KR101884183B1 - Milimeter wave radiometer system and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템의 교정 및 영상에 적용하는 방법은 물체로부터 방사되어 오는 밀리미터파 신호를 집광하는 렌즈와 신호의 지향하는 방향을 90도 꺾어주는 반사판으로 이루워진 준 광학부, 상기 집광된 밀리미터파 신호를 증폭 및 대역 통과를 통한 후 DC신호로 변환하는 단일 채널 수신부, 상기 준 광학부와 단일 채널 수신부의 초점을 조절하고 단일 채널 수신부를 선형 스캐닝하여 2차원 영상 데이터를 출력하는 3축 스캐너; 상기 3축 스캐너를 이용해서 상기 단일 채널 수신부가 상기 준 광학부의 초점면 위 다른 위치마다 서로 다른 단일 채널 수신부의 이득 특성을 동일하게 교정하기 위해서 필요한 교정 파라미터들을 산출하는 시스템 교정부; 상기 시스템 교정부를 제외한 모든 구성부를 통해 획득한2차원 영상에 상기 시스템 교정부에서 산출한 교정 파라미터들을 적용하는 영상교정부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 공항 및 공공기관의 보안 검색대에서 사람 옷 속에 은닉된 무기 및 정보 유출용 저장장치 탐지, 철책선에서 악천후 및 시야확보 확보되지 않은 환경에서 원격으로 사람 및 전차의 움직임 감시 등에 사용할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a millimeter-wave radiometer system and method thereof, and a method of calibrating and applying the millimeter-wave radiometer system according to the present invention includes a lens for condensing a millimeter-wave signal radiated from an object, A quasi-optical unit formed by a reflector for bending a direction of 90 degrees, a single channel receiver for converting the condensed millimeter wave signal into a DC signal after amplification and band pass, A three-axis scanner for linearly scanning a single-channel receiver and outputting two-dimensional image data; A system calibration unit for calculating calibration parameters necessary for the single-channel receiver to uniformly calibrate gain characteristics of different single-channel receivers for different positions on the focal plane of the quasi-optical unit using the 3-axis scanner; And an image calibration unit that applies calibration parameters calculated by the system calibration unit to the two-dimensional image acquired through all of the components except for the system calibration unit. In the security search unit of the airport and the public agency, Detection of weapons and information leaking out of the shelter, monitoring of movement of persons and trams remotely in an unchecked environment due to bad weather and visibility in the fence line.
Description
본 발명은 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공항 및 공공기관의 보안 검색대에서 사람 옷 속에 은닉된 무기 및 정보 유출용 저장장치 탐지, 철책선에서 악천후 및 시야확보 확보되지 않은 환경에서 원격으로 사람 및 전차의 움직임 감시 등에 사용할 수 있도록 한 단일 채널 수신부를 적용한 밀리미터 영상 라디오미터의 시스템 보정 및 보정 영상 획득 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a millimeter wave radiometer system and method, and more particularly, to a system and method for detecting a weapon and information leakage storage device hidden in human clothes at airports and public institutions security checkpoints, The present invention relates to a system calibration and a correction image acquisition method of a millimeter image radiometer using a single channel receiving unit which can be used for monitoring the movement of people and trams remotely.
일반적으로, 밀리미터파 영상라디오미터는 물체에서 방사되는 전자기파 에너지를 광대역, 저잡음, 고안정의 수신기를 이용하여 영상을 표현하는 센서시스템이다.Generally, a millimeter wave radiometer is a sensor system that expresses an image by using a broadband, low noise, and a customized receiver of electromagnetic wave energy emitted from an object.
이러한 밀리미터파는 가시광이나 적외선 영역에 비해 구름, 안개, 비, 먼지나 화염에 의한 감쇄가 현저히 적고, 마이크로파에 비해 높은 분해능을 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다. 가시광에서는 구름이나 안개등의 장애물을 통과하여 물체의 영상을 얻을 수 없지만, 밀리미터파 대역에서는 물체의 영상을 얻을 수 있다. 이러한 이유때문에 영상라디오미터의 경우 장애물을 통과하여 영상을 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다.These millimeter waves have the advantages of significantly less attenuation due to clouds, fog, rain, dust, and flames compared to visible and infrared regions, and have higher resolution than microwaves. In visible light, images of objects can not be obtained through obstacles such as clouds or fog, but images of objects can be obtained in the millimeter wave band. For this reason, video radiometers have the advantage of obtaining images through obstacles.
