적외선 카메라를 이용하여 물체를 탐지하여 분류하는 개념은 군 운용 장비에 많이 적용되고 있다. 물체를 탐지하는 기술은 오래 전부터 연구되어 왔으며, 현재는 서브픽셀 단위로 물체를 탐지 할 수 있는 기술까지 발전해 왔다. 하지만 탐지된 물체를 분류하는 기술은 많은 연구가 필요하다. 본 논문에서는 적외선 카메라를 이용하여 물체(Target, Artillery, Missile등)의 복사량을 측정하고 이를 바탕으로 물체를 분류하는 방법을 제시하였다. 제시된 물체 분류 방법을 검증하기 위해 블랙바디를 이용한 실험으로 복사량을 측정하여 입증하였다. 또한 정확한 복사량 측정을 위해 측정 시 발생할 수 있는 오차는 모델링을 이용한 교정을 통하여 보정되었다. 점표적 및 면표적에 대한 복사세기의 이론적 배경을 기반으로 복사량 계측 후 복사량에 대한 모델링을 표준화 하였다. 본 연구를 기반으로 표준화된 모델은 대상물체를 실측하여 교정된 복사량과 비교하여 물체분류에 적용할 수 있다.
$0^{\circ}C$ 이하 적외선 복사온도계의 복사온도눈금 교정을 위해 기준 복사온도계 TRT2 (Transfer Radiation Thermometer 2, HEITRONICS)와 온도가변 흑체 ME30 (Model: ME30, HEITRONICS)을 사용하여 비교 교정장치를 구축하였다. 3개의 고정점(Ice ($0.01^{\circ}C$), In ($156.5985^{\circ}C$), Sn ($231.928^{\circ}C$))과 플랑크형 사쿠마-하토리식을 사용하고, $-50^{\circ}C$에서 TRT2의 내외삽 오차를 불확도에 포함시켜 TRT2의 복사온도 눈금을 교정하였다. ME30 흑체 개구에 공압으로 동작되는 뚜껑을 설치한 후 30초 동안만 뚜껑을 열고 복사온도를 측정함으로써 ME30 내에서 생기는 성에를 방지할 수 있었으며 비교 교정에 소요되는 시간도 반으로 줄일 수 있었다. $0{\sim}232^{\circ}C$ 영역 밖으로 벗어날수록 비교 교정장치의 불확도는 증가하며 $-20^{\circ}C$에서 확장 불확도는 0.26 K였다.
원격탐사 분야에서 물체의 특성을 정략적으로 추정할 수 있는 분광센서에 대한 관심이 늘어나고 있으며, 특히, 최근 드론에 탑재하여 운영할 수 있는 경량 다분광 카메라의 활용이 주목받고 있다. 정량적 원격탐사를 위해서는 카메라 또는 센서에서 획득된 복사량의 정확도가 중요하지만, 저가의 다분광 카메라의 경우 복사정확도에 대한 독립적인 검증이 충분히 수행되지 않았다. 본 연구에서는 최근 농작물 모니터링, 식생 분석, 수질 분석 등에 다양하게 활용되고 있는 MicaSense사의 RedEdge-MX 카메라에 대한 복사 정확도 분석을 수행하였다. 미국 NIST 표준에 따라 교정된 초분광 센서인 TriOS RAMSES를 이용하여, RedEdge-MX 센서의 복사휘도 및 복사조도에 대한 상대 보정계수를 산출하였다. 분석결과, RedEdge-MX의 복사휘도는 밴드별로 RAMSES보다 5~16% 가량 낮게 나타났고, 복사조도 역시 1~20% 가량 낮은 것이 확인되었다. 본 연구에서는 RedEdge-MX의 관측값을 RAMSES에 상응하는 값으로 변환시키기 위한 보정계수를 1차 그리고 3차 회귀분석을 통하여 제공한다.
400 nm부터 1,600 nm까지의 파장 영역에서 단일모드 광섬유에 결합된 12개의 다이오드 레이저 광원를 기반으로 하는 레이저 복사출력계 교정시스템을 소개한다. 본 시스템은 복사출력 측정위치에서 레이저 출력요동을 최소화하였고 모든 광원에 대해 비슷한 빔 크기를 갖는다. 또한 감응도의 비균일도 및 비선형성을 최소화하기 위해 적분구 기준기를 사용하였다. 이 교정시스템의 최소 측정불확도는 대부분의 레이저 파장에서 1.1% (k=2)로 추정된다.
