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KR20050099623A - 차량의 내부 또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치 - Google Patents

차량의 내부 또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치 Download PDF

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KR20050099623A
KR20050099623A KR1020057014971A KR20057014971A KR20050099623A KR 20050099623 A KR20050099623 A KR 20050099623A KR 1020057014971 A KR1020057014971 A KR 1020057014971A KR 20057014971 A KR20057014971 A KR 20057014971A KR 20050099623 A KR20050099623 A KR 20050099623A
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KR
South Korea
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vehicle
scene
detection
interior
dimensional
Prior art date
Application number
KR1020057014971A
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English (en)
Inventor
더크 발제르
구이도 베커
Original Assignee
아담오펠아크티엔게젤샤프트
아이이이 인터내셔날 일렉트로닉스 앤드 엔지니어링 에스.에이.
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Publication date
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Abstract

본 발명은 차량의 내부 또는 외부 장면(4)의 3차원 검출용으로 사용되는 차량 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 전자 검출 장치(9)에 연결되는 광선 레이저 센서(1), 및 이미지 처리 센서(11)에 연결되고 상기 장면(4)의 이미지를 평가하는 이미지 센서를 포함한다. 상기 검출 장치(9) 및 상기 이미지 처리 장치(11)는 상기 장면(4)의 3차원 데이터를 결정하도록 컴퓨터(10)에 연결된다.