그러나, 종래의 밀리미터파 영상라디오미터는 영상, 특히 2차원 영상을 획득하기 위하여 고가의 수신기를 x축과 y축 양 방향으로 배열하여야만 하는 구조를 가지고 그 제작비용이 아주 높을뿐만 아니라, 올바른 영상을 얻기 위하여 장치를 효율적으로 교정하는 방법이 개시되고 있지 않은 상황이다.
However, the conventional millimeter-wave radiometer has a structure in which an expensive receiver must be arranged in both directions of the x-axis and the y-axis in order to acquire an image, especially a two-dimensional image, A method for efficiently calibrating a device for obtaining the same is not disclosed.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공항 및 공공기관의 보안 검색대에서 사람 옷 속에 은닉된 무기 및 정보 유출용 저장장치 탐지, 철책선에서 악천후 및 시야확보 확보되지 않은 환경에서 원격으로 사람 및 전차의 움직임 감시 등에 사용할 수 있도록 한 단일 채널 수신부를 적용한 밀리미터 영상 라디오미터의 시스템 보정 및 보정 영상 획득 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a millimeter wave radiometer system and a method thereof, and more particularly, to a millimeter wave radiometer system and method thereof, Detecting weapons and information leakage storage devices, and ensuring bad weather and visibility at the wire rope. System calibration and correction of millimeter image radiometer using a single channel receiver that can be used for monitoring human and tram movement remotely in unconfined environment .
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 물체로부터 방사되어 오는 밀리미터파 빔을 집광하고 빔의 진행방향을 변경해주는 준 광학부; 상기 집광된 밀리미터파 빔 신호를 증폭 및 대역 통과를 통한 후 DC신호로 변환하는 단일 채널 수신부; 상기 준 광학부와 단일 채널 수신부의 초점을 조절하고 단일 채널 수신부를 선형 스캐닝하여 2차원 영상 데이터를 출력하는 3축 스캐너; 상기 3축 스캐너를 이용해서 상기 단일 채널 수신부가 상기 준 광학부의 초점면 위 다른 위치마다 서로 다른 준 광학부와 단일 채널 수신부 조합들의 이득 특성을 동일하게 교정하기 위해서 필요한 교정 파라미터들을 산출하는 시스템 교정부; 및 상기 시스템 교정부를 제외한 모든 구성부를 통해 획득한 2차원 영상에 상기 시스템 교정부에서 산출한 교정 파라미터들을 적용하는 영상교정부를 포함하되, 상기 준 광학부, 단일 채널 수신부 및 3축 스캐너를 포함하는 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템을 제공하는 것이다.According to an aspect of the present invention, there is provided an illumination optical system comprising: a quasi-optical unit for condensing a millimeter wave beam radiated from an object and changing a traveling direction of the beam; A single channel receiver for converting the condensed millimeter wave beam signal into a DC signal after amplification and band pass; A three-axis scanner for adjusting focus of the quasi-optical unit and the single-channel receiving unit and linearly scanning the single-channel receiving unit to output two-dimensional image data; Wherein the single channel receiver calculates the calibration parameters necessary for equally correcting the gain characteristics of the combinations of the sub-optical unit and the single channel receiver for different positions on the focal plane of the quasi-optical unit using the 3-axis scanner, ; And a video calibration unit for applying calibration parameters calculated by the system calibration unit to the two-dimensional image acquired through all the components except for the system calibration unit, wherein the millimeter including the quasi-optical unit, the single channel receiver, Wave radio meter system.
여기서, 상기 준 광학부는, 상기 밀리미터파 빔을 작은 수차 특성을 지니는 빔으로 집광시키는 비구면 유전체 렌즈와 준 광학부의 크기를 작게 하기 위해서 빔을 90도 꺾는 금속 원형 반사판을 포함함이 바람직하다.Preferably, the quasi-optical unit includes an aspheric surface dielectric lens for condensing the millimeter wave beam into a beam having small aberration characteristics, and a metal circular reflector for bending the beam by 90 degrees to reduce the size of the quasi-optical part.
