주변광 내성#
정보
이 항목의 모든 정보는 모든 blaze 및 Smart blaze 카메라 모델에 적용됩니다. 간결함을 위해 모든 모델을 통틀어 "blaze"로 지칭합니다.
어떤 종류의 주변광이 문제가 될까요?#
blaze 카메라는 보이지 않는 적외선을 방출합니다:
- blaze-101 및 blaze-101s 카메라는 940 nm 파장의 빛을 방출합니다.
- blaze-102, blaze-102s, blaze-112, blaze-112s 카메라는 850 nm 파장의 빛을 방출합니다.
920~970 nm(blaze-101, blaze-101s) 또는 830~880 nm(blaze-102, blaze-102s, blaze-112, blaze-112s) 대역의 보이지 않는 적외선은 카메라의 이미지 센서에 감지되며 카메라 자체의 광원과 간섭을 일으켜 결과 측정값에 영향을 줍니다. 따라서 이는 주요 방해 원인으로 간주할 수 있습니다. 이와 관련하여 다른 파장의 빛이 미치는 영향은 무시할 수 있을 정도입니다.
조도 대 복사조도#
카메라는 주로 보이지 않는 적외선에 취약하므로 주변광 내성은 보이지 않는 빛에 적합한 복사 측정 양인 복사조도(Irradiance)로 규정됩니다. 복사조도는 W/m²로 측정됩니다. 이는 단위 면적당 표면이 받는 복사선속(에너지) 측면의 빛을 나타냅니다.
이와 대조적으로 가시광선의 인지되는 밝기는 대개 조도(Illuminance)로 표현됩니다. 이는 인간의 눈에 인지되는 밝기 측면의 빛을 나타내는 광도 측정 양입니다. 조도는 럭스(lx)로 측정됩니다.
복사조도 값으로부터 조도 값을 유도하는 보편적으로 타당한 방법은 없습니다. 이는 서로 다른 광원의 적외선 부분이 크게 다를 수 있으므로 각 광원의 스펙트럼을 개별적으로 고려해야 하기 때문입니다.
샘플 시나리오 비교#
가이드라인을 제공하기 위해 Basler는 복사조도가 서로 다른 광원의 조도 값과 어떤 관련이 있는지 보여주는 세 가지 시나리오를 검토했습니다. 측정은 다음 조건 하에서 수행되었습니다.
- blaze-101 및 blaze-101s 카메라의 복사조도 한계는 12.8 W/m²이며, blaze-102, blaze-102s, blaze-112, blaze-112s 카메라의 복사조도 한계는 6.8 W/m²입니다(특정 테스트 조건 하에서 Basler가 결정함).
- 태양광이나 할로겐등과 같은 일반적인 광원의 총 분광 복사조도는 카메라의 이미지 센서에 기록된 복사조도가 카메라의 복사조도 한계인 12.8 W/m² 및 6.8 W/m²와 같아지도록 선택되었습니다.
이러한 조건에서 가시광선 대역의 조도는 광원의 스펙트럼과 시감효율 함수를 고려하여 계산되었습니다. 또한 이미지 센서의 양자 효율, 카메라 대역 통과 필터의 전달 함수(통과 대역 및 차단 대역), 기타 관련 카메라 프로퍼티도 포함되었습니다.
다음 표에는 결과가 나열되어 있습니다.
| blaze-101 / blaze 101s | 주변광 내성에 대한 복사 측정 한계 (최대 복사조도 @ 920–970 nm) | 주변광 내성에 대한 광도 측정 한계 (최대 조도, 근사치) |
|---|---|---|
| 태양광a | 12.8 W/m² | ~60 klux |
| 백열등 (3200 K)b | 12.8 W/m² | ~8 klux |
| 920~970 nm 대역의 근적외선 방출이 없는 인공 광원 (예: 가시광 LED, 형광등 등) | 12.8 W/m² | 실질적 제한 없음 |
| blaze-102 / blaze-102s / blaze-112 / blaze-112s | 주변광 견고성을 위한 복사 측정 한계 (최대 조도 @ 830~880 nm) | 주변광 내성에 대한 광도 측정 한계 (최대 조도, 근사치) |
|---|---|---|
| 태양광a | 6.8 W/m² | ~15 klux |
| 백열등 (3200 K)b | 6.8 W/m² | ~5 klux |
| 830~880 nm 대역의 근적외선 방출이 없는 인공 광원 (예: 가시광 LED, 형광등 등) | 6.8 W/m² | 실질적 제한 없음 |
-
북반구의 맑고 파란 하늘이 있는 볕이 잘 드는 날: 하지; 태양시 12:00:00; 위도 53.692540; 경도 10.266444; 타겟 기울기 90° (지면에 수직); 타겟 방위각 180° (남향); 표면 알베도 0.2; 카메라 타겟 수직
-
텅스텐 할로겐 램프, 3200 K 색온도
주변광의 영향#
주변광이 카메라의 image Quality에 미치는 영향은 딥맵 또는 포인트 클라우드에서 가장 두드러집니다. 920~970 nm 또는 830~880 nm 범위의 강한 주변광이 있는 환경에서는 깊이 노이즈가 증가하여 깊이 측정의 정확도가 떨어집니다.
주변광이 비교적 약한 경우(최대 5 W/m²의 조도), 노이즈 증가량은 약 2배 미만으로 유지됩니다. 일광 견고성 지정 한계(조도 12.8 W/m²)에 가까운 강한 주변광 환경에서는 노이즈가 7배 증가합니다. 주변광의 조도가 이 한계를 초과하여 더 높아지면 카메라의 이미지 센서가 포화 상태에 도달합니다. 이 경우 강도 이미지가 흰색으로 나타나며 더 이상 깊이 측정을 수행할 수 없습니다.
정보
주변광은 카메라의 강도 이미지에 나타나지 않습니다. 즉, 주변광의 변화는 밝기 변화가 아니라 이미지 노이즈의 변화로만 관찰할 수 있습니다. 따라서 노출이 적절한 이미지에서 과노출된 이미지로의 전환이 매우 갑작스럽게 일어나는 것처럼 보일 수 있습니다.
카메라의 복사조도 한계 결정#
카메라는 다음 조건에서 테스트되었습니다:
- 반사율 90%의 평평한 흰색 타겟
- 940 nm(blaze-101, blaze-101s) 또는 850 nm(blaze-102, blaze-102s, blaze-112, blaze-112s) LED로 조명된 타겟
- 타겟과 카메라 간 거리 6 m
- Exposure Time 250 µs
테스트 설정#
카메라는 6 m 거리에 있는 평평하고 흰색인 타겟을 직접 향하도록 설치되었습니다. 주변광을 시뮬레이션하기 위해 카메라와 동일한 파장을 사용하는 추가 광원으로 타겟을 비추었습니다. 타겟의 조도는 카메라가 과노출 없이 사용 가능한 이미지를 정상적으로 출력하는 지점까지 높였습니다. 조도를 측정하고 카메라 이미지를 기반으로 노이즈 증가를 확인했습니다.
Test Results#
blaze-101 및 blaze-101s 카메라는 920~970 nm 대역의 주변광원에서 12.8 W/m²의 주변 조도에서도 사용 가능한 이미지를 정상적으로 출력했습니다. 이미지 노이즈는 7배 증가했습니다.
blaze-102 및 blaze-102s 카메라는 830~880 nm 대역의 주변광원에서 6.8 W/m²의 주변 조도에서도 사용 가능한 이미지를 정상적으로 출력했습니다. 이미지 노이즈는 7배 증가했습니다.