Description

차량의 내부 또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치{DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE USED FOR THE THREE-DIMENSIONAL DETECTION OF A SCENE INSIDE OR OUTSIDE SAID MOTOR VEHICLE}
본 발명은 전자 검출 장치에 연결되는 광선 레이저 센서, 및 장면의 이미지의 평가를 기록하도록 이미지 처리 장치에 연결되는 이미지 센서를 구비하는 차량 내부 및/또는 외부 장면(scene)의 공간 검출용 차량 장치에 관한 것이다.
독일 특허 199 28 915 A1호는, 운전자가 가시범위 정보의 도움으로 자신의 운전 스타일을 바꿀 수 있도록, 차량의 시야에서 가시범위가 정확하게 결정될 수 있는 방법을 개시한다. 이 경우, 단안용 비디오 센서(monocular video sensor)가 레이더 또는 광선 레이더에 의하여 검출된 물체의 콘트라스트(contrast)를 측정하고, 레이더 또는 광선 레이더 센서 및 단안용 비디오 센서에 의하여 생성되는 측정값으로부터 가시범위를 결정한다. 이에 대한 대안으로서, 적어도 하나의 물체까지의 거리와 그 콘트라스트가 쌍안용 비디오 센서에 의하여 측정되고, 그 때 콘트라스트와 거리 측정값으로부터 가시범위가 결정된다. 콘트라스트 측정은 별문제로 하고, 비디오 센서에 의하여 기록된 이미지 데이터에 대하여 어떠한 평가도 실행되지 않는다. 또한, 이러한 대안은, 비교적 큰 측정 범위에 적합한 광선 레이저 센서가 물체에 대한 거리가 증가됨에 따라 위치 분석력을 상실하여, 물체를 인식하지 못하는 단점을 가지고 있다는 것을 알았다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 블록도를 도시한다.
* 도면의 주요 부호의 설명
1: 광선 레이저 센서 2: 레이저
3: 수광 장치 4: 장면
5: 물체 6: 광학기구
7: 렌즈 8: 광학 장치
9: 검출 장치 10: 컴퓨터
11: 이미지 처리 장치 12: 이미지 센서
13: 3차원 카메라 14: 대물렌즈
본 발명은 종래 기술의 불리한 특성을 보상하도록, 2개의 센서의 유리한 특성을 서로 조합하는, 서두에서 언급한 종류의 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따르면, 상기 목적은 장면의 공간 데이터를 결정하도록 컴퓨터에 연결된 검출 장치 및 이미지 처리 장치에 의하여 달성된다.
광선 레이저 센서 및 그에 연결되는 검출 장치는 차량과 장면 내부의 물체 사이의 거리 데이터를 결정하며, 또한, 상기 광선 레이저 센서로부터의 데이터의 평가를 가능하게 하는 장면의 이미지를 생성하기 위해 공지된 방식으로 사용될 수 있다. 그레이 스케일(gray scale) 및 칼라 정보외에 또, 컴퓨터가 데카르트 좌표를 물체의 화소에 할당하여, 이미지 3차원 측정법으로 되게 한다. 광선 레이저 센서 및 컴퓨터에 의하여 차량의 내, 외부에 연결된 이미지 센서의 사용은 장면 내에 있는 물체, 특히 다른 차량의 확실한 검출 및 분류를 보장한다.
차량에 대하여 원거리의 물체 데이터를 평가하기 위해, 바람직하게는 컴퓨터는 광선 레이저 센서용 검출 장치로부터의 데이터를, 이미지 처리 장치로부터의 2차원 이미지 데이터와 조합한다. 2차원 이미지 데이터를 평가하기 위해, 컴퓨터는 단지 비교적 작은 량의 계산 파워(computation power)를 필요로 하고, 광선 레이저 센서를 사용한 물체 인식의 경우에, 원거리에서도 확실한, 이미지 센서로부터의 대응 이미지 데이터를 수신하는 이미지 처리 장치의 물체 인식에 의하여, 차량으로부터 물체까지의 거리가 증가됨에 따라 정확성의 저하로 발생되는 문제를 보상한다.
차량에 대하여 근거리의 물체 데이터로서, 바람직하게는 컴퓨터는 3차원 카메라 형태인 이미지 센서에 의하여 기록되고, 이미지 처리 장치에 의하여 평가되는 3차원 이미지 데이터를 수신한다. 따라서, 차량에 대하여 근거리의 물체에서는, 광선 레이저 센서로부터의 거리 데이터를, 이미지 처리 장치에 의하여 획득한 이미지 데이터와 조합할 필요가 없다. 필요한 모든 데이터는 3차원 카메라에 의하여 기록된 이미지로부터 결정될 수 있고, 다른 추가적인 컴퓨터 파워 없이, 직접 이용 가능하다.
컴퓨터는 장면의 데이터를 차량 네트워크를 통하여 차량의 안전 및/또는 보조 시스템에 적절하게 전송한다. 이러한 안전 및/또는 보조 시스템은, 위험 가능성 및, 이와 관련되는, 예를 들면 에어백의 고의적인 팽창이나 또는 벨트 조임구의 초기 조임시에 발생되는 안전 장치의 활성화의 평가를 위하여 차량의 내부 및 차량의 근처에서의 장면의 데이터를 필요로 한다. 또한 차량의 보조 시스템은, 예를 들면 좁은 주차 구역에서 주차할 때 운전자에게 시각적인 및/또는 청각적인 도움을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 3차원 카메라는 비행시간(time-of-flight)(TOF)법에 따라 작동된다. 이와 같이 비-주사(non-scanning), 이미지 3차원 카메라는 소위 복조 화소(demodulation pixels)의 어레이(array) 상에서 작용한다. 상기 복조 화소는 각각 배경 강도뿐만 아니라 무선-주파수-변조된 장면 조명의 개개의 도달 시간의 측정을 가능하게 한다. 복조 화소의 작용 원리는 이미지 센서 상에 국부적으로 형성된 제한된 영역에서 광학적으로 생성된 전하 캐리어(charge carrier)의 이송, 저장 및 축적을 가능하게 하는 CCD(Charge Coupled Device)에 따른다. 측정되는 장면의 거리 및 반사 정보는 수신된 광학 신호로부터의 각 복조 화소로부터 추출될 수 있다. 비행시간법이 펄스 또는 위상 측정법을 사용하여 실행될 수 있다.
바람직하게는 광선 레이저 센서용 레이저는 근거리 및 원거리 광학기구(optics)를 가지고 있다. 근거리 및 원거리 광학기구는 각각 별개로 구동될 수 있는 이중 광학기구 또는 2개의 렌즈에 의하여 바람직하게 형성된다. 이것은 증가된 각 분해능(angular resolution)으로, 레이저의 포커싱을 가능하게 하고, 장면에서 물체의 검출이 개선될 수 있도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광선 레이저 센서용 레이저는 적외선 대역에서 방사광으로 작동되고, 이미지 센서용 광원으로서 사용된다. 발신된 방사광은, 3차원 카메라에 의하여 기록되는 장면의 조명을 위하여 사용될 수 있도록, 예를 들면 신호 발생기(generator)에 의하여 변조될 수 있다. 레이저가 광원의 형태이면, 이미지 센서에 각각의 광원을 구비할 필요는 없다.