바람직하게, 상기 단일 채널 수신부는, 상기 준 광학부를 통해 집광된 밀리미터파 빔을 제한된 크기에서 고 이득 특성으로 수신하는 도파관 형태의 끝이 가늘어지는 유전체 막대안테나; 상기 유전체 막대 안테나와 접속하여 grounded coplanar waveguide 전송선로로 변환하는 전송선로 변환부; 상기 전송선로 변환부를 통과한 신호를 증폭하고 원하지 않은 주파수 대역이득을 감쇄시키는 증폭부; 상기 증폭된 신호 밀리미터파 신호를 LF신호로 변환하는 검파부; 및 상기 LF 신호를 증폭하고 잡음을 제어하여 DC 신호로 변환하는 LF부를 포함할 수 있다.Preferably, the single-channel receiver further comprises: a waveguide-type tapered dielectric rod antenna for receiving the condensed millimeter-wave beam through the suboptical portion in a limited size to a high gain characteristic; A transmission line converter connected to the dielectric rod antenna and converting the ground rod into a grounded coplanar waveguide transmission line; An amplifying unit for amplifying a signal transmitted through the transmission line converting unit and attenuating an unwanted frequency band gain; A detector for converting the amplified signal millimeter wave signal into an LF signal; And an LF unit for amplifying the LF signal and controlling the noise to convert the signal into a DC signal.
바람직하게, 상기 3축 스캐너는, 물체와 상기 준 광학부의 거리에 따라 달라지는 준 광학부의 초점을 미세조정하기 위한 단일 Z축 스캐너부; 및 상기 단일 채널 수신부를 선형 스캐닝을 통하여 2차원 영상을 획득하기 위한 X-Y 2축 스캐너부를 포함할 수 있다.Preferably, the three-axis scanner includes a single Z-axis scanner unit for fine-tuning the focus of the sub-optical unit depending on a distance between the object and the sub-optical unit; And an X-Y 2-axis scanner unit for acquiring a two-dimensional image through the linear scanning of the single-channel receiving unit.
바람직하게, 상기 시스템 교정부는, 상기 준 광학부와 단일 채널 수신부를 교정할 때 기준 물체로 사용되는 액체 질소와 전파 흡수체를 포함하며, 준 광학부의 초점면 위치에 따른 준 광학부와 단일 채널 수신부의 이득특성을 교정하기 위해서 한번은 액체 질소를 보면서 상기 3축 스캐너로 단일 채널 수신부를 2차원 선형 스캔을 통해 2차원 DC 값을 획득하고, 한번은 전파 흡수체에 대한 2차원 DC값을 획득하여 아래의 제1 내지 제5 과정을 통해서 2차원 교정 파라미터들을 산출할 수 있다.Preferably, the system calibrating unit includes liquid quenching and radio wave absorbers used as reference objects when calibrating the quasi-optical unit and the single-channel receiving unit, and includes a quasi-optical unit and a single-channel receiving unit In order to calibrate the gain characteristic, the two-dimensional DC value is acquired through the two-dimensional linear scan of the single channel receiver with the three-axis scanner while observing the liquid nitrogen at once, and the two-dimensional DC value for the radio wave absorber is obtained once, To 5 < th > steps.
여기서, 상기 제1 과정에서는 전파 흡수체와 액체 질소의 기준 온도(TH, TC)와 이에 상관하는 전압(VH, VC)을 입력한다.In the first step, the reference temperatures (T H and T C ) of the radio wave absorber and liquid nitrogen and the voltages (V H and V C ) corresponding thereto are input.
상기 제2 과정에서는 전파 흡수체에 대한 2차원 영상 획득 면적에 대한 DC값( )을 획득한다.In the second process, a DC value (i.e., ).
상기 제3 과정에서는 액체 질소에 대한 2차원 영상획득 면적에 대한 DC값( )을 획득한다.In the third step, the DC value for the two-dimensional image acquisition area for liquid nitrogen ( ).
상기 제4 과정에서는 상기 , 을 아래의 식 1에 대입하여 교정 파라미터들을 산출한다.In the fourth step, , Is substituted into Equation 1 below to calculate calibration parameters.
