KR100593594B1 - Vehicle driving agent with panorama camera - Google Patents
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Abstract
최소한의 영상 처리로 운전자에게 차량 주변의 완전한 파노라마 영상을 제공할 수 있는 차량 주행 보조 장치가 개시된다. 상기 장치는 렌즈계 및 촬상 소자를 각각 구비하고 차량의 적절한 위치에 장착되어 차량 주변의 상황을 촬영하는 복수의 카메라, 상기 복수의 카메라로부터 입력되는 영상을 처리하는 영상 조합기와 상기 영상 조합기에 의해 동작하며 촬영된 영상을 운전자에게 디스플레이하는 디스플레이 수단을 포함하는 차량 주행 보조 장치에 있어서, 상기 복수의 카메라는, 상기 차량의 전방과 후방을 촬영하기 위해 인접 배치되는 최소한 두 개의 카메라 모듈을 포함하고 상기 최소한 두 개의 카메라 모듈의 인접한 영상입사선이 실질적으로 평행하도록 배열되어 파노라마 카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 전방 또는 후방의 폭넓은 범위의 감시 영상을 디스플레이 하는데 있어서 복잡한 영상 처리 기법을 동원할 필요가 없으므로 장치 가격 및 장치 유지 비용을 낮출 수 있다. 차량 장착 위치의 선정 및 변경이 용이하고, 카메라의 틸트 등의 동작 수단과의 결합이 용이하며, 이에 따라 영상 조합기를 튜닝하여야 할 필요가 없다.A vehicle driving assistance apparatus capable of providing a driver with a complete panorama image around the vehicle with minimal image processing is disclosed. The apparatus includes a plurality of cameras each having a lens system and an image pickup device and mounted at appropriate positions of the vehicle and photographing a situation around the vehicle, an image combiner for processing images input from the plurality of cameras, and an image combiner And a display means for displaying a photographed image to a driver, wherein the plurality of cameras includes at least two camera modules disposed adjacent to each other for photographing the front and rear of the vehicle, And the adjacent image input lines of the camera modules are arranged so as to be substantially parallel to each other. According to the present invention, it is not necessary to use a complicated image processing technique in displaying a wide range of surveillance images in front or rear, thereby reducing the device cost and the device maintenance cost. It is easy to select and change the vehicle mount position and to easily engage with the operation means such as the tilt of the camera, so that it is not necessary to tune the image composer.
차량, 주행, 파노라마, 사각 지대, 영상 입사선, 화각 Vehicle, driving, panorama, blind spot, video line, angle of view
Description
도 1a는 종래의 파노라마 영상을 얻기 위해 구성 가능한 차량용 감시 장치의 일례를 도시하는 도면이고, 도 1b는 도 1a의 장치에 의해 얻어진 영상(I1, I2)에 나타나는 광학 왜곡 및 겹침 현상을 제거하여 하나의 완전한 파노라마 영상을 디스플레이하는 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.FIG. 1A is a view showing an example of a vehicle monitoring apparatus that can be configured to obtain a conventional panorama image. FIG. 1B is a view showing an example of a panorama image obtained by removing one of the optical distortions and overlapping phenomenon appearing in the images I1 and I2 obtained by the apparatus of FIG. 1A FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a process of displaying a complete panoramic image of FIG.
도 2a는 본 발명의 차량 주행 보조 장치를 구성하는 카메라군이 차량 주위에 배치되는 일례를 도시하는 도면이며, 도 2b는 이에 대한 측면도이다.FIG. 2A is a diagram showing an example in which a camera group constituting a vehicle driving assistance apparatus of the present invention is disposed around a vehicle, and FIG. 2B is a side view thereof.
도 3은 파노라마 카메라를 포함하는 본 발명의 차량 주행 보조 장치의 시스템 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 3 is a view schematically showing a system configuration of a vehicle driving assistance apparatus of the present invention including a panoramic camera.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 차량 주행 보조 장치의 영상 조합기가 상기 파노라마 카메라의 카메라 모듈로부터 촬영된 영상을 조합하는 과정을 설명하는 도면이다.4 (a) and 4 (b) are views for explaining a process of combining images photographed from a camera module of the panorama camera by an image composer of a vehicle driving assistance device of the present invention.
도 5는 본 발명의 차량 주행 보조 장치의 동작에 의해 차량 내에 비치된 디스플레이 수단에 디스플레이되는 화면을 예시하는 도면이다.5 is a view illustrating a screen displayed on display means provided in a vehicle by the operation of the vehicle driving assistance apparatus of the present invention.
도 6a 내지 도 6f는 디스플레이 수단에 설치된 조작 버튼의 조작에 의해 디스플레이 가능한 화면 배치를 예시하는 도면이다.6A to 6F are diagrams illustrating an arrangement of screens that can be displayed by operation of an operation button provided on the display means.
