비냉각 열상시스템에서의 적외선 검출기의 열전소자(TEC) 부재에 대한 효율적인 제어기법
Novel control scheme for the absence of the thermoelectric(TEC) of infrared detector in an Uncooled thermal system
초록/요약
열상 장비는 빛이 없는 암흑상태에서도 물체에서 발산하는 적외선(열)을 탐지하여 이를 영상으로 제공하는 장비이다. 열상장비의 이러한 야간 감시기능 때문에 현재 군사용으로 널리 보급되어 있고, 민간분야의 활용용도도 많이 활성화되고 있다. 적외선 검출기의 특성상 냉각기를 사용하여 극저온에서 적외선 신호를 추출해야 열 잡음을 최소화 할 수 있기 때문에 냉각기를 검출기와 하나의 패키지로 제작하여 장비에 탑재하여 활용하고 있다. 주로 고성능의 영상을 제공하지만 냉각기를 반드시 탑재해야 하기 때문에 장비의 크기가 커지고, 상대적으로 높은 가격 및 10분정도의 냉각기 초기화 시간 등의 단점이 있다. 비냉각 방식의 검출기는 검출기 내부에 냉각기 기능을 하는 열전소자(TEC : Thermal Electric Cooler)를 탑재하여 냉각기의 기능을 대신하고 있다. 이 열전소자의 기능은 검출기의 기준온도를 제어하여 온도변화에 따른 영상화질의 저하를 방지하는 역할을 수행한다. 최근에는 이 열전소자를 삭제하여 크기, 가격을 줄일 수 있는 노력이 많이 연구되고 있다. 본 논문에서는 비냉각 형태의 적외선 검출기는 내부에 열전소자가 없는 검출기를 보다 효과적으로 제어하여 영상의 화질저하를 최소화 하면서 크기를 최소화 하고 가격경쟁력을 높일 수 있는 비냉각 적외선 검출기에서의 열전소자 부재에 대한 효율적인 제어기법 연구 결과에 대해 제시하고자 한다.
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<제목 차례>
Ⅰ. 서론 9
Ⅱ. 본론 10
1. 적외선 에너지 10
2. 열상 장비 12
3. 적외선 검출기 12
4. 기존의 열 영상신호처리 방법 14
가. 불균일 보정 : NUC(Non-Uniformity Correction) 15
(1) 개요 15
(2) Multi-point NUC 16
나. 대조비 개선(CEM:Contrast Enhancement Mode) 16
(1) 개요 16
(2) 선형변환 방법 18
(3) 대역추출 local histogram 처리 방법 19
(4) Gradient method를 적용한 적응적 plateau equalization 19
다. 결점보상(DEFECT) 20
(1) 개요 20
(2) 실시간 결점보상 알고리즘 20
(3) Perfect Soft Defect Processing 20
5. 열전소자 21
가. 열전소자 정의 21
(1) 개요 21
나. 열전소자 온도 제어 방법 22
(1) Peltier effect 22
(2) Seebeck effect 25
(3) 열전소자 Control 26
6. 제안하는 열전소자 부재시 효율적인 제어기법 29
가. 개요 29
나. 방법 29
7. 시험 결과 32
가. 시험 환경 32
나. 각 신호처리 단계에서의 데이터 획득 및 시험결과 34
다. 열전소자 부재시 효율적인 제어기법에 대한 성능분석 43
III. 결 론 45
참 고 문 헌 46
Abstract 48
