KR101190789B1 - 차량의 거리 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카메라를 통해 차량의 주행방향 또는 역방향을 촬영한 과거의 이미지와 현재의 이미지를 이용하여 차량으로부터 주변 물체까지의 거리를 측정하는 차량의 거리 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 차량에 설치되어 상기 차량의 주행 방향 또는 역방향의 이미지를 촬영하는 하나의 카메라; 상기 카메라가 촬영한 현재 이미지와 일정 시간 전에 촬영한 과거 이미지를 이미지 프로세싱하여 현재 이미지와 과거 이미지에서 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀중 변위가 발생한 현재의 픽셀과 과거의 픽셀을 검출하고, 상기 검출된 픽셀을 현재 이미지상에서 매칭시켜 두 픽셀 간의 이동 변위를 검출하여 차량으로부터 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 제공받아 상기 검출된 이동 변위에 대응하는 이동 거리를 산출하며, 상기 산출된 이동 거리와 상기 현재 이미지상에서 미리 설정된 기준점 픽셀이 상기 검출된 픽셀과 이루는 삼각형 정보에 근거하여 상기 기준점 픽셀로부터 현재 픽셀까지의 거리를 산출하는 제어부; 및 상기 차량으로부터 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 검출하여 상기 제어부로 제공하는 운행 정보 검출부를 포함한다. 따라서 카메라를 통해 차량의 주행방향 또는 역방향을 촬영한 과거의 이미지와 현재의 이미지를 이용하여 차량으로부터 주변 물체까지의 거리를 측정하여 제공할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 차량의 거리 측정 장치 및 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 카메라를 통해 차량의 주행방향 또는 역방향을 촬영한 과거의 이미지와 현재의 이미지를 이용하여 사각지대를 포함한 차량으로부터 주변 물체까지의 거리를 측정하는 차량의 거리 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 사고를 사전에 예방하기 위하여 개발되는 충돌 방지 장치들은 대부분 빛을 이용한 비접촉방식으로 전방 물체 또는 후방 물체와의 거리를 인식함으로써, 차량과 물체와의 거리가 안전거리 이하로 인식되면 운전자에게 경보음을 출력하거나 제동 장치를 동작시켜 차량의 사고를 예방한다.
이러한 비접촉방식을 이용한 거리 인식 수단은 주로 레이저 광이나 초음파 신호 등을 이용하여 후방에 배치된 물체까지의 거리 또는 후방에서 접근하는 차량까지의 거리 정보를 측정한다.
그러나 이러한 비접촉방식의 거리 인식 수단은 주로 차량의 전방 또는 후방의 범퍼에 위치하고 있어서 거리 인식 수단이 물체를 지나치거나 사각지대에 물체가 위치하는 경우 해당 물체까지의 거리 정보 또는 차량까지의 거리 정보를 측정할 수 없는 문제점이 있다.
한편, 최근에는 주차를 보조하기 위한 주차 보조 장치들이 차량에 장착되어 보급되고 있으며, 이러한 주차 보조 장치들은 차량이 이동하는 동안 목표 트랙과 차량의 현재 위치 사이의 관계를 실시간으로 감시하여 차량을 목표 위치로 자동유도한다.
일반적으로 현재의 차량 위치 추정은 스티어링 휠의 조향 각도를 검출하는 각도 센서와 바퀴의 회전을 검출하는 휠 센서와 속도 센서 등에 의해 검출된 조향각과 이동 거리를 기초로 한다.
그러나, 조향각이 목표 조향각에 따라 정밀하게 제어되는 경우에도 추정되는 차량의 위치와 실제 차량의 위치 사이에 차이가 존재하고, 이러한 차이로 인하여 차량이 엉뚱한 곳으로 유도되어 추돌 등의 사고가 발생하게 된다.
