[네덜란드] 향상된 수중 시야를 제공하는 영상처리기술
새로운 카메라용 이미지증강 소프트웨어 덕분에 과학자들이 더욱 쉽게 수중을 자세히 관찰할 수 있게 되었다. 네덜란드 응용과학연구기구(Netherlands Organization for Applied Scientific Research)와 네덜란드해군(Royal Netherlands Navy) 연구팀이 엔비디아(Nvidia Corp.)사의 상용 그래픽스 처리 장치를 사용하여 새로운 화상 소프트웨어를 개발했다. 이 소프트웨어는 구내보안 및 무인항공기용 이미징 시스템 기반의 알고리즘을 이용한다.
전통적인 수중 카메라는 전형적으로 카메라 잡음과 ‘해중설(sea snow)’과 같은 부유입자로 인한 영향은 물론, 저대비 색상변화에 의해 방해를 받는다. 카메라가 원격작동 수송시스템에 장착되었을 때는 특히 그렇다. 연구팀이 개발한 새로운 컬러보정 알고리즘은 장면의 원래 색상들을 복원하지만, 개별적인 컬러보정은 특정한 수중 영상환경에 따른 영상손상에 맞춰 설계되어야 한다.
이 소프트웨어는 잡음을 줄이고 대비와 색상을 교정하기 위해 필터를 채용했다. 잡음감소 필터는 카메라의 움직임에 대한 부화소 추정을 포함하고 있으며, 적응형 영상 통합으로 임의의 시간적 잡음도 감소시켜준다. 대비의 작은 변동은 보이지만, 증폭되었을 때에는 이 특별한 기술로 더 높고 균등하게 분할된 대비를 가진 전체 영상을 얻을 수 있다고 연구진은 말했다.
연구진은 다른 유사한 수중 시나리오에서의 데이터에 대해서는 물론, 해군작전환경에서 이번 새 기술을 시험하기 위해서 독일 국방부와 협력했다. 현재 연구팀은 새 기술을 더욱 개선하는 연구를 하고 있다. “이번 잡음감소 기술은 영상의 콘텐츠에 의존하는 움직임 추정을 이용하고 있기 때문에, 만약 적절한 관성 측정 장치를 채용한다면 광범위한 최적화가 가능할 것”이라고 연구진은 말했다. 그들은 능동 표류 감소에 MEMS 관성측정 장치를 이용하기 시작했다. 2015년 말까지는 이 기술이 배치될 것으로 연구진은 기대하고 있다. 이번 연구는 SPIE가 발행하는 ‘Defense and Security’에 발표되었다.
* 그림 : 참조용 항구바닥 비디오 필름. 위쪽은 원래 영상이고, 아래는 대비를 향상시킨 뒤의 영상이다.
* 관련논문 : SPIE’s Defense and Security (doi: 10.1117/2.1201407.005484.)
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 8월 1일]
[원문보기]
Image Processing Method Offers Enhanced Underwater Views
New image-enhancing software for cameras allows scientists to more easily observe details under water.
A team from the Netherlands Organization for Applied Scientific Research and the Royal Netherlands Navy used Nvidia Corp.’s CUDA (Compute Unified Device Architecture) graphics processing unit to develop new imaging software that uses algorithms based on imaging systems for compound security and unmanned aerial vehicles.
Traditional underwater cameras are typically hampered by low-contrast color changes, as well as interference due to camera noise and floating particles such as “sea snow.” This is especially true with cameras mounted on remotely operated vehicle systems, the researchers said.
The new color correction algorithm developed by the team restores a scene’s original colors, however, each color correction must be designed from scratch for the specific underwater imaging situation.
The software employs filters to reduce noise and correct contrast and color. The noise-reduction filter involves sub-pixel estimation of the camera’s motion, while adaptive image integration reduces any temporal noise. Small contrast variations are visible, but when amplified, this particular technique can achieve higher, evenly divided contrast of the entire image, the researchers said.
The researchers collaborated with the Dutch Ministry of Defense to test the new approach in an operational naval environment, as well as against data from other similar underwater scenarios.
The team is now working to further improve their new methods. They noted that because the noise reduction technique uses image content-reliant motion estimation, broadened optimization is possible if they employ the appropriate inertial measurement units.
They have begun using a MEMS inertial measurement unit with active drift reduction. The researchers expect to deploy this technology by the end of 2015.
The research was published in SPIE’s Defense and Security (doi: 10.1117/2.1201407.005484).
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