신호처리 전용 LSI를 사용하여 속도를 높이고 있습니다.
3. 외부 인터페이스부
화상처리 시작 신호를 수신하거나 화상처리부에서 측정 및 분석한 결과를 ON/OFF 신호나 이더넷 및 시리얼 통신 데이터로 출력합니다. 제조라인의 제어장치나 로봇 등 사용 목적에 따라 연동하는 장비가 달라지기 때문에 TCP/IP나 RS-232C와 같은 일반적인 통신 방식부터 OPC와 같은 산업용 통신 방식까지 다양한 통신 방식 중 적합한 것을 선택합니다.
4. 시스템 제어부
영상 입력부, 영상처리부, 외부 인터페이스부의 동작과 연계를 제어하여 영상 입력, 대상물 식별, 측정 및 분석, 외부 기기로 결과 출력과 같은 일련의 처리를 위한 제어를 수행합니다. 각 부분의 동작 및 연계의 타이밍과 내용은 영상처리장치의 목적에 따라 달라지기 때문에 프로그램을 작성합니다.
영상처리장치를 이용하여 검사 및 품질관리를 수행하기 위해서는 시스템에 요구되는 성능을 바탕으로 이미지의 입력부터 결과 출력까지의 처리 절차를 영상처리 소프트웨어의 조합과 외부 장비와의 연계를 프로그램화해야 합니다.
화상처리장치의 기타 정보
화상처리 소프트웨어
영상처리부의 역할인 이미지를 데이터로 처리하여 이미지의 변환이나 변형, 특징량 등의 정보를 추출하는 연산처리는 컴퓨터 프로그램으로 실행되며, 이를 영상처리 소프트웨어라고 합니다. 영상처리장치의 영상처리 소프트웨어는 영상 입력부터 영상처리, 그리고 외부 장비와의 연동이라는 일련의 처리 제어가 가능한 것이 중요합니다.
최근에는 카메라와 외부 출력의 표준화가 진행되면서 이미지 처리뿐만 아니라 카메라 제어, 이미지 표시 및 처리 결과의 외부 출력 인터페이스 제어 등을 갖춘 패키지도 등장하고 있습니다. 또한, 검사나 계측에 목적을 한정한 영상처리 소프트웨어 패키지 등도 있습니다.
최근에는 기존 영상처리 소프트웨어에 머신러닝이나 AI 기술 등을 결합하여 분석이나 특징 추출의 정확도를 높이는 시도도 이루어지고 있는 상황입니다.