ADDMAN 연구노트

Radiometry vs. Photometry ​ 앞선 포스팅에서 복사량과 광량의 차이가 무엇인지 살펴보았습니다. 간단하게 말하자면 복사량은 에너지 세기, 광량은 밝기로 구분할 수 있습니다. 즉, 복사량은 센서로 측정한 복사에너지, 광량은 사람의 눈이 느끼는 빛의 밝기 로 얘기할 수 있습니다. 밝기라는 것은 사람이 인지하는 밝기를 의미하므로 당연히 광량은 가시광 대역에서만 정의되는 단위입니다. 반대로 복사량은 모든 파장 대역에서 합산한 에너지의 총량입니다. ​ 복사량은 radiometer (복사계)로, 광량은 photometer(광도계) 로 측정할 수 있습니다. 특정 파장 대역에서의 세기를 측정할 수 있으면 spectroradiometer(분광복사계) 혹은 spectrophotometer(분광광도계) 라..

지난 포스팅에서는 복사량의 단위를 계산하는 radiometry에 대해서 알아보았습니다. Radiometry와 Photometry...영상처리나 비전, 컴퓨터 그래픽스를 공부하면서 한 번쯤은 들어봤음직한 용어지만 제대로 구분하여 부르는 사람은 많지 않습니다. 이 둘 의 차이점은 무엇이고 우리는 어떻게 구분하여 사용해야 할까요? 사전적 의미를 미루어 짐작해보면 radiometry는 복사량 측정과 관련된 내용이고 photometry는 광량을 측정하는 내용인듯 합니다. 우선, 두 용어의 차이를 알아보죠. Radiometry와 Photometry의 차이 Radiometry는 전자기파의 모든 범위(모든 파장대)에서의 빛의 양(복사량)을 측정하는 반면, Photometry는 사람의 눈이 인지할 수 있는 범위(가시광선..

앞선 흑체복사 포스팅에서 얘기했듯이 온도를 가진 모든 물체는 에너지를 방사합니다. 또한 흑체가 아닌 회색체, 백체는 입사한 빛 에너지를 반사합니다. 즉, 우리가 물체를 볼 수 있는 이유는 방사(radiation) 혹은 반사(reflection)한 빛이 우리 눈으로 들어오기 때문입니다. 여기서 방사 혹은 반사된 에너지를 복사 에너지라고 합니다. 그렇다면 이러한 복사 에너지는 어떻게 측정하고, 그 단위는 어떻게 될까요? 이 것을 radiometry라고 합니다. 오늘 주제는 radiometry 입니다. Radiometry는 딱히 우리말로 표현하자면 복사량 측정법? 이 정도로 나타낼 수 있는데 그냥 Radiometry 라고 부르는게 내용과 더 잘 어울리겠네요. 굳이 번역하자면 Geometry를 기하학이라고 하듯..

앞으로 공부를 하다보면 입체각이란 개념을 자주 접하게 됩니다. 입체각이라는 개념이 머리속으로는 상상이 잘 되지 않습니다만 이번 포스팅을 통해 아주 쉽게 설명드리겠습니다. 입체각(solid angle)이란 우리에게 익숙한 2차원의 각(angle)을 3차원으로 확장한 개념입니다. ​ 평면 상의 각이라 함은 교차하는 두 직선이 서로에 대해 벌어진 정도를 나타내는 단위입니다. 보통 단위로는 도(degree)를 쓰지만 수학에서는 라디안(radian)을 주로 씁니다. ​1 라디안은 "원의 반지름과 호의 길이가 같아지는 중심각의 크기"로 정의하는 무차원의 단위입니다. 호도라고도 하며 rad로 줄여 쓰기도 합니다. ​ 아래 그림을 봅시다. 정의에 따르면 윗 그림의 반지름이 1인 단위원(unit circle)에서 호의 ..

앞선 포스팅에서 빛의 굴절에 대해 알아보았고, 굴절을 이용한 렌즈의 원리에 대해서도 공부했습니다. 굴절이 발생하는 이유는 빛이 진행하는 매질의 차이로 인해 빛의 속도가 변하기 때문입니다. 그렇다면 굴절의 정도를 어떻게 수치화할 수 있을까요? 오늘은 굴절률에 대한 포스팅을 하고자 합니다. 빛은 아래와 같이 서로 다른 매질의 경계면에서 반사하거나 투과합니다. ​ 물론 불투명 재질과 같이 투과를 하지 않고 반사만 하는 물체가 있긴 하지만, 여기서는 일부 투과를 하는 투명 또는 반투명 재질만 고려하겠습니다. ​ 예를 들어 공기중에서 직진하던 빛이 물을 만나면 일부는 다시 공기 중으로 반사되고(물 표면에서의 반짝거림) 나머지는 투과하여 물속으로 진행한다. 물속으로 투과하기 때문에 물 표면이 거울처럼 보이지 않고 ..