상기에서 설명했던 특징 및 이하에서 설명되는 특징은 각각의 규칙적인 조합뿐만 아니라 다른 조합으로도 사용될 수 있다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의하여 한정된다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하고 바람직한 실시예를 이용하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.
차량 내부에 배치된 장치는, 적외선 대역에서 발광하는 레이저(2) 및 반사되는 방사선을 위한 수광 장치(3)로 주로 형성되는 광선 레이저 센서(LIDAR sensor)(1)를 포함한다. 상기 레이저(2)에 의하여 주사되고 적어도 하나의 물체(5)를 가지고 있는 장면(scene)(4)의 포커싱(focusing)을 위하여, 상기 레이저(2)는 근거리(near range) 및 원거리(far range)를 위한 조합된 광학기구(optics)(6)를 가지고 있으며, 각각 구동될 수 있는 2개의 렌즈(7)를 포함하는데, 상기 렌즈(7) 중 하나의 렌즈는 원거리에서 방사선의 산란을 제공하고, 다른 렌즈(7)는 원거리에서 방사선를 위한 포거싱을 제공한다. 상기 수광 장치(3)는, 장면(4)의 다른 입자로부터 또는 포그(fog)로부터, 물체(5)로부터 반사되는 방사선의 수광을 위한 조합된 광학 장치(8)를 가지고 있다. 상기 광선 레이저 센서(1)는 상기 레이저로부터의 방사선의 발광과 반대로 산란된 방사선의 수광 사이의 시간 차이에 따라, 상기 차량과 상기 물체(5) 사이의 거리를 평가하는 전자 검출 장치(9)에 연결된다. 상기 검출 장치(9)는 상기 장면(4)의 평가된 거리 데이터를 공급하는 컴퓨터(10)에 연결된다.
상기 장면(4)의 공간 데이터를 결정하기 위하여, 상기 컴퓨터(10)는 이미지 센서(image sensor)(12)에 차례로 연결되는 이미지 처리 장치(image processing device)(11)에 연결된다. 3차원 카메라(13)의 형태인 상기 이미지 센서(12)는 상기 장면(4)의 이미지를 기록하도록 대물렌즈(14)를 사용하며, 이미지 처리 장치(11)는 발생된 물체(5)에 따라 그레이-스케일(gray-scale) 및 칼라 정보의 형태로 계산하고, 검출된 물체(5)를 분류한다. 또한, 상기 거리 데이터의 조합은 비행시간법을 사용하는 것을 가능하게 한다. 이 경우에, 상기 광선 레이저 센서(1)용 레이저(2)는 적외선 대역에서 변조 방사선을 발광하며, 따라서 상기 장면(4)을 조명하도록, 상기 이미지 센서(12)용 광원으로서 사용된다.
상기 컴퓨터(10)는 이용 가능한 거리 데이터 및 이미지 데이터에 따라 상기 장면(4)의 공간 데이터를 결정한다. 이 경우, 상기 물체(5)가 차량에 대하여 근거리에서 검출되면, 상기 컴퓨터(10)는 상기 이미지 처리 장치(11)로부터의 3차원 데이터를 이용하고, 상기 물체(5)가 차량에 대하여 원거리에서 검출되면, 상기 컴퓨터(10)는 상기 검출 장치(9)로부터의 거리 데이터를 상기 이미지 처리 장치(11)로부터의 이미지 데이터와 조합한다. 또한, 상기 컴퓨터는 상기 광선 레이저 센서(1)에 의하여 결정되고, 예를 들면, 상기 장면(4)의 포그 및/또는 먼지 입자로부터 평가를 이끌어 내도록 만드는 것도 가능한 가시범위 정보(visual range information)를 고려한다. 상기 컴퓨터(10)는 상기 장면(4)의 공간 데이터를, 도시되지 않았지만 차량 네트워크를 통하여 차량의 안전 및 보조 시스템에 전송하여, 다른 용도로 이용 가능하게 만든다.
본 발명은 전자 검출 장치에 연결되는 광선 레이저 센서, 및 장면의 이미지의 평가를 기록하도록 이미지 처리 장치에 연결되는 이미지 센서를 구비하는 차량 내부 및/또는 외부 장면의 공간 검출용 차량 장치에 이용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 전자 검출 장치(9)에 연결되는 광선 레이저 센서(LIDAR sensor)(1), 및 장면(scene)(4)의 이미지를 기록하고 평가하는 이미지 처리 장치(11)에 연결되는 이미지 센서(12)를 갖는 차량 내부 및/또는 외부 장면(4)의 공간 검출용 차량 장치에 있어서,
    상기 검출 장치(9) 및 상기 이미지 처리 장치(11)는 상기 장면(4)의 공간 데이터를 결정하는 컴퓨터(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 내부 및/또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨터(10)는, 상기 차량에 대하여 원거리의 물체 데이터를 평가하기 위해, 상기 광선 레이저 센서(1)의 상기 검출 장치(9)로부터의 데이터를 상기 이미지 처리 장치(11)로부터의 2차원 이미지 데이터와 조합하는 것을 특징으로 하는 차량의 내부 또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 컴퓨터는, 3차원 카메라(13)에 의하여 형성되는, 상기 이미지 센서(12)에 의하여 차량에 대하여 근거리의 물체 데이터로서 기록되고, 상기 이미지 처리 장치(11)에 의하여 평가되는, 3차원 이미지 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 차량의 내부 또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨터(10)는 차량 네트워크를 통하여 상기 장면(4)의 데이터를 상기 차량의 안전 및/또는 보조 시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 차량의 내부 또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 3차원 카메라는 비행시간(time-of-flight(TOF)법에 따라 작동되는 것을 특징으로 하는 차량의 내부 또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광선 레이저 센서(1)의 레이저가 근거리 및 원거리용 광학기구(optics)(6)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 차량의 내부 또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    근거리 및 원거리용 광학기구(6)는 각각 별개로 구동되는 이중 광학기구 또는 2개의 렌즈(7)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 내부 또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광선 레이저 센서(1)의 레이저(2)는 적외선 대역에서의 방사광으로 작동되고, 상기 이미지 센서(12)용 광원으로서 작용되는 것을 특징으로 하는 차량의 내부 또는 외부 장면의 3차원 검출용 차량 장치.
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