Camera 관련용어 (HLC,BLC,WDR)

1. Camera 센서 

카메라 센서는 CCD(charge coupled device) 와 CMOS (complementary metal oxide semiconductor) 있으며 정확한 차이를 알고자 한다.

카메라 센서의 목적은 빛을 전하로 변화하여 전자신호로 처리를 진행하는 기능을 처리한다.

카메라 센서의 감도 (Analog Gain)
  https://blog.envision.co.kr/5?category=539349
  https://blog.envision.co.kr/9?category=539349
  https://www.edmundoptics.com/resources/application-notes/imaging/basics-of-digital-camera-settings-for-improved-imaging-results/


1.1 CCD 센서

CCD센서는 아날로그 카메라에서 고품질로 사용된다고 하며, 아래의 WDR기술에서 사용이 된다고 한다.

• 장점 

빛의 감도 CMOS에 비해 높아 더 빛에 민감하고 , 낮은 조명에서도 좋은 이미지를 캡쳐할수 있다.
하지만 모든 용도에서 적합하지 않다고 한다. CCD센서의 경우 CMOS에 비해 노이즈가 적어 더 선명한 이미지를 생성이 가능하다고 하여 품질이 우수하다고 한다.

• 단점

가격이 비싸므로, 시장에서는 거의 사용되지 않는다.


1.2 CMOS 센서 

• 장점 

가격이 저렴하고, 낮은 소비전력을 가지고 있으며, Analog 에서 Digital Gain으로 변환하는 속도 역시 CCD에 비해 훨씬 빠르다.

• 단점

CCD에 비해 전기적인 Noise가 많아 CCD에 비해 정확한 이미지 정보를 얻기가 힘들다.


CMOS vs CCD
  https://www.cctvcameraworld.com/all-about-ccd-images-and-cmos-chips.html
  http://www.teledynedalsa.com/en/learn/knowledge-center/ccd-vs-cmos/
  https://blog.udemy.com/ccd-vs-cmos/
  https://www.techhive.com/article/246931/security-cameras/cmos-is-winning-the-camera-sensor-battle-and-heres-why.html

2. Camera 관련 보정기술 용어 정리 

Camera 관련정보 수집하기 위해 아래와 같이 관련된 용어 및 보정기술을 간단히 정리하고자한다.
Camera에 관련된 기술이 상당히 많은 것 같으며, 아직 정확한 이해를 하지 못하고 있어 관련사항들을 기술구현방법을 간단히 기술한다.

1. HLC(High Light Compensation)
2. BLC (Back Light Compensation)
3. WDR(Wide Dynamic Range) 

• HLC/BLC/WDR 의 용어설명  

  https://www.cctvcameraworld.com/blc-hlc-wdr-in-camera-image-sensors/

우선 상위 기술을 알기전에 Camera의 센서부터 대충알고 넘어가자, 지금까지 CMOS센서밖에 써보지를 못해 대충만 들어 알고 있지
미세한 차이는 정확하게 알지를 못하겠다.


2.1 HLC( High Light Compensation) 

HLC의 필요성은 예를들면 야간의 강한 빛(spot light, head light)에 의해 과노출되었을 경우 영상의 전체가
강한 빛으로 인해 눈이 부시는 효과가 발생하는데 이런부분을 없애주고자 하는 보정기술이다.
주로 LPC(License Plate Capture)에서 사용되는 기술이라고 한다.

백번의 말보다 한번의 그림을 보고 판단하는 것이 이해하기가 편하다.

주로 발생문제를 살펴보면 주의에 비해 상대적으로 어두운곳에서 물체에서 갑자기 빛의양이 많이 들어와 발생하는 문제라는 것을 알수 있다

• Color vs Black & White 

일반적으로 야간카메라는 Black & White모드로 사용을 한다고 하지만, 아래를 보면 Color 와 Black & White Version을 비교해보면
Black & white가 더 눈부심을 알수가 있다.

• Shutter 속도제어 

보정해주는 방법은 주로 노출시간(exposure) 를 조절해주는 것이 관건인 것 같다.
일단 기본방법은 노출시간을 줄여 광량을 줄이는 방법으로 가야 할 것 같지만 , 너무 줄이며 배경도 같이 어두워지는 문제발생하기때문에 적정량으로 줄이는 것이 관건인 것 같다.



이와 관련된 Video Filter와 정확한 이해가 필요한 것 같은데 이부분은 자세히 알아봐야겠다




HLC와 LPC 관련 기술내용설명
  https://ipvm.com/reports/headlights-harm-video-surveillance

Hikvision의 HLC 기능설명
  http://www.hikvision.com/europe/Press-Release-details_90_i3270.html
  http://www.hkvstar.com/technology-news/hlc-highlight-compensation-vs-blc-backlight-compensation.html

이 부분은 LPC/LPR에서도 중요한 문제로 생각이 되는 부분이다.

2.2 BLC (Back Light Compensation)

한글로 보면 역광보정이라고 할수 있으며, 누군가 창문 앞에 있거나 밖에서 들어오는 경우 주로 발생을 하며
카메라 입장에서 보면 앞의 물체와 뒷물체 혹은 배경에서 자연채광이 모두 표시가 되기때문에, 앞 물체가 상대적으로 어둡게 보이는 현상이다.
주로 사용되는 곳은 사람을 인식하는 곳에서 많이 사용이 된다고 한다.  BLC의 경우 앞물체와 뒷배경 노출을 최적화하는 DSP에서 제공하는 기능이라고 한다.

보정방법은 각 영역마다 다른 노출을 사용한다고 하는데 주요 포커스가 되는 부분은 정상적이고 사용가능한 빛을 유지하고
극단적으로 높거나 낮은 빛의 영역을 수정한다고 한다.
어떻게 하는지는 좀 더 자세히 알아봐야겠다.

2.3 WDR(Wide Dynamic Range)

BLC에서 발생하는 한계점을 좀 더 극복하고자 나온기술이라고 하며 이부분은  BLC와 마찬가지로 주로 사무실의 창문과 같이 자연채광이 많은 곳에서 사용된다.
상위에서 설명한 BLC와 비슷하지만, 더 발전된 기술이 WDR이라고 한다.

WDR에서는 이미지의 가장 밝은 요소와 가장 어두운 요소간의 비율 나타낸다고 한다.
WDR의 카메라의 경우  두 개의 CCD(Charge Coupled Device) 장착된 센서를 제공한다고 하며, 이 센서 중 하나는 고속용이고 다른하나는 저속 이미지/비디오용이라고 한다.
이 두개의 이미지는 함께 작업하며, 장면을 여러번 스캔하여 작업한다고 한다.

개인 생각으로는 노출시간이 다르게 작동하니 두개의 이미지 DSP를 이용하여 최적화하는 것 같다.

AXIS에서 개발을 했다고 하는데 아직  HLC/BLC/WDR 정확한 보정기술 및 세부기술은 이해해가자.

  https://www.axis.com/kr/ko/technologies/wide-dynamic-range

2.4 HDRI(High Dynamic Range Imaging)

개인생각으로는 WDR과 유사한 개념과 같으며, 서로 다른 밝기 노출시간을 주어 이를 점차 개선해나가는 것 같다.
아래의 라온피플에서는 DSP가 아닌, OpenCV를 이용하여 여러 Image를 보정해나가는데,
이를 고속을 하면 WDR이 되는 것 같다. 

  https://laonple.blog.me/220830099505