(주)쓰리디산업영상은 소프트웨어 기술을 근간으로 비전 검사에 대한 토털 솔루션을 보유하고 있으며 다양한 분야에서 비전 검사 자동화 전문가로 활약하고 있다. 이번 호는 (주)쓰리디산업영상이 제시하는 ‘컬러 카메라 RGB 영상을 이용한 색상 검사’에 대해서 설명한다. 

컬러 영상의 구현 : Bayer Mosaic Pattern 사용

색 정보는 인간에게 유용하다. 색감은 감성의 기초이며 제품 간 색 차이는 고객에게 민감하게 받아들여져서 선호 및 평가의 기준이 되므로 컬러 카메라를 사용한 RGB 영상 내 색상 검사가 중요하게 된다. 

색은 인간의 눈에서 들어온 시각 정보를 바탕으로 뇌에서 구현되므로 사람마다 느끼는 색감은 차이가 나지만, 광학 스펙트럼에 기반한 색의 측정은 엄격한 물리특성에 기초하며 정확한 수치화가 가능하다. 

카메라는 흑백 센서에 Bayer Mosaic Pattern을 덧붙여 색을 분리하고 픽셀 보간을 거쳐 친숙한 RGB 영상을 만들어낸다. 문제는 인간이 느끼는 색의 구조가 RGB 영상 구조와는 다르다는데 있다. 

색상 구조가 상이하면 색차 변화의 해석도 달라지게 되므로 RGB 영상에서 직접 측정한 색 변화의 크기(수치)는 디자이너, 작업자 혹은 고객의 색 감각에서 느껴지는 색 크기(수치)와 일치하지 않게 된다.

RGB to Lab 색상 변환을 사용한 컬러 검사

RGB 영상은 기본 색상을 Red, Green, Blue 3종류로 분해하고 각각을 적절한 비율로 합성하여 모든 색상을 구현한다. 따라서 RGB 영상 내 각 픽셀(pixel)은 R, G, B 3종류의 데이터로 표현된다. 

반면 RGB 영상에서 변환된 Lab 영상 픽셀은 밝기값 L*, 색상값 a*, b*로 나누어지며 색상값은 두 종류로 축소 표현되므로 RGB 색상 표현이 삼차원 공간을 차지하는 반면 Lab 색상은 이차원 평면에 표현된다. 

그림에 나타낸 바와 같이 물리적으로 a* 값은 Green-Red 축, b* 값은 Yellow-Blue 축을 의미하며 각각 -127~128 정수 범위를 가진다(L* 값은 색상정보와 무관). 

컬러 카메라를 사용한 색상 검사는 Lab로 변환된 컬러 영상 각 픽셀의 a*, b* 두 값을 기준 두 값과 비교, 판단하는 작업이며, 검사결과 Δa*, Δb* 차이로 불일치가 발생하는 경우 차이 크기에 비례하는 색 벗어남이 감각적 색편차와 일치한다.

▲ 비전 검사기기에서 제품을 검사하기 위해 획득하는 카메라 영상은 흑백, 컬러 두 종류가 있다. 영상은 카메라 내부 CCD, CMOS 이미지 센서에서 만들어지며 각 센서는 밝기만을 검출하는 픽셀(pixel) 모음으로 구성되므로 흑백 영상만을 만들 수 있다. 컬러 영상은 Bayer Mosaic Pattern을 흑백 센서 위에 덧붙이고 RGB 색상을 선별한 후 픽셀 간 보간 작업을 거쳐 만들어진다. 문제는 광학적으로 색을 표현하는 RGB 색상조합이 인간이 느끼는 색상 직감과는 상이하다는 데 있다. 컬러 검사는 RGB to Lab 변환으로 인간 색감과 유사한 조건을 만들어 시행하면 검사 결과가 인간 감각으로 이해되는 방향과 일치하므로 감각, 감성적으로 의미있는 해석이 가능해진다. <그림 출처: blog, 카메라의 컬러 구현>

(주)쓰리디산업영상의 뛰어난 경쟁력

소프트웨어 기반 기술회사인 쓰리디산업영상은 산업용 2D/3D X-ray 검사 소프트웨어 1위 기업으로 다양한 내수 및 수출실적을 보유하고 있다. 쓰리디산업영상은 수년에 걸쳐 4차 산업혁명 협업에 적합한 유연한 비전 검사 소프트웨어를 개발하여 왔으며 현재도 AI를 포함한 다양한 영상 도구 개발에 매진하고 있다.

쓰리디산업영상은 AnyLook, AIVI 레고 조립방식 소프트웨어를 근간으로 카메라, 조명, 검사 기구를 포함한 토털 솔루션을 지향하며 다양한 영역에서 비전 검사가 필요한 고객에게 다가가고 있다.