(식 1)(Equation 1)
여기서, 는 단일 채널 수신부의 이득 특성 파라미터이고, Bi,j는 단일 채널 수신부의 오프셋 특성 파라미터를 뜻한다.here, Is the gain characteristic parameter of the single channel receiver, and B i, j is the offset characteristic parameter of the single channel receiver.
상기 제5 과정에서는 상기 , 을 아래의 식 2에 대입하여 교정 파라미터들을 산출한다.In the fifth step, , Is substituted into Equation 2 below to calculate calibration parameters.
(식 2)(Equation 2)
여기서, , αi,j는 이득 교정 파라미터이고, βi,j는 오프셋 교정 파라미터를 뜻한다.here, ,? i, j is the gain calibration parameter, and? i, j is the offset calibration parameter.
바람직하게, 상기 영상 교정부는, 상기 시스템 교정부로부터 산출한 2차원 교정파라미터들을 영상라디오미터 시스템을 통해 획득한 2차원 준 영상에 아래의 제1 및 제2 과정을 통해서 2차원 교정 영상 데이터를 획득할 수 있다.Preferably, the image correcting unit obtains the two-dimensional calibration image data through the first and second processes described below on the two-dimensional quasi-image obtained through the image radiometer system by the two-dimensional calibration parameters calculated by the system calibration unit can do.
여기서, 상기 제1 과정에서는 영상라디오미터 시스템을 이용하여 물체에 대한 2차원 DC값()을 획득한다.Here, in the first step, a two-dimensional DC value ( ).
상기 제2 과정에서는 상기 시스템 교정부에서 산출한 교정 파라미터들을 아래의 식 3을 이용하여 보정된 2차원 교정 영상 데이터를 산출한다.In the second step, the corrected calibration parameters calculated by the system calibration unit are calibrated using Equation 3 below.
(식 3)(Equation 3)
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템 및 그 방법에 따르면, 공항 및 공공기관의 보안 검색대에서 사람 옷 속에 은닉된 무기 및 정보 유출용 저장장치 탐지, 철책선에서 악천후 및 시야확보 확보되지 않은 환경에서 원격으로 사람 및 전차의 움직임 감시 등에 사용할 수 있는 이점이 있다.
According to the millimeter wave radiometer system and method of the present invention as described above, it is possible to detect weapons and information leakage storage devices hidden in human clothes at airport and public institutions security checkpoints, There is an advantage that it can be used for monitoring the movement of persons and trams remotely in a non-environment.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 준 광학부를 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 단일 채널 수신부를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 3축 스캐너를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 시스템 교정부를 통해 2차원 교정 파라미터들을 산출하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 영상 교정부를 통해 2차원 교정 영상 데이터를 획득하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 1 is a block diagram of an entire system for explaining a millimeter wave radiometer system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2 is a schematic diagram for explaining a quasi-optical part applied to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a single-channel receiving unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
4 is a conceptual diagram for schematically explaining a 3-axis scanner applied to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a process of calculating two-dimensional calibration parameters through a system calibration unit applied to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a process of acquiring 2D calibration image data through a video calibration unit applied to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.
