Non-Uniformity Correction
열화상 카메라에서 NUC(Non-Uniformity Correction, 비균일성 보정)는 센서의 온도 변화나 픽셀 간 감도 차이로 인해 발생하는 비균일한 열화상 이미지를 보정하는 과정입니다.
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간혹 열화상이 화면이 갑자기 정지되고 카메라에서 나는 “찰칵” 소리에 당황하신 경험이 있으신가요? 카메라가 비균일 보정 작업을 하는 것이기 때문에 당황하실 필요가 없습니다. 비균일 보정은 왜 필요할까요?
비균일 보정(NUC)은 측정하고자 하는 장면과 환경이 변화함에 따라 발생하는 작은 디텍터 드리프트를 조정하기 위해 시행되는 작업으로, 카메라 자체의 열이 온도 측정을 방해하는 경우에 간혹 발생합니다. 이에, 카메라는 측정 정확도를 높게 유지하기 위해 탑재되어 있는 광학 장치로 방사되는 적외선을 측정한 다음, 그 판독 값에 따라 이미지를 조정합니다. NUC는 각 픽셀의 게인 및 오프셋을 조정하여 보다 정확하고 고품질의 이미지를 생성합니다.
NUC 작업 중에는 카메라 셔터가 렌즈와 디텍터 사이를 막아 주어야 하기 때문에 “찰칵” 소리가 나고 이미지 스트림이 일시적으로 정지됩니다. 셔터는 디텍터가 자체적으로 교정하고 열적으로 안정된 상태로 복귀할 수 있도록 평평한 기준면 역할을 합니다.
이런 기능의 경우, 비냉각식 적외선 카메라에서는 자주 활용되는 편이지만, 냉각식 적외선 카메라 중에도 해당 기능이 활용되는 모델이 있습니다. 전문 용어로는 플랫 필드 보정 (FFC, flat field correction)이라고 합니다.
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| 비균열 보정을 올바르게 수행하면, 이미지 품질이 향상됩니다. |
카메라는 언제 NUC를 수행하나요?
보통 처음 기기를 작동시킬 때, NUC가 수행됩니다. 카메라가 예열을 마치고 안정적인 작동 온도에 도달하면, NUC 주기가 길어 집니다. 열화상 측정은 카메라 전원을 켜고 약 20초만 대기하면 가능하지만, 온도 측정 정확도를 높이기 위해서는 안정적인 환경에서 최소 20분의 예열 시간을 갖는 것이 권장됩니다.
카메라는 자동으로 NUC를 수행하지만, 중요한 온도를 측정하거나 중요한 이미지를 캡처하기 전에 NUC 기능을 수동으로 사용할 수도 있습니다. NUC를 수동으로 수행할 경우, 가장 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
NUC가 원할 때에만 수행될 수 있도록 사용자가 제어할 수는 없나요?
위에서 언급한 바와 같이, NUC는 온도 측정 값을 개선하는데 상당히 중요한 역할을 합니다. NUC를 하지 않으면, 온도 판독 값이 불안정해질 위험이 있습니다. 대부분의 휴대용 카메라에서는 NUC를 비활성화 할 수 없지만, 자동화 및 과학용 기기 중에는 NUC를 자동에서 수동 모드로 설정할 수 있는 기능을 갖춘 모델도 있습니다. 이 경우, 소프트웨어 또는 하드웨어 신호를 이용하면, 카메라가 NUC를 수행하는 시기를 정확하게 제어할 수 있습니다.
Teledyne FLIR 에서 수동 모드를 설정하는 방법: How do I manually control the NUC (auto-calibration) in the A35/A65? | Teledyne FLIR
ChatGPT 질문 결과
🔥 NUC(비균일성 보정, Non-Uniformity Correction)란?
열화상 카메라는 적외선을 감지하여 온도를 시각적으로 표현하는데, 센서 자체의 물리적인 특성 때문에 다음과 같은 문제들이 발생할 수 있습니다.
- 픽셀 간 감도 차이: 열화상 센서는 모든 픽셀이 동일한 방식으로 열을 감지해야 하지만, 제조 공정에서 미세한 차이가 생겨 특정 픽셀이 더 밝거나 어둡게 나타날 수 있음.
- 센서 온도 변화: 장시간 사용하거나 외부 환경 온도가 변할 때 센서 온도가 바뀌면서 출력 값이 변할 수 있음.
- 고스트 이미지(잔상): 이전 프레임에서 얻은 이미지의 흔적이 남아 왜곡된 결과가 나타날 수 있음.
이런 문제를 해결하기 위해 NUC(비균일성 보정)이 필요합니다.
🛠️ NUC 작동 방식
NUC는 보통 다음과 같은 방식으로 작동합니다.
- 셔터 방식 (Shutter-Based NUC)
- 일부 열화상 카메라는 셔터(Shutter) 또는 플랫 필드 캘리브레이션(FFC, Flat Field Correction) 기능이 내장되어 있음.
- 일정 시간마다 셔터를 닫고(렌즈를 가린 상태) 센서의 자체 노이즈를 분석하여 균일한 기준값을 설정.
- 셔터가 닫힌 동안 검은 화면을 보여줄 수 있음.
- 셔터리스 방식 (Shutterless NUC)
- 일부 고급 열화상 카메라는 움직이는 셔터 없이 실시간으로 소프트웨어 알고리즘을 이용해 비균일성을 보정함.
- 장점 - 셔터 동작 없이 연속적인 촬영이 가능.
- 단점 - 알고리즘의 정확도에 따라 품질이 달라질 수 있음.
- 사용자 수동 보정 (Manual NUC)
- 특정 환경에서 NUC가 자동으로 실행되지 않거나, 사용자가 직접 보정해야 할 경우 NUC 버튼을 눌러 강제 보정할 수 있음.
⚠️ NUC가 실행될 때 발생하는 현상
- NUC가 실행되면 화면이 순간적으로 멈추거나, 검은 화면이 짧게 표시될 수 있음.
- 주기적으로 수행해야 하기 때문에 사용 중 갑자기 화면이 멈추는 것처럼 보일 수 있음.
✅ NUC 조절 방법
- 자동 NUC 설정: 일부 카메라는 주기적으로 자동 보정을 수행하도록 설정 가능.
- 수동 NUC 실행: 특정 버튼을 눌러 강제로 보정 가능.
- 셔터리스 모드 사용: 끊김 없이 영상을 유지하려면 셔터리스 방식의 NUC를 지원하는 모델 사용.
🎯 NUC가 중요한 이유
- 열화상 카메라의 정확도를 높이고, 센서 노이즈로 인해 발생하는 불필요한 왜곡을 제거할 수 있음.
- 산업 검사, 의료 진단, 보안 감시 등 정확성이 중요한 분야에서 필수적인 기능.
📌 정리
- NUC(비균일성 보정)은 열화상 카메라의 픽셀 감도 차이와 센서 온도 변화로 인한 노이즈를 제거하는 기능.
- 셔터 방식 vs. 셔터리스 방식 두 가지가 있으며, 자동/수동으로 조정 가능.
- 화면이 순간 멈추거나 깜빡이는 현상이 발생할 수 있지만, 이는 정상적인 과정.
💡 NUC 실행이 너무 잦거나 불편하면 설정에서 자동 NUC 주기를 조절할 수도 있습니다!