이중 대역 적외선 복사 모델을 활용한 수동 거리 추론 기법
A Dual-Band Radiometric Framework for Passive Infrared Ranging
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초록
본 논문에서는 이중대역 적외선 방사량을 활용한 수동 거리 추정 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 대기 감쇠 특성이 서로 다른 두 파장대의 비율 분석을 통해 화염까지의 거리를 정략적으로 예측하며, 물리 기반 복사 모델과 회귀 모델을 결합하였다. 먼저, 시간 차분을 통해 순수한화염 복사 성분만을 추출하는 개념을 도입하고, 이를 기반으로 두 대역의 수신 복사량을 회귀 입력으로 사용하였다. 이론적으로는 Planck 복사 모델과 MODTRAN 기반 대기 감쇠율을 활용하여거리–복사량 간 물리적 관계를 정립하였다. 실환경 실험 결과, 제안된 방법은 다양한 조건에서 기존 방식 대비 우수한 거리 예측 정확도를 기록하였다. 본 연구는 적외선 거리 추정을 위한 프레임워크를 제시하며, 화염 탐지 및 장거리 추적 시스템의 성능 향상에 기여할 수 있다.
Abstract
In this paper, we propose a passive infrared ranging algorithm using dual-band radiometric sensing, which estimates the distance to flame sources by analyzing band-ratio variations caused by differential atmospheric transmittance. A time-differential approach is first applied to extract flame-only radiance, effectively removing background and path radiance components. The resulting spectral radiance from each band is then used to construct a regression feature based on their logarithmic ratio. Theoretical modeling is grounded in Planck’s law and MODTRAN-based transmittance simulation, establishing a physical relationship between distance and observed radiance. Experimental results under real-world conditions demonstrate that the proposed method achieves superior ranging accuracy compared to existing techniques across various flame and environmental conditions. This research provides a physics-informed framework for infrared-based passive ranging and contributes to the advancement of long-range flame detection and tracking systems.