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스마트 카메라

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목차

1. 개요

스마트 카메라는 사진을 기록하기 전에 이미지를 처리할 수 있는 카메라를 의미하며, 1975년에 용어가 처음 사용되었다. 1980년대 중반부터 상용화되었으며, 21세기에 들어 기술 발전으로 소형화 및 고성능화되었다. 일반적으로 이미지 센서, 디지털화 회로, 프로세서, 메모리, 통신 인터페이스 등으로 구성된다. 자동 검사, 비접촉 측정, 로봇 안내 등 다양한 분야에 활용되며, 인공 지능과의 융합을 통해 응용 범위를 넓혀가고 있다.

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스마트 카메라
기본 정보
스마트 카메라 개략도
스마트 카메라 개략도
유형이미지 센서 및 임베디드 시스템
개발1990년대
구성 요소
필수 구성 요소이미지 센서
프로세서
메모리
입출력 인터페이스
선택적 구성 요소렌즈
조명
통신 인터페이스
전원 공급 장치
특징
주요 특징실시간 이미지 처리
온보드 분석
자동화된 의사 결정
장점분산 처리
낮은 대기 시간
감소된 대역폭 요구 사항
적용 분야
산업 자동화품질 관리
로봇 안내
보안 및 감시침입자 감지
차량 번호판 인식
교통 관리교통 흐름 모니터링
자동 요금 징수
소매고객 행동 분석
재고 관리
의료의료 영상 분석
환자 모니터링
기타 응용 분야제스처 인식
인간-컴퓨터 상호 작용
증강 현실
기술적 고려 사항
프로세서 선택CPU
GPU
FPGA
ASIC
이미지 센서 선택CCD
CMOS
통신 프로토콜이더넷
와이파이
블루투스
셀룰러
프로그래밍 및 개발
소프트웨어 개발 키트 (SDK)OpenCV
HALCON
VisionPro
프로그래밍 언어C++
파이썬
참고 문헌
도서"스마트 카메라" (Ahmed Nabil Belbachir 편집, Springer, 2009) 스마트 카메라
"머신 비전 핸드북" (Alexander Hornberg, Wiley-VCH, 2006) 머신 비전 핸드북
저널"분산 스마트 카메라 소개" (Bernhard Rinner, Wayne Wolf, Proceedings of the IEEE, 2008) 분산 스마트 카메라 소개
"DreamCam: 모듈형 FPGA 기반 스마트 카메라 아키텍처" (Merwan Birem, François Berry, Journal of Systems Architecture, 2014) DreamCam: 모듈형 FPGA 기반 스마트 카메라 아키텍처

2. 역사

스마트 카메라는 1980년대 중반부터 판매되기 시작했다. 21세기에 들어 기술이 발달하면서 크기가 줄어들고 처리 능력이 수천 MIPS에 달하면서 널리 사용되었다. 2006년 말에는 1GHz 프로세서와 최대 8000MIPS의 장치가 출시되기도 했다.

인공 지능(AI)과 광학은 서로에게 도움을 준다.[10] 광학은 AI를 위한 데이터 수집 과정을 빠르게 하고, AI는 광학의 활용 범위를 넓혀준다. 2020년, 소니는 AI 엣지 컴퓨팅 기능을 갖춘 최초의 지능형 비전 센서를 출시했으며,[11] 이는 Exmor 기술을 더욱 발전시킨 것이다.

2. 1. 초기 역사 (1970년대)

1975년에 '스마트 카메라'라는 용어가 처음 사용되었으며,[5] 1976년 제너럴 일렉트릭의 전자 시스템 부서는 국립 기술 정보 서비스 보고서에서 두 산업체의 '스마트 카메라' 요구 사항을 나타냈다.[7] 같은 해 HRL 연구소의 저자들은 '스마트 카메라'를 ''"사진을 기록하기 전에 처리할 수 있는 카메라"''로 정의했다.[8] 1977년 NASA와 제너럴 일렉트릭 우주 부서의 위성 개념 평가에서 '스마트 광학 센서'가 처음 언급되었는데, 이는 지능적인 온보드 편집 및 데이터 감소 수단으로 제안되었다.[9]

2. 2. 발전 및 상용화 (1980년대 ~ 현재)

1975년에 '스마트 카메라'라는 용어가 처음으로 사용되었으며,[5] 1976년 제너럴 일렉트릭의 전자 시스템 부서는 국립 기술 정보 서비스 보고서에서 두 산업체의 '스마트 카메라' 요구 사항을 나타냈다.[7] 같은 해 HRL 연구소 소속 저자들은 '스마트 카메라'를 ''"사진을 기록하기 전에 처리할 수 있는 카메라"''로 정의했다.[8] 1977년 NASA와 제너럴 일렉트릭 우주 부서의 위성 개념 평가에서 '스마트 광학 센서'에 대한 최초 언급 중 하나가 나타났으며, 이는 지능적인 온보드 편집 및 데이터 감소 수단으로 제안되었다.

스마트 카메라는 1980년대 중반부터 판매되었다. 21세기에 들어 기술 발달로 크기가 줄어들고 처리 능력이 수천 MIPS에 달하면서 널리 사용되었다(2006년 말 기준 1GHz 프로세서와 최대 8000MIPS의 장치가 출시되었다).

