📝 이번 포스트에서는 머신비전의 모노 센서와 컬러 센서의 원리와 Bayer 패턴에 대해서 설명드리려고 합니다.

1. 모노 센서

모노센서는 RGB 필터 없이 그레이스케일(흑백) 이미지를 출력하는 센서입니다.
모노센서는 필터가 없어 여과되지 않고 모든 파장이 픽셀에 들어갑니다.

장점

• 해상도와 감도 증가
  RGB 필터가 없으므로 센서가 필요로 하는 빛의 양을 최대한 활용할 수 있다.
• 낮은 조도 환경에서 더 높은 대비의 이미지를 얻을 수 있다.
• 흑백 이미지에서는 엣지나 패턴이 더욱 명확하게 감지된다
• 컬러 이미지보다 데이터양이 3배 적어 빠르게 처리 가능

단점

• 색상을 기준으로 한 비전검사(LCD 패널 검사)에는 적합하지 않다.

2. 컬러 센서

Bayer 필터를 통과하면서 해당되는 파장만 픽셀에 들어갑니다.

위 사진과 같이 필터가 있는 영역의 파장만 지나갈 수 있습니다.
주로 Blue-Green-Green-Red 패턴으로 BGGR패턴이라고도 부릅니다.

초록색이 다른 픽셀들에 비해 2배 많은 이유는 사람의 눈이 녹색을 가장 많이 받아들인다고 하여, 필터도 그렇게 만들어졌습니다.

장점

• 색상을 구분 가능하다
  색상 차이를 기반으로 하는 품질 검사, 식별 등에 필수적이다. (자연스러운 이미지 표현 가능)
• 사람의 눈으로 보는 것과 유사한 이미지를 제공

단점

• Bayer 필터를 적용하면 한 픽셀당 특정 색상(R, G, B)만 감지하므로 실제 유효 해상도가 감소한다.
• 데이터 처리량이 그레이스케일보다 3배 증가한다.
• 적외선(IR) 감지 성능이 낮다.

3. Bayer 필터

Bayer 필터는 디지털 카메라 센서가 색상을 감지하는 방식입니다.
컬러 카메라는 RGB 빛을 감지해야 하지만, 이미지 센서의 픽셀은 본래 색상을 구별할 수 없는 흑백(모노크롬) 센서입니다.
이를 해결하기 위해 픽셀마다 특정 색상의 필터(B, G, G, R)를 배치하는 방식인 베이어 필터를 고안하였습니다.

녹색 픽셀이 많은 이유는 인간의 눈이 녹색에 가장 민감하기 때문에 디테일을 더 잘 표현하기 위해 녹색 픽셀을 더 많이 배치하였습니다.