먼저, 본 발명에 의한 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템의 교정 및 영상에 적용하는 방법은 물체로부터 방사되어 오는 밀리미터파 신호를 집광하는 렌즈와 신호의 지향하는 방향을 90도 꺾어주는 반사판으로 이루워진 준 광학부, 상기 집광된 밀리미터파 신호를 증폭 및 대역 통과를 통한 후 DC신호로 변환하는 단일 채널 수신부, 상기 준 광학부와 단일 채널 수신부의 초점을 조절하고 단일 채널 수신부를 선형 스캐닝하여 2차원 영상 데이터를 출력하는 3축 스캐너; 상기 3축 스캐너를 이용해서 상기 단일 채널 수신부가 상기 준 광학부의 초점면 위 다른 위치마다 서로 다른 단일 채널 수신부의 이득 특성을 동일하게 교정하기 위해서 필요한 교정 파라미터들을 산출하는 시스템 교정부; 상기 시스템 교정부를 제외한 모든 구성부를 통해 획득한2차원 영상에 상기 시스템 교정부에서 산출한 교정 파라미터들을 적용하는 영상교정부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 공항 및 공공기관의 보안 검색대에서 사람 옷 속에 은닉된 무기 및 정보 유출용 저장장치 탐지, 철책선에서 악천후 및 시야확보 확보되지 않은 환경에서 원격으로 사람 및 전차의 움직임 감시 등에 사용할 수 있다.First, a method of calibrating and applying an image to a millimeter wave radiometer system according to the present invention includes a lens that condenses a millimeter wave signal radiated from an object, a quasi-optical A single channel receiver for converting the condensed millimeter wave signal into a DC signal after amplification and band pass; a controller for adjusting the focus of the quasi optical unit and the single channel receiver, linearly scanning the single channel receiver, A three-axis scanner for outputting; A system calibration unit for calculating calibration parameters necessary for the single-channel receiver to uniformly calibrate gain characteristics of different single-channel receivers for different positions on the focal plane of the quasi-optical unit using the 3-axis scanner; And an image calibration unit that applies calibration parameters calculated by the system calibration unit to the two-dimensional image acquired through all of the components except for the system calibration unit. In the security search unit of the airport and the public agency, Detecting weapons and information leaks hidden within the network, ensuring adverse weather and visibility on the fence line. It can be used to remotely monitor the movement of people and tanks in an uncontrolled environment.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 준 광학부를 개략적으로 설명하기 위한 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 단일 채널 수신부를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 3축 스캐너를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 시스템 교정부를 통해 2차원 교정 파라미터들을 산출하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 영상 교정부를 통해 2차원 교정 영상 데이터를 획득하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 1 is a block diagram of an entire system for explaining a millimeter wave radiometer system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a quasi-optical unit applied to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a block diagram illustrating a single-channel receiving unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a conceptual diagram for schematically explaining a 3-axis scanner applied to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flowchart for explaining a process of calculating two-dimensional calibration parameters through a system calibration unit applied to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of obtaining 2-dimensional calibration image data through a video calibration unit applied to an embodiment of the present invention FIG.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템은, 물체로부터 방사되어 오는 밀리미터파 빔을 집광하고 빔의 진행방향을 변경해주는 준 광학부(110)와, 상기 집광된 밀리미터파 빔 신호를 증폭 및 대역 통과를 통한 후 DC신호로 변환하는 단일 채널 수신부(120)와, 상기 준 광학부(110)와 단일 채널 수신부(120)의 초점을 조절하고 단일 채널 수신부(120)를 선형 스캐닝하여 2차원 영상 데이터를 출력하는 3축 스캐너(130)와, 상기 3축 스캐너(130)를 이용해서 상기 단일 채널 수신부(120)가 상기 준 광학부(110)의 초점면 위 다른 위치마다 서로 다른 준 광학부와 단일 채널 수신부 조합들의 이득 특성을 동일하게 교정하기 위해서 필요한 교정 파라미터들을 산출하는 시스템 교정부(140)와, 상기 시스템 교정부(140)를 제외한 모든 구성부를 통해 획득한 2차원 영상에 상기 시스템 교정부(140)에서 산출한 교정 파라미터들을 적용하는 영상 교정부(150) 등을 포함하여 이루어진다.1 to 6, a millimeter wave radiometer system according to an embodiment of the present invention includes a quasi-optical