또한, 미끄러운 노면에서는 차량이 주행중이거나 또는 차량을 주차하는 중에 노면과 차량의 바퀴 사이에 슬립이 발생하여 추정에 의한 이동 거리와 실제 이동 거리에 차이가 발생하게 되어 장애물의 감지가 곤란하고 차량의 위치 추정이 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 카메라를 통해 차량의 주행방향 이미지 또는 역방향 이미지를 촬영한 과거의 이미지와 현재의 이미지를 이용하여 사각지대를 포함한 차량으로부터 주변 물체까지의 거리를 측정하는 차량의 거리 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 거리 측정 장치로서,
차량에 설치되어 이미지를 촬영하는 하나의 카메라; 상기 카메라가 임의의 시점에서 촬영한 제 2 이미지와 미리 설정된 일정 시간 전에 촬영한 제 1 이미지를 이미지 프로세싱하여 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀 중 변위가 발생한 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지의 픽셀을 검출하고, 상기 검출된 픽셀을 매칭시켜 두 픽셀 간의 이동 변위를 검출하여 차량으로부터 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 제공받아 상기 검출된 이동 변위에 대응하는 이동 거리를 산출하며, 상기 산출된 이동 거리와 상기 제 2 이미지상에서 미리 설정된 기준점 픽셀이 상기 검출된 픽셀과 이루는 삼각형 정보에 근거하여 상기 기준점 픽셀로부터 제 2 이미지 픽셀까지의 거리를 산출하는 제어부; 및 상기 차량으로부터 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 검출하여 상기 제어부로 제공하는 운행 정보 검출부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 일정 시간 경과 후에 상기 제 2 이미지 픽셀이 카메라의 촬영 범위를 벗어나 보이지 않는 사각지대에 위치하면, 제 1 및 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위를 추정하여 제 2 이미지 픽셀까지의 예상 거리를 산출하여 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제 2 이미지 픽셀까지의 예상거리는 상기 차량의 속도와 상기 이동 변위에 의해 추정되는 제 2 이미지 픽셀의 상대 속도에 근거하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 차량의 거리 측정 장치로서,
차량에 설치되어 이미지를 촬영하는 복수의 카메라; 및 상기 카메라가 임의의 시점에 촬영한 제 2 이미지와 미리 설정된 일정 시간 전에 촬영한 제 1 이미지를 각각 스테레오 비전을 이용한 이미지 프로세싱을 수행하여 상기 제 1 및 제 2 이미지에서 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀 중 변위가 발생한 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위를 검출하고, 제 2 이미지 픽셀이 카메라의 촬영 범위를 벗어나 보이지 않는 사각지대에 위치하면 상기 제 1 및 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위를 추정하여 제 2 이미지 픽셀까지의 예상 거리를 산출하여 제공하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제 2 이미지 픽셀까지의 예상거리는 상기 차량의 속도와 상기 이동 변위에 의해 추정되는 제 2 이미지 픽셀의 상대 속도에 근거하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 카메라는 룸미러, 전조등, 라디에이터 그릴, 차량의 실내측 전/후방, 차량의 좌/우측 차체의 측면, 사이드 미러, 후미등, 트렁크 덮개 및 리어 스포일러 중 적어도 어느 하나에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 차량의 거리 측정 방법으로서,
a) 제어부가 카메라에서 일정 시간 이전에 촬영한 제 1 이미지 정보를 검출하는 단계; b) 상기 제어부가 상기 카메라에서 임의의 시점에 촬영한 제 2 이미지 정보를 검출하는 단계; c) 상기 제어부가 상기 카메라가 촬영한 제 1 및 제 2 이미지를 이미지 프로세싱하여 상기 제 1 및 제 2 이미지에서 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀 중 변위가 발생한 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지의 픽셀을 각각 검출하고, 상기 검출된 픽셀을 매칭 시켜 두 픽셀 간의 이동 변위를 검출하는 단계; d) 상기 제어부가 운행 정보 검출부를 통해 차량으로부터 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 검출하는 단계; 및 e) 상기 제어부가 상기 c) 단계에서 검출한 이동 변위에 대응하는 이동 거리를 상기 d) 단계에서 검출한 운행 정보에 근거하여 산출하고, 상기 산출된 이동 거리와 상기 제 2 이미지상에서 미리 설정된 기준점 픽셀이 상기 검출된 픽셀과 이루는 삼각형 정보에 근거하여 상기 기준점 픽셀로부터 제 2 이미지 픽셀까지의 거리를 산출하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 e) 단계는 일정 시간 경과 후에 상기 제 2 이미지 픽셀이 카메라의 촬영 범위를 벗어나 보이지 않는 사각지대에 위치하는 경우 제 1 이미지 픽셀과 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위를 추정하여 상기 제 2 이미지 픽셀까지의 예상 거리를 산출하여 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 과거 이미지와 현재 이미지를 이용한 거리 측정 방법으로서,
i) 제어부가 복수의 카메라에서 일정 시간 이전에 촬영한 제 1 이미지 정보를 검출하는 단계; ii) 상기 제어부가 상기 복수의 카메라에서 임의의 시점에 촬영한 제 2 이미지 정보를 검출하는 단계; iii) 상기 제어부는 상기 카메라가 촬영한 제 1 및 제 2 이미지를 각각 스테레오 비전을 이용한 이미지 프로세싱을 수행하여 상기 제 1 및 제 2 이미지에서 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀 중 변위가 발생한 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지의 픽셀까지의 거리와 두 픽셀 간의 이동 변위를 검출하는 단계; 및 iv) 상기 제어부가 상기 제 2 이미지 픽셀이 카메라의 촬영 범위를 벗어나 보이지 않는 사각지대에 위치하면 상기 제 1 이미지 픽셀과 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위를 추정하여 상기 제 2 이미지 픽셀까지의 예상 거리를 산출하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제 2 이미지 픽셀까지의 예상거리는 상기 차량의 속도와 상기 이동 변위에 의해 추정되는 제 2 이미지 픽셀의 상대 속도에 근거하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 카메라를 통해 차량의 주행방향 또는 역방향을 촬영한 과거의 이미지와 현재의 이미지를 이용하여 사각지대를 포함한 차량으로부터 주변 물체까지의 거리를 측정하여 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 차량의 차체에 가려져 운전자의 시야 확보가 어려운 차량의 전방, 후방 및 측면의 사각 지대에 위치한 물체까지의 거리 정보를 운전자에게 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 거리 측정 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도.