EO/IR 위성에 탑재된 적외선 센서(IR Sensor)는 궤도환경에서 임무기간 동안 복사 에너지에 대한 센서 출력의 변화가 발생한다. 고품질 영상을 획득하기 위해 출력을 교정할 수 있는 주기적인 교정이 필요하며, 센서의 주기적이고 정밀한 교정을 위해 탑재체 내부에 흑체 시스템이 적용하였다. 우주 환경에서 사용되는 모든 시스템은 궤도환경에서의 목표 성능을 검증하기 위해 지상에서의 성능시험이 요구되고 있다. 흑체 시스템은 운용환경에서 목표 온도 범위에서 대표추정온도 오차와 흑체 표면온도균일도 성능의 시험적 검증이 요구되고 있다. 본 연구에서는, 궤도환경으로 우주배경복사 냉각이 모사된 열진공 시험을 통해 제안된 흑체 시스템의 대표추정온도 오차 교정 및 성능 검증을 진행하였다.
안테나 복사 특성을 효과적으로 측정하는 방법 중 하나인 안테나 근역장 측정 알고리즘의 개선을 논한다. 로렌츠 상호작용 원리와 상호작용 표기법을 이용하여 근역장-원역장 변환공식의 핵심인 프로브 교정 알고리즘을 간략히 유도한다. 제안된 일반적인 프로브 교정 방정식과 제작된 시스템을 사각 혼안테나에 대한 평면주사법에 적용하여 근역장 복사 패턴을 얻고 이를 원역장 복사 패턴과 비교하여 복사 특성이 유사한 것을 보인다. 이를 통해 본 논문의 접근법이 매우 간단하면서도 대부분의 안테나 측정에 유용하게 쓰일 수 있는 것을 보인다.
광도 측정의 기본단위인 칸델라 눈금을 확립하는 방법에는 흑체에서 방출되는 분광복사휘도를 기준으로 사용하는 광원 기반 방법과 극저온 절대 복사계(absolute cryogenic radiometer; ACR)로 부터 출발하여 실현하는 검출기 기반의 두 가지 방법이 사용된다. ACR를 사용하면서 검출기 기반 칸델라 눈금의 불확도가 흑체의 온도 측정 불확도로부터 전파되는 불확도 보다 휠씬 작기 때문에 각국의 국가 측정 표준 대표기관에서 검출기 기반 칸텔라 눈금을 실현하고, 교정이나 측정 서비스를 제공하고 있다. (중략)
전세계적으로 일사계 비교관측 기술은 급격히 발전하고 있지만 국내의 경우 일사 비교관측 표준지침을 준비하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내 기상 및 지리적 환경을 고려하여 전천일사계의 비교관측 절차를 정립하였다. 2017년 아시아 지역 복사센터에서는 국가표준 일사계들의 비교관측을 통해 일사계 보정이 이루어졌다. 이때 검교정된 기상청 기준기를 이용하여 기상청의 부기준기들과 강릉원주대의 전천일사계의 비교관측 및 검교정이 수행되었다. 비교관측 및 검교정은 2018년 10월 24일부터 10월 25일(2일)까지 수행되었으며 비교관측자료를 분석하여 오차분석 및 검교정을 수행하였다. 보정전 비교관측에 따르면, 전천일사계 부기준기들(B-J)은 기상청 전천일사계 기준기(A)를 기준으로 ${\pm}12.0W\;m^{-2}$2 이하의 편차가 나타났고 B와 I 전천일사계는 ${\pm}4.0W\;m^{-2}$ 미만의 작은 편차를 보였다. 태양 복사량이 $450W\;m^{-2}$ 이상인 자료들을 이용하여 감도정수의 보정값을 계산하였다. B와 I 일사계(오차 ${\pm}0.5W\;m^{-2}$ 이하)를 제외한 일사계들(오차 ${\pm}5W\;m^{-2}$ 이상)은 $0.08-0.16{\mu}V(W\;m^{-2})^{-1}$ 감도정수 변경이 적용되었다. C 일사계는 감도정수의 변화가 가장 컸으며 감도정수는 $-0.16{\mu}V(W\;m^{-2})^{-1}$으로 보정하였다. 비교관측에 참가한 9종의 기준기 및 부기준기들의 최종 관측오차는 $0.06W\;m^{-2}$ (0.08%) 이하였으며 허용범위인 ${\pm}1.00%$ (${\pm}4.50W\;m^{-2}$)로 검교정되었다.
절대복사온도계의 분광 복사 휘도 감응도를 교정하기 위해 압축된 polytetrafluoroethylene (PTFE)과 반사봉을 사용하여 높은 공간 복사 휘도 분포를 가진 KRISS형 소형 적분구를 제작하였다. 이 적분구의 공간 복사 휘도 균일도는 ±0.009%로 지금까지 국외 표준기관들이 보고한 최고값보다 5배 높았다. 또한, 상용 제품인 소결된 PTFE 적분구의 공간 복사 휘도 균일도를 10배 향상시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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