여기서, 상기 준 광학부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 밀리미터파 빔을 작은 수차 특성을 지니는 빔으로 집광시키는 비구면 유전체 렌즈(210)와 준 광학부(110)의 크기를 작게 하기 위해서 빔을 90도 꺾는 금속 원형 반사판(220)을 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, the quasi-optical
상기 단일 채널 수신부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 준 광학부(110)를 통해 집광된 밀리미터파 빔을 제한된 크기에서 고 이득 특성으로 수신하는 도파관 형태의 끝이 가늘어지는 유전체 막대안테나(310)와, 상기 유전체 막대 안테나(310)와 접속하여 grounded coplanar waveguide 전송선로로 변환하는 전송선로 변환부(320)와, 상기 전송선로 변환부(320)를 통과한 신호를 증폭하고 원하지 않은 주파수 대역이득을 감쇄시키는 증폭부(330)와, 상기 증폭된 신호 밀리미터파 신호를 LF신호로 변환하는 검파부(340)와, 상기 LF 신호를 증폭하고 잡음을 제어하여 DC 신호로 변환하는 LF부(350)를 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 3, the single-
상기 3축 스캐너(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 물체와 상기 준 광학부(110)의 거리에 따라 달라지는 준 광학부(110)의 초점을 미세조정하기 위한 단일 Z축 스캐너부(410)와, 상기 단일 채널 수신부(120)를 선형 스캐닝을 통하여 2차원 영상을 획득하기 위한 X-Y 2축 스캐너부(420)를 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 4, the three-
상기 시스템 교정부(140)는, 상기 준 광학부(110)와 단일 채널 수신부(120)를 교정할 때 기준 물체로 사용되는 액체 질소와 전파 흡수체를 포함하며, 준 광학부(110)의 초점면 위치에 따른 준 광학부(110)와 단일 채널 수신부(120)의 이득특성을 교정하기 위해서 한번은 액체 질소를 보면서 상기 3축 스캐너(130)로 단일 채널 수신부(120)를 2차원 선형 스캔을 통해 2차원 DC 값을 획득하고, 한번은 전파 흡수체에 대한 2차원 DC값을 획득하여 도 5에 도시된 바와 같이, 아래의 제1 내지 제5 과정을 통해서 2차원 교정 파라미터들을 산출한다.The
여기서, 상기 제1 과정에서는 전파 흡수체와 액체 질소의 기준 온도(TH, TC)와 이에 상관하는 전압(VH, VC)을 입력한다.In the first step, the reference temperatures (T H and T C ) of the radio wave absorber and liquid nitrogen and the voltages (V H and V C ) corresponding thereto are input.
상기 제2 과정에서는 전파 흡수체에 대한 2차원 영상 획득 면적에 대한 DC값( )을 획득한다.In the second process, a DC value (i.e., ).
상기 제3 과정에서는 액체 질소에 대한 2차원 영상획득 면적에 대한 DC값( )을 획득한다.In the third step, the DC value for the two-dimensional image acquisition area for liquid nitrogen ( ).
상기 제4 과정에서는 상기 , 을 아래의 식 1에 대입하여 교정 파라미터들을 산출한다.In the fourth step, , Is substituted into Equation 1 below to calculate calibration parameters.
(식 1)(Equation 1)
여기서, 는 단일 채널 수신부의 이득 특성 파라미터이고, Bi,j는 단일 채널 수신부의 오프셋 특성 파라미터를 뜻한다.here, Is the gain characteristic parameter of the single channel receiver, and B i, j is the offset characteristic parameter of the single channel receiver.
상기 제5 과정에서는 상기 , 을 아래의 식 2에 대입하여 교정 파라미터들을 산출한다.In the fifth step, , Is substituted into Equation 2 below to calculate calibration parameters.
(식 2)(Equation 2)
여기서, , αi,j는 이득 교정 파라미터이고, βi,j는 오프셋 교정 파라미터를 뜻한다.here, ,? i, j is the gain calibration parameter, and? i, j is the offset calibration parameter.
상기 영상 교정부(150)는, 상기 시스템 교정부(140)로부터 산출한 2차원 교정파라미터들을 영상라디오미터 시스템을 통해 획득한 2차원 준 영상에 도 6에 도시된 바와 같이, 아래의 제1 및 제2 과정을 통해서 2차원 교정 영상 데이터를 획득한다.The
여기서, 상기 제1 과정에서는 영상라디오미터 시스템을 이용하여 물체에 대한 2차원 DC값()을 획득한다.Here, in the first step, a two-dimensional DC value ( ).
상기 제2 과정에서는 상기 시스템 교정부(140)에서 산출한 교정 파라미터들을 아래의 식 3을 이용하여 보정된 2차원 교정 영상 데이터를 산출한다.In the second process, the calibration parameters calculated by the
(식 3)(Equation 3)
전술한 본 발명에 따른 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템 및 그 방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
Although the preferred embodiments of the millimeter wave radiometer system and method according to the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, but may be variously embodied in the claims, the detailed description of the invention, And this also belongs to the present invention.