도 2 는 도 1에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 나타낸 예시도.
도 3 은 도 1에 따른 차량의 거리 측정 장치의 과거 이미지와 현재 이미지를 이용한 이미지 프로세싱을 나타낸 예시도.
도 4 는 도 3에 따른 이미지 프로세싱 결과를 통해 물체까지의 거리 측정을 나타낸 예시도.
도 5 는 도 1에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도.
도 6 은 본 발명에 따른 차량의 거리 측정 장치의 다른 실시예를 나타낸 블록도.
도 7 은 도 6에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도.
도 2 는 도 1에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 나타낸 예시도.
도 3 은 도 1에 따른 차량의 거리 측정 장치의 과거 이미지와 현재 이미지를 이용한 이미지 프로세싱을 나타낸 예시도.
도 4 는 도 3에 따른 이미지 프로세싱 결과를 통해 물체까지의 거리 측정을 나타낸 예시도.
도 5 는 도 1에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도.
도 6 은 본 발명에 따른 차량의 거리 측정 장치의 다른 실시예를 나타낸 블록도.
도 7 은 도 6에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 거리 측정 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 거리 측정 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 나타낸 예시도이며, 도 3은 도 1에 따른 차량의 거리 측정 장치의 과거 이미지와 현재 이미지를 이용한 이미지 프로세싱을 나타낸 예시도이고, 도 4는 도 3에 따른 이미지 프로세싱 결과를 통해 물체까지의 거리 측정을 나타낸 예시도이며, 도 5는 도 1에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
(제 1 실시예)
도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예 따른 차량의 거리 측정 장치(100)는 카메라(110)와, 제어부(120)와, 운행 정보 검출부(130)를 포함하여 구성된다.
상기 카메라(110)는 차량(200)에 설치되어 이미지를 촬영하여 출력하는 구성으로서, 주행중인 차량의 전방 또는 후방의 주변 영상을 촬영하고, 더욱 상세하게는 차량이 주행하는 방향의 영상 이미지 또는 상기 주행 방향의 역방향을 촬영한 영상 이미지를 출력한다.
또한, 상기 카메라(110)는 차량의 실내에 설치된 룸미러(또는 룸미러의 전측면), 전조등 조립체의 내부, 라디에이터 그릴, 차량의 실내측 전/후방, 차량의 좌/우측 차체의 측면(예를 들면 좌/우측의 휀더), 차량의 양쪽 사이드 미러, 후미등, 트렁크 덮개 및 리어 스포일러 중 적어도 어느 하나에 설치되어 차량의 주행방향 또는 역방향의 주행 이미지를 촬영하여 제공한다.
또한, 상기 카메라(110)는 CMOS 타입의 영상 센서, CCD 타입의 영상 센서 또는 제 3 타입의 영상 센서 중 어느 것을 사용해도 무방하다.
상기 제어부(120)는 카메라(110)가 촬영한 현재 시점의 주행방향 이미지(또는 역방향 이미지)와 일정 시간 이전 과거에 촬영한 주행방향 이미지(또는 역방향 이미지)를 검출한다.
예를 들면, 도 2와 같이 차량(200)이 전진하는 경우 상기 제어부(120)는 일정 시간 이전인 과거 시점의 위치에서 차량(200')에 설치된 카메라(110')를 통해 촬영한 과거의 후방 영역(B) 이미지(제 1 이미지)를 검출하여 메모리(미도시) 등의 저장수단에 저장하고, 이후 전진을 계속하여 일정 거리를 이동한 임의의 시점(이하, 설명의 편의를 위해 현재 시점이라 함)의 위치에서 차량(200)에 설치된 카메라(110)를 통해 촬영한 현재의 후방 영역(A) 이미지(제 2 이미지)를 검출한다.
또한, 상기 제어부(120)는 카메라(110)가 촬영한 현재 시점의 제 2 이미지와 일정 시간 이전 과거 시점에 촬영한 제 1 이미지를 미리 저장된 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 제 1 이미지와 제 2 이미지에서 유사한 특성(예를 들면, 픽셀의 밝기, 에지의 유무 등)을 갖는 물체의 픽셀을 찾아서 변위가 발생한 임의의 픽셀을 각각 검출한다.
상기 이미지 프로세싱은 관심 있는 두 개의 이미지를 비교하여 벡터로 정의된 화소들의 이동 변위와 각도 변위 등을 통해 유사도를 검출하여 물체를 인식하거나, 물체의 경계선 또는 윤곽선 등의 에지나 물체의 윤곽에 근사하는 선분, 곡선 등을 구하여 이용하기도 하고, 이미지 내에 존재하는 모서리점, 불변인 점, 또는 회전변환이나 크기 변화 등에 대하여 불변인 특징점을 이용한 인식을 수행할 수도 있으며, 이미지에 포함된 물체의 특징점을 추출하여 인식을 수행할 수도 있다.