인공 지능(AI)과 광학은 서로를 증진시키는데,[10] 광학은 AI를 위한 데이터 수집 과정을 가속화하고, AI는 광학의 응용 범위를 향상시킨다. 2020년, 소니는 AI 엣지 컴퓨팅 기능을 갖춘 최초의 지능형 비전 센서를 출시했는데,[11] 이는 Exmor 기술의 추가 개발이다.

3. 구성 요소

스마트 카메라는 일반적으로 다음과 같은 구성 요소 중 일부(전부는 아님)로 구성된다.


  • 이미지 센서(매트릭스 또는 선형, CCD 또는 CMOS)
  • 이미지 디지털화 회로
  • 이미지 메모리
  • 프로세서 (종종 DSP 또는 적절히 강력한 프로세서)
  • 프로그램 및 데이터 메모리(RAM, 비휘발성 플래시)
  • 통신 인터페이스(RS-232, 이더넷)
  • I/O 라인(종종 광 절연)
  • 렌즈 홀더 또는 내장 렌즈 (일반적으로 C, CS 또는 M 마운트)
  • 내장 조명 장치(일반적으로 LED)
  • 목적에 따라 개발된 실시간 운영 체제(예: VCRT)
  • 선택적 비디오 출력(예: VGA 또는 SVGA)
  • 예: 에너지 하베스팅에 의한 에너지 공급

4. 활용 분야

각 장치에 전용 프로세서를 탑재한 스마트 카메라는 여러 대의 카메라가 독립적이고 비동기적으로 작동해야 하거나 분산된 비전이 필요한 응용 분야(생산 라인 또는 조립 기계 내의 여러 검사 또는 감시 지점)에 특히 적합하다. 일반적으로 스마트 카메라는 더 복잡한 비전 시스템이 사용되는 것과 동일한 종류의 응용 분야에 사용할 수 있으며, 부피, 가격 또는 신뢰성 제약으로 인해 부피가 큰 장치와 PC를 사용할 수 없는 일부 응용 분야에도 추가적으로 적용할 수 있다.

일반적인 활용 분야는 다음과 같다.


  • 자동 검사를 통한 품질 관리 (결함, 흠집, 누락된 부품 감지 등)
  • 비접촉 측정
  • 부품 분류 및 식별
  • 코드 판독 및 검증 (바코드, 데이터 매트릭스, 영숫자 등)
  • 웹 검사(코일, 튜브, 와이어, 압출 플라스틱 등 연속적으로 흐르는 재료의 검사)를 통한 결함 감지 및 치수 측정
  • 로봇 안내 및 자동 픽업을 위한 부품 위치 및 회전 감지
  • 무인 감시 (침입자 감지, 화재 또는 연기 감지)
  • 생체 인식 인식 및 출입 통제 (얼굴, 지문, 홍채 인식)
  • 비전 센서 네트워크 및 스마트더스트
  • 로봇 안내
  • 거의 모든 머신 비전 응용 분야

4. 1. 개발 방식

개발자는 스마트 카메라를 구매하여 특별하고 맞춤형 응용 프로그램을 위한 자체 프로그램을 개발하거나, 카메라 제조업체 또는 타사 소스에서 기성 응용 소프트웨어를 구매할 수 있다.

사용자 정의 프로그램은 다양한 언어(일반적으로 C 프로그래밍 언어 또는 C++)로 프로그래밍하거나, 기존 기능(종종 도구 또는 블록이라고 함)을 목록(시퀀스 또는 2차원 순서도)으로 연결할 수 있는 보다 직관적인 비주얼 개발 도구를 사용하여 개발할 수 있다. 이러한 도구는 프로그램 코드를 작성할 필요 없이 원하는 작업 흐름을 설명한다.

프로그래밍과 비교하여 비주얼 방식의 주요 장점은 개발 프로세스가 짧고 다소 쉬우며, 비프로그래머도 사용할 수 있다는 점이다.

다른 개발 도구는 기능이 비교적 적지만 수준이 높고, 매우 적은 노력으로 구성하고 배포할 수 있다.

5. 한국의 스마트 카메라 산업

(참조할 원문 소스)에 해당 내용이 없습니다.

참조

[1] 서적 Smart Cameras https://www.springer[...] Springer
[2] 서적 Handbook of Machine Vision https://books.google[...] Wiley-VCH
[3] 간행물 An Introduction to Distributed Smart Cameras https://doi.org/10.1[...] 2018-10-17
[4] 간행물 DreamCam: A modular FPGA-based smart camera architecture https://www.scienced[...] 2014
[5] 간행물 SMART CAMERAS CLICKING WITH ELECTRONIC FUNCTIONS https://pascal-franc[...] 1975
[6] 서적 Smart Cameras https://link.springe[...] 2010
[7] 웹사이트 SOLID STATE TELEVISION CAMERA (CID) https://ntrs.nasa.go[...] NATIONAL TECHNICAL INFORMATION SERVICE 1976
[8] 간행물 HYBRID LIQUID CRYSTAL LIGHT VALVE -IMAGE TUBE DEVICES FOR OPTICAL DATA PROCESSING https://www.spiedigi[...] International Society for Optics and Photonics 1977-01-12
[9] 웹사이트 POST LANDSAT D ADVANCED CONCEPT EVALUATION https://core.ac.uk/d[...] NASA 1977
[10] 간행물 AI boosts photonics and vice versa 2020-07-01
[11] 뉴스 Sony launcht weltweit erste Intelligent-Vision-Sensoren mit KI-Verarbeitung https://computerwelt[...] 2020-05-14


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