110 : 준 광학부,
120 : 단일 채널 수신부,
130 : 3축 스캐너,
140 : 시스템 교정부,
150 : 영상 교정부110: quasi-optical part,
120: single channel receiver,
130: Three-axis scanner,
140: System Correction,
150:
Claims (6)
상기 집광된 밀리미터파 빔 신호를 증폭 및 대역 통과를 통한 후 DC신호로 변환하는 단일 채널 수신부;
상기 준 광학부와 단일 채널 수신부의 초점을 조절하고 단일 채널 수신부를 선형 스캐닝하여 2차원 영상 데이터를 출력하는 3축 스캐너;
상기 3축 스캐너를 이용해서 상기 단일 채널 수신부가 상기 준 광학부의 초점면 위 다른 위치마다 서로 다른 준 광학부와 단일 채널 수신부 조합들의 이득 특성을 동일하게 교정하기 위해서 필요한 교정 파라미터들을 산출하는 시스템 교정부; 및
상기 시스템 교정부를 제외한 모든 구성부를 통해 획득한 2차원 영상에 상기 시스템 교정부에서 산출한 교정 파라미터들을 적용하는 영상교정부를 포함하되,
상기 준 광학부, 단일 채널 수신부 및 3축 스캐너를 포함하고,
상기 시스템 교정부는, 상기 준 광학부와 단일 채널 수신부를 교정할 때 기준 물체로 사용되는 액체 질소와 전파 흡수체를 포함하며, 준 광학부의 초점면 위치에 따른 준 광학부와 단일 채널 수신부의 이득특성을 교정하기 위해서 한번은 액체 질소를 보면서 상기 3축 스캐너로 단일 채널 수신부를 2차원 선형 스캔을 통해 2차원 DC 값을 획득하고, 한번은 전파 흡수체에 대한 2차원 DC값을 획득하여 2차원 교정 파라미터들을 산출하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템.
A quasi-optical unit for condensing the millimeter wave beam radiated from the object and changing the traveling direction of the beam;
A single channel receiver for converting the condensed millimeter wave beam signal into a DC signal after amplification and band pass;
A three-axis scanner for adjusting focus of the quasi-optical unit and the single-channel receiving unit and linearly scanning the single-channel receiving unit to output two-dimensional image data;
Wherein the single channel receiver calculates the calibration parameters necessary for equally correcting the gain characteristics of the combinations of the sub-optical unit and the single channel receiver for different positions on the focal plane of the quasi-optical unit using the 3-axis scanner, ; And
And an image calibration unit for applying calibration parameters calculated by the system calibration unit to the two-dimensional image acquired through all the components other than the system calibration unit,
A quasi-optical unit, a single-channel receiving unit, and a three-axis scanner,
The system calibration unit includes liquid nitrogen and a radio wave absorber used as a reference object when calibrating the quasi-optical unit and the single-channel receiver, and the gain characteristic of the quasi-optical unit and the single-channel receiver according to the focal plane position of the quasi- In order to calibrate, the liquid crystal display device obtains a two-dimensional DC value through a two-dimensional linear scan of the single-channel receiver with the three-axis scanner while observing liquid nitrogen, acquires a two-dimensional DC value for the radio wave absorber once and calculates two- Wherein the millimeter wave radiometer system comprises:
상기 밀리미터파 빔을 작은 수차 특성을 지니는 빔으로 집광시키는 비구면 유전체 렌즈와 준 광학부의 크기를 작게 하기 위해서 빔을 90도 꺾는 금속 원형 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템.
The image display apparatus according to claim 1,
An aspherical dielectric lens for condensing the millimeter wave beam into a beam having a small aberration characteristic, and a metal circular reflector for bending the beam by 90 degrees to reduce the size of the sub optical part.
상기 준 광학부를 통해 집광된 밀리미터파 빔을 제한된 크기에서 고 이득 특성으로 수신하는 도파관 형태의 끝이 가늘어지는 유전체 막대안테나;
상기 유전체 막대 안테나와 접속하여 grounded coplanar waveguide 전송선로로 변환하는 전송선로 변환부;
상기 전송선로 변환부를 통과한 신호를 증폭하고 원하지 않은 주파수 대역이득을 감쇄시키는 증폭부;
상기 증폭된 신호 밀리미터파 신호를 LF신호로 변환하는 검파부; 및
상기 LF 신호를 증폭하고 잡음을 제어하여 DC 신호로 변환하는 LF부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템.
