MRTD 측정

이 자료는 “The Study on the MRTD Measurement System of Medical Infrared Thermal Imager Based on Sub-Pixel Edge Detection Algorithm” 논문에서 발췌하였습니다.

 

MRTD(최소 분해 가능 온도차)는 적외선 열화상 장비를 평가하는 중요한 매개변수입니다. MRTD는 시스템의 공간 해상도뿐만 아니라 광학 시스템, 검출기 어레이 등과 같은 많은 요소와 관련이 있습니다.

 

1. Traditional MRTD Measurement

전통적인 MRTD 측정 방법은 주관적인 방법입니다. 이 방법은 인간의 눈을 사용하여 해석하고 균일한 배경에 특정 공간 빈도와 높이-너비 비율이 7:1인 4-bar 대상을 배치합니다.

 

온도 조절 흑체에 의해 대상과 배경의 온도 차가 0에서 점차 증가합니다. 관찰자가 4개의 바 대상 이미지를 구별할 수 있을 때 대상과 배경 사이의 온도 차이는 MRTD입니다. 측정 원리는 그림 1에 나와 있습니다.

 

그림 1. MRTD의 주관적 측정 원리

 

측정 과정에서 이미지 해석이 다르거나 사람에 따라 상태가 다르기 때문에 해석 결과가 다릅니다.

MRTD를 측정하기 위해 주관적인 측정 방법을 사용하면 결과가 안정적이지 않고 반복성이 좋지 않습니다.

2. MRTD Measurement Model
CCD는 인간의 눈을 대체하여 MRTD 주관적 측정 방법을 기반으로 온도 차이를 해석하는 데 사용됩니다. MRTD 측정시 대략적인 무한대 벤치마크 목표 설정의 필요성을 고려하여 콜리메이터를 사용합니다. 시스템 구성은 그림 2에 나와 있습니다.

 

그림 2. MRTD 측정 시스템 블록도

 

MRTD 온도차 해석에 사용된 목표는 4 bar 목표이며 그림 3과 같다.

 

그림 3. 4-Bar Target

가변 온도 타겟 생성기는 표면 소스 흑체와 테스트 시스템에 가변 온도 타겟을 제공하는 4바 타겟으로 구성됩니다. 콜리메이터는 테스트를 위한 기준 대상을 제공하는 무한 평행 빔을 제공합니다. 4바 타겟의 공간 주파수는 0.2f, 0.5f, 1f, 1.2f 값으로 선택됩니다(f는 테스트 중인 적외선 열화상 카메라의 특성 주파수의 50%임). 4바 표적의 적외선 표적은 테스트 중인 적외선 열화상 카메라를 통과합니다.

 

이것은 CCD 센서에 의해 수신되며 이미지 획득 카드에 의해 컴퓨터에서 수집됩니다.

 

표면 소스 흑체의 온도를 조정하면 목표 온도가 배경 온도보다 점차 높아집니다.

 

bar가 밝아질 때까지 표면온도보다 블랙바디 온도를 높여 줍니다. 이때 온도차이를 고려하여 각각의 bar target의 75%와 2개의 bar target의 75% 사이의 온도차이를 관찰하고 영상과 온도차를 기록한다.

콜드바가 나타날 때까지의 온도차는 계속해서 낮춘다. 그리고 영상과 온도를 기록합니다. 위의 작업을 반복하고 많은 양의 데이터를 훈련 샘플로 기록합니다. 입력과 출력 사이의 비선형 매핑 관계가 얻어지며 이는 핫 바와 콜드 바의 온도 차이를 계산하는 데 사용할 수 있습니다.

 

측정에서 목표 온도가 배경 온도보다 높을 때 양의 온도 차이 DT1 이라고 합니다. 목표 온도가 배경 온도보다 낮을 때 음의 온도 DT2 차이라고 합니다.

 

절대값의 평균값을 취합니다.

여기서, T0는 등가 환경 온도, T1은 4줄의 흰색 줄무늬가 식별될 때의 목표 온도, T2는 4줄의 검은 줄무늬가 식별될 때의 목표 온도이다.

 

적외선 열화상 카메라의 MRTD는 다음과 같습니다.

K는 시스템 보정 계수입니다.

양수와 음수 온도차이인 K를 대입하면 테스트한 열화상 카메라의 MRTD를 얻을 수 있습니다.