상기 제어부(120)는 상기 제 2 이미지에서 검출된 제 2 이미지의 픽셀 위치와 제 1 이미지에서 검출한 제 1 이미지의 픽셀 위치 간의 이동 변위(벡터)를 검출하고, 차량의 ECU, TCU, 휠 센서 또는 스티어링 각도 센서 등으로부터 제공되는 차량의 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 검출하여 상기 두 픽셀의 이동 변위에 대응하는 이동 거리를 산출한다.
즉 상기 제어부(120)는 제 2 이미지상에 제 2 이미지의 픽셀 위치와 제 1 이미지의 픽셀 위치가 표시되도록 하고, 두 픽셀 간의 차이 값은 차량이 이동한 거리를 이용하여 두 픽셀 간의 이동 거리로 설정되도록 한다.
또한, 상기 제어부(120)는 제 2 이미지상에 미리 설정된 기준점 픽셀과 제 2 이미지의 픽셀 및 제 1 이미지의 픽셀까지의 변위를 검출하며, 상기 기준점 픽셀과 제 1 이미지의 픽셀 및 제 2 이미지의 픽셀이 이루는 삼각형 정보 즉 상기 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지의 픽셀 간의 이동 변위를 기준변으로 하고, 상기 기준점 픽셀이 제 1 및 제 2 이미지의 픽셀과 각각 이루는 변위를 다른 두 변으로 하며, 이들이 이루는 각을 각각 산출하여 기준점 픽셀로부터 제 2 이미지 픽셀까지의 거리를 산출한다.
이를 더욱 상세하게 설명하면, 도 3(a)와 같이 촬영된 제 1 이미지와 도 3(b)와 같이 촬영된 제 2 이미지를 이미지 프로세싱 프로그램에서 소정의 이미지 처리과정을 수행하여 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀 중에서 변위가 발생한 제 1 이미지의 픽셀 정보(300)와 제 2 이미지의 픽셀 정보(300')를 각각 추출한다.
이렇게 추출한 제 1 이미지의 픽셀 정보(300) 중에서 선택한 임의의 제 1 이미지 픽셀(P1)과, 제 2 이미지의 픽셀 정보(300') 중에서 선택한 임의의 제 2 이미지 픽셀(P2)을 제 2 이미지상에 각각 배치하고, 두 픽셀(P1, P2)간의 차이 값을 산출하여 상기 두 이미지 사이에 경과한 시간 동안 차량이 이동한 거리를 입력받아 두 픽셀(P1, P2) 간의 차이에 대한 이동 거리(d1)로 설정한다.
또한, 제 2 이미지상에서 미리 설정된 임의의 기준점 픽셀(P0)로부터 제 1 이미지의 픽셀(P1)과 제 2 이미지의 픽셀(P2)이 이루는 삼각형에서 상기 두 픽셀(P1, P2) 사이의 이동 거리(d1)를 기준 값으로 설정하면, 상기 기준점 픽셀(P0)과 두 픽셀(P1, P2)이 이루는 사잇각(θ)을 이용하거나 또는 상기 기준점 픽셀(P0)과 두 픽셀(P1, P2)이 각각 이루는 변의 길이(d2, d3)를 이용한 삼각 측량법을 통해 제 2 이미지의 픽셀(P2)까지의 거리(d2)를 계산할 수 있다.
따라서 차량이 전방으로 주행중이고 물체가 정지해 있는 경우 물체는 차량으로부터 멀어지게 되고, 차량으로부터 제 2 이미지 픽셀(P2)까지의 거리는 커지게 된다.
한편, 상기 제어부(120)는 산출되는 제 2 이미지 픽셀까지의 거리가 시간이 경과함에 따라 순차적으로 작아져서 제 2 이미지 픽셀까지의 거리가 미리 설정된 사각지대 판단용 기준 값에 도달하였는지 여부를 판단하고, 그 결과 상기 사각지대 판단용 기준 값에 도달하면 상기 제 1 이미지 픽셀과 제 2 이미지 픽셀의 이동 변위를 추정하여 상기 추정된 이동 변위에 따라 일정 시간 경과 후에 보이지 않는 사각지대에 위치한 물체까지의 거리 값을 산출하여 제공한다.
즉 차량이 전진을 하거나 또는 후진을 하는 경우 차량으로 접근하는 물체까지의 거리는 점점 작아지게 되고, 어느 순간에는 카메라의 촬영 범위를 벗어난 사각지대에 물체가 위치하게 된다.
이러한 경우 카메라의 촬영 범위에서는 벗어나 있지만 차량 주변의 사각지대에는 물체가 존재하므로 상기 제어부(120)는 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지 픽셀의 이동 변위를 추정하고, 운행 정보 검출부(130')를 통해 검출한 차량의 속도와 상기 이동 변위로부터 검출한 제 2 이미지 픽셀의 상대 속도 등에 기초하여 차량의 사각지대에 위치한 물체까지의 예상 거리를 산출한다.