광학계라 함은 광범위한 의미를 가지고 사용되고 있지만 전자광학 영상 시스템에 있어서의 광학계란, 빛의 일부분을 모으고 굴절시켜 물체의 광학적 상(image)을 만드는 장치 라고 이해하면 됩니다. 즉, 렌즈를 의미합니다. 우리 눈을 예로 들어보겠습니다. 아래 그림과 같이 사람 눈은 홍채(iris)를 열고 닫아 들어오는 빛의 양을 조절하고, 수정체(lens)를 지나면서 빛이 굴절되어 시신경이 밀집해 있는 망막(retina)의 황반(macula)에 상이 맺혀 물체의 상을 인지하게 됩니다. 이 때, 안구의 형태에 따라 빛이 한 곳으로 모이는 지점이 망막의 앞쪽이 되느냐 뒤쪽이 되느냐에 따라 근시 또는 원시가 됩니다. 결국 사람의 광학계가 잘못 설계되어 물체의 상이 제대로 맺히지 못하는 것으로 볼 수 있습니다. ..

편광은 기하광학이라기 보다는 빛의 파동광학으로서 전자기파를 공부할 때, 특히 빛의 반사, 투과를 설명할 때 빼놓을 수 없는 영역입니다. 비전공자에겐 다소 어려울 수도 있겠지만, 저도 비전공자인만큼 최대한 쉽게, 알아야 할 최소한만 공부하고 넘어갑시다. 편광이란? 편광이란 전자기파가 진행할 때 파를 구성하는 전기장 또는 자기장이 특정한 방향으로 진동하는 현상을 뜻합니다. (전자기파란 추후 다른 섹션에서 다시 설명; 일단 여기서는 전기장과 자기장으로 구성된 파동의 성질을 가진 빛이라고 생각하면 됨) 시작부터 어렵습니다. 여기서는 전기장(electic field)만을 고려해보겠습니다. 일반적인 빛(전기장)은 진행방향과 수직한 모든 방향으로 진동하는 빛이 혼합된 상태이지만, 편광은 특정 필터를 사용해서 특정 방..

전자 광학 센서는 크게 두 파트. 광학계와 검출기로 구성되어 있습니다. 그 중 렌즈라고하는 광학계는 Scene으로부터 나온 빛(전자기파)을 한 지점으로 모아주는 역할을 합니다. 빛을 모으는 이유는 scene으로부터 한 방향으로 나온 빛은 매우 약하기 때문에 빛의 굴절 원리를 이용해서 최대한 많은 양의 빛을 검출기(detector)에 맺히도록 하는 것입니다. 사실 DSLR 카메라와 같은 사진에 관심이 많은 사람들이 렌즈에 대한 이해도가 더 깊을수 있습니다. 다만, 여기서는 어떻게 하면 사진을 잘 찍을까가 아닌 빛을 모아주는 렌즈의 광학적 원리에 대해 얘기하고자 합니다. 렌즈 기본 렌즈라 함은 쉬운 예로 안경을 생각하면 됩니다. 빛이 망막에 모이도록 굴절시키는 눈의 능력이 떨어져 안경의 렌즈가 한 점에 모이..

전자광학(EO/IR) 영상 센서를 이해하기 위해서는 기하광학 이라는 분야에 대한 이해가 필요합니다.광학이라고 해서 어려울건 없습니다. 저도 비전공자인만큼 최소한의 것만 알고 넘어갈것이니까요. 기하광학이란 입자로서의 빛의 진행을 기하적으로 연구하는 광학 분야로 빛의 반사나 굴절을 통한 상의 형성과 렌즈/거울을 설계하는데 필요한 학문입니다. 먼저, 가장 쉽고 중요한 빛의 반사와 굴절에 대해 알아봅시다. 반사 (Reflection)광선(ray)이란 파면에 수직하게 일직선으로 뻗어나가는 매우 작은 빛을 의미합니다. 반사는 파동이 두 매질의 경계에서 방향을 바꿔 진행하는 물리현상으로 빛의 반사는 크게 정반사(specular)와 난반사(diffuse)로 나눌 수 있습니다. 정반사는 거울과 같이 매끈한 면에 빛이 입..

우리는 매일 눈으로 우리가 사는 세상을 보고 인지합니다. 기계의 눈 이라고 할 수 있는 영상 센서(카메라) 역시 세상을 보고 그 것을 사진으로 남길 수가 있지요. 눈 또는 카메라로 세상을 볼 수 있는 원리는 무엇일까요? 물리 공부를 조금이라도 한 사람들은 다음과 같은 답을 내놓을 것입니다. "태양광이 물체 표면에서 반사되어 우리 눈으로 들어와 그 형체를 인식할 수 있는 것이다." 그렇다면 태양은 어떻게 빛이라는걸 만들어 낼까요? 또 세상이 여러 색으로 보이는 이유는 무엇일까요? 스스로 빛을 만들어서 내뿜는 것은 태양밖에 없을까요? 아래 그림을 봅시다. 용광로 쇳물은 왜 노란색으로 보일까요? 숯은 왜 빨간색으로 보일까요? 전자광학 공부의 첫 걸음은 복사 에너지에 대한 개념을 이해하는 것으로 시작합니다. 오..