2. The apparatus of claim 1, wherein the single-
An end tapered dielectric rod antenna in the form of a waveguide that receives a millimeter wave beam condensed through the quasi-optical portion in a limited size and in a high gain characteristic;
A transmission line converter connected to the dielectric rod antenna and converting the ground rod into a grounded coplanar waveguide transmission line;
An amplifying unit for amplifying a signal transmitted through the transmission line converting unit and attenuating an unwanted frequency band gain;
A detector for converting the amplified signal millimeter wave signal into an LF signal; And
And an LF unit for amplifying the LF signal and controlling noise to convert the signal into a DC signal.
물체와 상기 준 광학부의 거리에 따라 달라지는 준 광학부의 초점을 미세조정하기 위한 단일 Z축 스캐너부; 및
상기 단일 채널 수신부를 선형 스캐닝을 통하여 2차원 영상을 획득하기 위한 X-Y 2축 스캐너부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템.
The apparatus of claim 1, wherein the three-
A single Z-axis scanner unit for finely adjusting a focus of a sub-optical unit depending on a distance between an object and the sub-optical unit; And
And an XY two-axis scanner unit for acquiring a two-dimensional image through the linear scanning of the single-channel receiving unit.
전파 흡수체와 액체 질소의 기준 온도(TH, TC)와 이에 상관하는 전압(VH, VC)을 입력하고,
상기 전파 흡수체에 대한 2차원 영상 획득 면적에 대한 DC값( )을 획득하고,
상기 액체 질소에 대한 2차원 영상획득 면적에 대한 DC값( )을 획득하고,
상기 , 을 아래의 식 1에 대입하여 교정 파라미터들을 산출하고,
상기 , 을 아래의 식 2에 대입하여 교정 파라미터들을 산출하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템.
(식 1)
여기서, 는 단일 채널 수신부의 이득 특성 파라미터이고, Bi,j는 단일 채널 수신부의 오프셋 특성 파라미터를 뜻한다.
(식 2)
여기서, , αi,j는 이득 교정 파라미터이고, βi,j는 오프셋 교정 파라미터를 뜻한다.
The system according to claim 1,
The reference temperatures (T H , T C ) of the radio wave absorber and liquid nitrogen and the voltages (V H , V C )
The DC value for the two-dimensional image acquisition area for the radio wave absorber ( ),
The DC value for the two-dimensional image acquisition area for the liquid nitrogen ( ),
remind , Is substituted into Equation 1 below to calculate calibration parameters,
remind , Is substituted into the following equation (2) to calculate calibration parameters.
(Equation 1)
here, Is the gain characteristic parameter of the single channel receiver, and B i, j is the offset characteristic parameter of the single channel receiver.
(Equation 2)
here, ,? i, j is the gain calibration parameter, and? i, j is the offset calibration parameter.
상기 시스템 교정부로부터 산출한 2차원 교정파라미터들을 영상라디오미터 시스템을 통해 획득한 2차원 준 영상에 아래의 제1 및 제2 과정을 통해서 2차원 교정 영상 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 영상 라디오미터 시스템.
여기서, 상기 제1 과정에서는 영상라디오미터 시스템을 이용하여 물체에 대한 2차원 DC값()을 획득한다.
상기 제2 과정에서는 상기 시스템 교정부에서 산출한 교정 파라미터들을 아래의 식 3을 이용하여 보정된 2차원 교정 영상 데이터를 산출한다.
(식 3)
여기서, αi,j는 이득 교정 파라미터이고, βi,j는 오프셋 교정 파라미터를 뜻한다.The image processing apparatus according to claim 1,
Dimensional calibration image data obtained through the first and second processes on a two-dimensional quasi-image acquired through an image radiometer system, the two-dimensional calibration parameters calculated by the system calibration unit, Radio meter system.
Here, in the first step, a two-dimensional DC value ( ).
In the second step, the corrected calibration parameters calculated by the system calibration unit are calibrated using Equation 3 below.
(Equation 3)
Here,? I, j is a gain calibration parameter, and? I, j means an offset calibration parameter.
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정민규. W 대역 영상라디오미터 시스템 개발. 한국군사과학기술학회지. 제13권 제6호. 2010년 12월. 1133-1138쪽 |
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