또한, 상기 제어부(120)는 산출된 상기 사각지대에 위치한 물체까지의 거리에 기초하여 상기 물체의 예상 위치와 거리를 미리 설정된 배경 화면상에 가상의 차량을 중심으로 표시되도록 디스플레이수단(미도시)을 통해 출력하는 것도 가능하다.
상기 운행 정보 검출부(130)는 차량의 ECU, TCU, 휠 센서 또는 스티어링 각도 센서 등으로부터 제공되는 차량의 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 검출하여 상기 제어부(120)로 제공한다.
다음은 본 발명에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 상세하게 설명한다.
제어부(120)가 카메라(110)에서 일정 시간 이전 과거에 차량의 주행방향 이미지 또는 역방향의 이미지를 촬영한 제 1 이미지를 검출(S100)한다.
상기 S100 단계에서 검출하는 제 1 이미지는 현재 시점으로부터 일정 시간 이전의 과거 이미지로서, 상기 카메라(110)가 촬영한 이미지를 저장하는 메모리(미도시) 등의 저장수단으로부터 검출한다.
상기 S100 단계의 이미지 검출이 완료되면, 상기 제어부(120)가 현재 시점에서 상기 카메라(110)가 촬영한 제 2 이미지 정보를 검출(S110)한다.
과거의 이미지인 제 1 이미지와 현재의 이미지인 제 2 이미지의 검출이 완료되면, 상기 제어부(120)는 상기 검출된 제 1 및 제 2 이미지를 미리 저장된 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 이미지 프로세싱 과정을 수행하고, 상기 제 1 및 제 2 이미지에서 유사한 특성(예를 들면, 픽셀의 밝기, 에지의 유무 등)을 갖는 물체의 픽셀 중에서 변위가 발생한 임의의 픽셀을 각각 검출하여 상기 제 2 이미지에서 상기 검출된 현재의 픽셀과 과거의 픽셀 간의 이동 변위를 검출(S120)한다.
즉 상기 S120 단계에서 상기 제어부(120)는 제 2 이미지에서 검출된 제 2 이미지의 픽셀 위치와 제 1 이미지에서 검출한 제 1 이미지의 픽셀 위치 간의 이동 변위(벡터)를 검출하고, 제 2 이미지상에 상기 제 2 이미지의 픽셀 위치와 제 1 이미지의 픽셀 위치가 표시되도록 한다.
상기 S120 단계를 수행한 후 상기 제어부(120)는 운행 정보 검출부(130)를 통해 차량의 ECU, TCU, 휠 센서 또는 스티어링 각도 센서 등으로부터 제공되는 차량의 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 검출(S130)한다.
상기 제어부(120)는 상기 S130 단계에서 검출한 운행 정보로부터 일정 시간 동안 차량이 이동한 거리를 산출하고, 상기 산출된 차량의 이동 거리를 상기 S120 단계에서 검출한 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위에 대응시켜 제 2 이미지상에서 물체가 이동한 거리를 결정하며, 상기 제 2 이미지상에 미리 설정된 기준점 픽셀과 상기 제 1 및 제 2 이미지의 픽셀이 이루는 삼각형 정보에서 상기 결정된 제 1 및 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 거리에 기초하여 상기 기준점 픽셀로부터 제 2 이미지 픽셀까지의 거리를 산출(S140)한다.
또한, 상기 제어부(120)는 상기 S140 단계에서 산출된 제 2 이미지 픽셀까지의 거리가 시간이 경과함에 따라 순차적으로 작아져서 차량으로 접근하는 경우, 미리 설정된 사각지대 접근 판단용 기준값에 도달하는지 여부를 판단(S150)한다.
상기 S150 단계에서 제 2 이미지 픽셀까지의 거리가 점차 작아져 사각지대 접근 판단용 기준 값(예를 들면, '0')에 도달하면, 상기 제어부(120)는 제 1 및 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위로부터 시간에 따른 제 2 이미지 픽셀의 예상 이동 변위를 추정하고, 상기 S130 단계에서 검출한 차량의 속도 정보와 상기 제 2 이미지 픽셀의 이동 변위로부터 검출한 상대 속도에 기초하여 제 2 이미지 픽셀의 이동 변위를 추정하며 그 추정된 이동 변위에 따른 예상 위치와 상기 예상 위치까지의 거리를 산출(S160)한다.
상기 제어부(120)는 상기 S160 단계에서 산출된 제 2 이미지 픽셀의 예상 위치 및 거리가 미리 설정된 배경 화면상에 가상의 차량을 중심으로 표시되도록 디스플레이수단(미도시)을 통해 출력(S170)되도록 한다.
한편, 상기 S150 단계에서 제 2 이미지 픽셀까지의 거리가 사각지대 접근 판단용 기준값에 도달하지 않으면 검출된 현재 위치와 거리가 출력(S170)되도록 한다.
