머신 비전: 머신 비전에서 단색 이미징을 하고 싶은 이유는 무엇입니까?

단색 이미징은 컬러 이미징에 비해 여러 가지 중요한 장점을 제공하기 때문에 머신 비전 분야에서 널리 선호됩니다. 주요 이유에 대한 자세한 설명은 다음과 같습니다.

1. 뛰어난 감도와 저조도 성능

단색 센서는 베이어 패턴과 같은 컬러 필터 어레이(CFA)가 없어 각 픽셀이 파장에 관계없이 모든 입사광을 직접 포착할 수 있습니다. 따라서 컬러 필터링으로 인해 각 픽셀이 빛의 3분의 1로 제한되는 컬러 센서에 비해 3배 더 높은 감도를 제공합니다. 예를 들어, 의료용 현미경이나 홍채 인식 시스템에서 단색 카메라는 이러한 향상된 감도를 활용하여 저조도 환경에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 또한, 단색 센서는 적외선 차단 필터를 생략하는 경우가 많아 근적외선(NIR) 파장을 감지할 수 있는데, 이는 형광 이미징이나 근적외선 조명 하의 산업 검사와 같은 애플리케이션에 매우 중요합니다.

2. 더 높은 프레임 속도와 처리 효율성

흑백 이미지는 각 픽셀이 8~12비트(컬러 센서는 16비트 이상)를 출력하므로 데이터 처리량이 줄어 듭니다. 이는 대역폭과 연산 부하를 줄여 고속 제조나 로봇 유도와 같은 실시간 애플리케이션에서 더 빠른 프레임 속도를 구현할 수 있습니다. 예를 들어, 흑백 센서는 동일한 조건에서 컬러 센서보다 2~3배 빠른 프레임 속도를 달성할 수 있으며, 이는 빠르게 움직이는 결함이나 동적 이벤트를 감지하는 데 매우 중요합니다.

3. 단순화된 알고리즘 및 향상된 대비

단색 이미징은 디모자이킹(Bayer 센서에서 누락된 색상 데이터를 보간하는 것)과 같은 복잡한 색상 처리 단계가 필요 없으므로 아티팩트가 발생할 수 있습니다. 단색 데이터는 원시 데이터이며 직접적이기 때문에 에지 감지, 텍스처 분석 또는 객체 분할과 같은 작업에 대한 알고리즘 개발이 간소화됩니다. 광학 필터(예: 대역 통과 필터 또는 편광 필터)는 특정 파장을 분리하거나 눈부심을 줄여 대비를 더욱 향상시켜 결함(예: 긁힘, 균열)이나 특징(예: 바코드)을 더욱 명확하게 구분할 수 있도록 합니다. 예를 들어, 용접 기공 탐지 시, 단색 이미징과 방향성 조명을 결합하면 최소한의 노이즈로 금속 표면에 있는 어두운 기공을 식별할 수 있습니다.

4. 비용 효율성

흑백 카메라는 일반적으로 컬러 카메라보다 저렴하며 , 특히 고해상도에서 더욱 그렇습니다. 이러한 비용 이점은 대규모 검사 시스템의 다중 카메라 구성에서 더욱 커집니다. 예를 들어, 13MP 센서를 탑재한 흑백 카메라는 유사한 사양의 컬러 모델보다 가격이 훨씬 저렴할 수 있으므로 예산에 민감한 산업 또는 연구 분야에 이상적입니다.

5. 확장된 스펙트럼 범위

단색 센서는 인간의 시각 범위를 넘어서는 자외선(UV) 과 근적외선(NIR) 파장을 감지하여 활용도를 확대할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

반면에 컬러 카메라는 CFA와 IR 차단 필터로 인해 가시광선 파장으로 제한됩니다.

반면에 컬러 카메라는 CFA와 IR 차단 필터로 인해 가시광선 파장으로 제한됩니다.

6. 높은 동적 범위 및 정확도

단색 센서는 일반적으로 더 나은 동적 범위 와 낮은 노이즈 감소를 보이는데, 이는 정밀한 측정이나 결함 감지가 필요한 애플리케이션에 필수적입니다. 의료 영상에서는 이러한 특성이 더 선명한 X선 또는 형광 투시 결과를 제공하며, 산업 환경에서는 고반사율 표면의 미세한 결함을 안정적으로 감지합니다.

7. 산업별 응용 프로그램

색상이 중요하지 않거나 오해의 소지가 있는 분야에서는 단색 이미징이 지배적입니다.

컬러 이미징을 사용해야 하는 경우는 언제인가요?

제품 색상 변화 식별, 위조 지폐 감지, 화학 성분 분석 등 스펙트럼 정보가 중요한 경우에는 색상이 우선시됩니다. 그러나 이러한 경우에도 파장별 필터를 사용한 흑백 이미징이 정확도와 비용 측면에서 색상 이미징보다 우수한 경우가 많습니다.

요약하자면, 머신 비전의 단색 이미징은 감도, 속도, 단순성, 스펙트럼 다양성 면에서 뛰어나 정밀성, 효율성, 비용 효율성이 가장 중요한 애플리케이션에 적합한 선택입니다.