따라서 하나의 카메라를 이용하여 촬영한 두 개의 이미지를 통해 차량 주변의 물체까지의 거리를 산출할 수 있게 되고, 또한 카메라의 촬영 범위에서 벗어나 사각지대에 위치한 물체까지의 거리도 산출할 수 있게 된다.
(제 2 실시예)
도 6은 본 발명에 따른 차량의 거리 측정 장치의 다른 실시예를 나타낸 블록도이고, 도 7은 도 6에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예 따른 차량의 거리 측정 장치(100')는 카메라 1(110')과, 카메라 2(100")와, 제어부(120')와, 운행 정보 검출부(130')를 포함하여 구성된다.
상기 카메라 1(110') 및 카메라 2(110")는 차량의 전조등 또는 후미등에 한 쌍으로 설치되어 차량의 주행방향 또는 주행방향의 역방향 이미지를 촬영한다.
상기 카메라 1 및 2(110' 및 110")는 카메라의 렌즈 축이 서로 평행하게 대칭으로 설치된다.
상기 카메라 1 및 2(110' 및 110")는 CMOS 타입의 영상 센서, CCD 타입의 영상 센서 또는 제 3 타입의 영상 센서 중 어느 것을 사용해도 무방하다.
상기 제어부(120')는 미리 설치된 스테레오 비전 프로그램과 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 상기 카메라 1 및 2(110' 및 110")가 촬영한 과거 영상인 제 1 이미지와 상기 카메라 1 및 2(110' 및 110")가 촬영한 현재 시점의 영상인 제 2 이미지에서 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀 중에서 변위가 발생한 픽셀을 검출하고, 각 픽셀까지의 거리를 산출한다.
상기 스테레오 비전 프로그램은 차량의 전조등 또는 후미등의 좌측 및 우측에 각각 설치된 카메라 1 및 2(110' 및 110")를 통해 좌측 및 우측의 이미지가 입력되면 좌측 및 우측 이미지에 대한 밝기 및 에피폴라 라인(epipolar line)을 일치시키는 스테레오 이미지 입력에 대한 전처리 과정을 수행하고, 동일한 물체로 판단되는 좌측 및 우측 이미지의 픽셀간 양안차(disparity)를 생성하는 스테레오 매칭을 수행하며, 이러한 양안차의 결과에서 노이즈 성분을 제거한 후에 그 스테레오 이미지의 거리 정보에 대한 프로젝션(projection), 세그멘테이션(segmentation), 필터링(filtering) 등의 후처리 과정을 수행하여 스테레오 이미지 정보를 획득함으로써 이러한 스테레오 이미지를 통해 물체의 거리, 모양, 방향 등의 정보를 검출하게 된다.
상기 스테레오 비전 프로그램은 하나의 실시예로서, 공지의 다양한 스테레오 비전 프로그램을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 제어부(120')는 산출되는 제 2 이미지 픽셀까지의 거리가 시간이 경과함에 따라 순차적으로 작아져서 제 2 이미지 픽셀까지의 거리가 미리 설정된 사각지대 판단용 기준 값에 도달하였는지 여부를 판단하고, 그 결과 상기 사각지대 판단용 기준 값에 도달하면 상기 제 1 및 제 2 이미지 픽셀 사이의 이동 변위를 추정하여 상기 추정된 이동 변위에 따라 일정 시간 경과 후에 보이지 않는 사각지대에 위치한 물체까지의 거리 값을 산출하여 제공한다.
또한, 상기 제어부(120')는 제 1 및 제 2 이미지 픽셀 사이의 이동 변위를 추정하고, 운행 정보 검출부(130')를 통해 검출한 차량의 속도와 상기 이동 변위로부터 검출한 제 2 이미지 픽셀의 상대 속도 등에 기초하여 차량의 사각지대에 위치한 물체까지의 예상 거리를 산출한다.
또한, 상기 제어부(120')는 산출된 상기 사각지대에 위치한 물체까지의 거리에 기초하여 상기 물체의 예상 위치와 거리를 미리 설정된 배경 화면상에 가상의 차량을 중심으로 표시되도록 디스플레이수단(미도시)을 통해 출력되도록 한다.
또한, 상기 제어부(120')는 상기 스테레오 비전을 통한 물체까지의 거리를 산출하면, 상기 산출된 제 1 이미지 픽셀과 제 2 이미지 픽셀의 거리 차로부터 이동 거리를 산출하고, 상기 산출된 이동 거리를 운행 정보 검출부(130')에서 제공하는 이동 거리와 대비되도록 하여 보정 값으로 사용될 수 있도록 한다.
즉 차량이 주행중이거나 또는 주차하는 중에 노면과 차량의 바퀴 사이에 슬립이 발생하면 휠 센서 등에 의해 추출된 이동 거리를 상기 제어부(120')가 산출한 이동 거리와 대비하여 보정되도록 한다.
상기 운행 정보 검출부(130')는 차량의 ECU, TCU, 휠 센서 또는 스티어링 각도 센서 등으로부터 제공되는 차량의 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 검출하여 상기 제어부(120')로 제공한다.
다음은 제 2 실시예에 따른 차량의 거리 측정 장치의 동작 과정을 상세하게 설명한다.
제어부(120')가 카메라 1(110')과 카메라 2(110")를 통해 일정 시간 이전 과거에 차량의 주행방향 이미지 또는 역방향의 이미지를 촬영한 제 1 이미지를 검출(S200)한다.
상기 S200 단계에서 검출하는 제 1 이미지는 현재 시점으로부터 일정 시간 이전의 과거 이미지로서, 상기 카메라 1 및 2(110' 및 110")가 촬영한 이미지를 저장하는 메모리(미도시) 등의 저장수단으로부터 검출한다.
상기 S200 단계의 이미지 검출이 완료되면, 상기 제어부(120')가 임의의 시점(현재 시점)에서 상기 카메라 1 및 2(110' 및 110")가 촬영한 제 2 이미지 정보를 검출(S210)한다.
상기 제어부(120')는 미리 설치된 스테레오 비전 프로그램과 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 상기 카메라 1 및 2(110' 및 110")가 촬영한 과거 이미지인 제 1 이미지와 상기 카메라 1 및 2(110' 및 110")가 촬영한 현재 이미지인 제 2 이미지에서 유사한 특성(예를 들면, 픽셀의 밝기, 에지의 유무 등)을 갖는 임의의 픽셀 중에서 변위가 발생한 픽셀을 검출하고, 상기 제 1 이미지상에서 변위가 발생한 픽셀(제 1 이미지 픽셀)까지의 거리와 제 2 이미지상에서 변위가 발생한 픽셀(제 2 이미지 픽셀)까지의 거리를 산출(S220, S230)한다.
상기 제어부(120')는 제 2 이미지상에서 변위가 발생한 제 2 이미지 픽셀까지의 거리를 미리 설정된 사각지대 판단용 기준 값과 대비하여 상기 기준값에 도달하였는지 여부를 판단(S240)한다.
상기 S240 단계의 판단 결과, 상기 제 2 이미지 픽셀까지의 거리가 상기 사각지대 판단용 기준 값에 도달하였으면 상기 제어부(120')는 제 1 이미지 픽셀과 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위 정보를 검출하고, 상기 검출된 이동 변위로부터 시간에 따른 제 2 이미지 픽셀의 예상 이동 변위를 추정하며, 운행 정보 검출부(130')로부터 검출한 차량의 속도 정보와 상기 제 2 이미지 픽셀에 대한 이동 변위로부터 검출한 제 2 이미지 픽셀의 상대 속도에 기초하여 제 2 이미지 픽셀의 예상 이동 변위에 따른 예상 위치와 그 예상 위치까지의 거리를 산출(S250)한다.
상기 제어부(120')는 상기 S250 단계에서 산출된 제 2 이미지 픽셀의 예상 위치 및 거리가 미리 설정된 배경 화면상에 가상의 차량을 중심으로 표시되도록 디스플레이수단(미도시)을 통해 출력(S260)되도록 한다.
한편, 상기 S240 단계에서 제 2 이미지 픽셀까지의 거리가 사각지대 접근 판단용 기준값에 도달하지 않았으면 검출된 현재의 위치와 거리가 출력(S170)되도록 한다.
따라서 복수의 카메라를 이용하여 촬영한 과거 이미지인 제 1 이미지와 임의의 시점에서 촬영한 제 2 이미지를 통해 차량 주변의 물체까지의 거리를 산출할 수 있게 되고, 또한 카메라의 촬영 범위에서 벗어나 사각지대에 위치한 물체까지의 거리도 산출할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 거리 측정 장치 110 : 카메라
110' : 카메라 1 110" : 카메라 2
120 : 제어부 130 : 운행 정보 검출부
200 : 현재 위치의 차량 200' : 과거 위치의 차량
300 : 과거의 픽셀 300' : 현재의 픽셀
110' : 카메라 1 110" : 카메라 2
120 : 제어부 130 : 운행 정보 검출부
200 : 현재 위치의 차량 200' : 과거 위치의 차량
300 : 과거의 픽셀 300' : 현재의 픽셀
Claims (9)
- 차량의 거리 측정 장치로서,
차량에 설치되어 이미지를 촬영하는 하나의 카메라;
상기 카메라가 임의의 시점에서 촬영한 제 2 이미지와 미리 설정된 일정 시간 전에 촬영한 제 1 이미지를 이미지 프로세싱하여 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀 중 변위가 발생한 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지의 픽셀을 검출하고, 상기 검출된 픽셀을 매칭시켜 두 픽셀 간의 이동 변위를 검출하여 차량으로부터 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 제공받아 상기 검출된 이동 변위에 대응하는 이동 거리를 산출하며, 상기 산출된 이동 거리와 상기 제 2 이미지상에서 미리 설정된 기준점 픽셀이 상기 검출된 픽셀과 이루는 삼각형 정보에 근거하여 상기 기준점 픽셀로부터 제 2 이미지 픽셀까지의 거리를 산출하는 제어부; 및
상기 차량으로부터 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 검출하여 상기 제어부로 제공하는 운행 정보 검출부를 포함하는 차량의 거리 측정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 일정 시간 경과 후에 상기 제 2 이미지 픽셀이 카메라의 촬영 범위를 벗어나 보이지 않는 사각지대에 위치하면, 제 1 및 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위를 추정하여 제 2 이미지 픽셀까지의 예상 거리를 산출하여 제공하는 것을 특징으로 하는 차량의 거리 측정 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 이미지 픽셀까지의 예상거리는 상기 차량의 속도와 상기 이동 변위에 의해 추정되는 제 2 이미지 픽셀의 상대 속도에 근거하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 거리 측정 장치. - 차량의 거리 측정 장치로서,
차량에 설치되어 이미지를 촬영하는 복수의 카메라; 및
상기 카메라가 임의의 시점에 촬영한 제 2 이미지와 미리 설정된 일정 시간 전에 촬영한 제 1 이미지를 각각 스테레오 비전을 이용한 이미지 프로세싱을 수행하여 상기 제 1 및 제 2 이미지에서 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀 중 변위가 발생한 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위를 검출하고, 제 2 이미지 픽셀이 카메라의 촬영 범위를 벗어나 보이지 않는 사각지대에 위치하면 상기 제 1 및 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위를 추정하여 제 2 이미지 픽셀까지의 예상 거리를 산출하여 제공하는 제어부를 포함하는 차량의 거리 측정 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 이미지 픽셀까지의 예상거리는 상기 차량의 속도와 상기 이동 변위에 의해 추정되는 제 2 이미지 픽셀의 상대 속도에 근거하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 거리 측정 장치. - 차량의 거리 측정 방법으로서,
a) 제어부가 카메라에서 일정 시간 이전에 촬영한 제 1 이미지 정보를 검출하는 단계;
b) 상기 제어부가 상기 카메라에서 임의의 시점에 촬영한 제 2 이미지 정보를 검출하는 단계;
c) 상기 제어부가 상기 카메라가 촬영한 제 1 및 제 2 이미지를 이미지 프로세싱하여 상기 제 1 및 제 2 이미지에서 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀 중 변위가 발생한 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지의 픽셀을 각각 검출하고, 상기 검출된 픽셀을 매칭 시켜 두 픽셀 간의 이동 변위를 검출하는 단계;
d) 상기 제어부가 운행 정보 검출부를 통해 차량으로부터 조향각 정보, 거리 정보 및 속도 정보를 포함한 운행 정보를 검출하는 단계; 및
e) 상기 제어부가 상기 c) 단계에서 검출한 이동 변위에 대응하는 이동 거리를 상기 d) 단계에서 검출한 운행 정보에 근거하여 산출하고, 상기 산출된 이동 거리와 상기 제 2 이미지상에서 미리 설정된 기준점 픽셀이 상기 검출된 픽셀과 이루는 삼각형 정보에 근거하여 상기 기준점 픽셀로부터 제 2 이미지 픽셀까지의 거리를 산출하는 단계를 포함하는 차량의 거리 측정 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 e) 단계는 일정 시간 경과 후에 상기 제 2 이미지 픽셀이 카메라의 촬영 범위를 벗어나 보이지 않는 사각지대에 위치하는 경우 제 1 이미지 픽셀과 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위를 추정하여 상기 제 2 이미지 픽셀까지의 예상 거리를 산출하여 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 거리 측정 방법. - 과거 이미지와 현재 이미지를 이용한 거리 측정 방법으로서,
i) 제어부가 복수의 카메라에서 일정 시간 이전에 촬영한 제 1 이미지 정보를 검출하는 단계;
ii) 상기 제어부가 상기 복수의 카메라에서 임의의 시점에 촬영한 제 2 이미지 정보를 검출하는 단계;
iii) 상기 제어부는 상기 카메라가 촬영한 제 1 및 제 2 이미지를 각각 스테레오 비전을 이용한 이미지 프로세싱을 수행하여 상기 제 1 및 제 2 이미지에서 유사한 특성을 갖는 임의의 픽셀 중 변위가 발생한 제 1 이미지의 픽셀과 제 2 이미지의 픽셀까지의 거리와 두 픽셀 간의 이동 변위를 검출하는 단계; 및
iv) 상기 제어부가 상기 제 2 이미지 픽셀이 카메라의 촬영 범위를 벗어나 보이지 않는 사각지대에 위치하면 상기 제 1 이미지 픽셀과 제 2 이미지 픽셀 간의 이동 변위를 추정하여 상기 제 2 이미지 픽셀까지의 예상 거리를 산출하는 단계를 포함하는 차량의 거리 측정 방법. - 제 6 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 이미지 픽셀까지의 예상거리는 상기 차량의 속도와 상기 이동 변위에 의해 추정되는 제 2 이미지 픽셀의 상대 속도에 근거하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 거리 측정 방법.
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