도 7은 본 발명의 차량 주행 보조 장치를 구성하는 카메라군이 차량 주위에 배치되는 다른 예를 도시하는 도면이다.Fig. 7 is a diagram showing another example in which the camera group constituting the vehicle running aiding apparatus of the present invention is disposed around the vehicle. Fig.
<도면의 부호에 대한 간략한 설명>BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
10A, 10B, 130, 140 : 카메라 20 : 영상 처리 수단10A, 10B, 130, 140: camera 20: image processing means
30, 300 : 디스플레이 수단 110, 110', 120 : 파노라마 카메라30, 300: display means 110, 110 ', 120: panoramic camera
110A, 110B : 카메라 모듈 112 : 애퍼어쳐110A, 110B: camera module 112:
114 : 렌즈계 116 : 촬상 소자114: Lens system 116: Imaging element
118 : 카메라 하우징 200 : 영상 조합기118: camera housing 200: image combiner
310 : 디스플레이 화면 320 : 디스플레이 조작부310: display screen 320: display control unit
1000 : 차량 L1, L2, L3, L4 : 영상입사선1000: vehicles L1, L2, L3, L4: video incident line
본 발명은 차량 주행 보조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 주행시 운전자의 시야를 보조하여 보다 안전한 운행을 가능하게 하는 차량 주행 보조 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a vehicle driving assistance system, and more particularly, to a vehicle driving assistance system that assists a driver's vision during driving to enable safer driving.
차량의 주행 안전은 운전자의 시야와 밀접한 관련이 있다. 운전자의 시야 확보를 위해 사이드 미러, 룸 미러 등의 수단이 차량에 장착되어 있으나, 여전히 운전자의 시야에는 사각이 존재한다. 이러한 사각은 운전자의 운전 위치 및 주변 구조물의 배치에 기인한다. 운전자의 위치에 기인한 사각은 특히, 차량의 후방, 측방 등이 있으며, 주변 구조물의 배치에 기인한 것으로는 골목길 사거리 등에서 발생하는 전면 좌우측방 시야 제한을 들 수 있다.Driving safety of a vehicle is closely related to the driver's vision. Although means such as a side mirror and a room mirror are mounted on the vehicle for securing the view of the driver, there is still a square in the driver's field of view. These square angles are caused by the driving position of the driver and the arrangement of the surrounding structures. The square caused by the driver's position is especially the rear, side, etc. of the vehicle. The obstacles due to the arrangement of the surrounding structures include the left and right front view limitations caused by the alleyway distance.
최근 이러한 운전자의 시야 제한을 보충하기 위한 목적으로 차량에 비디오 감시 시스템을 장착하려는 노력이 수행되고 있다. In recent years, efforts have been made to install a video surveillance system in a vehicle in order to compensate for such driver's visual limitations.
한국공개특허공보 제2003-8582호는 자동차의 후방 시야를 확보하기 위한 자동차 후방 감시 장치를 제공하고 있는데, 이것은 자동차의 후방 감시 장치의 동작을 제어하는 마이크로 프로세서와, 상기 자동차의 구동시 변속기어가 후진 위치로 이동할 때 발생되는 후진신호를 감지하는 후진 신호 감지부와, 상기 후진 신호 인가시 상기 카메라에 전원을 공급하는 카메라 전원 공급부와, 상기 카메라 전원 공급부로부터 공급되는 전원에 의해 구동되어 상기 자동차의 후방을 촬상하여 신호로 출력하는 카메라와, 상기 카메라에서 출력하는 촬상 신호를 입력받아 자동차의 후방 상태를 화면으로 표시하는 모니터를 포함하여 구성된다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-8582 discloses an automotive rear monitoring device for securing a rear view of a vehicle. The automotive rear monitoring device includes a microprocessor for controlling the operation of the rear monitoring device of an automobile, A camera power supply unit for supplying power to the camera when the backward signal is applied; a camera power supply unit driven by a power supplied from the camera power supply unit, And a monitor for receiving the image pickup signal outputted from the camera and displaying the rear state of the car on the screen.
이와 유사한 것으로, 한국공개특허공보 제2003-79030호는 차량의 측면과 후방 주시를 돕는 차량 사방 감시 시스템을 제공하고 있는데, 이 시스템은 차량의 전면 양측 펜더 측면에 설치됨과 아울러 차량 후면에 설치되어 차량 측면 및 후방을 촬영하도록 설치된 다수의 디지털 카메라와, 상기 디지털 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 유선 또는 무선을 통해 각 군별로 분할하여 디스플레이 수단의 그래픽 콘트롤러에 전달하고, 콘트롤 유닛에 의해 상기 디스플레이 수단의 화면을 다수의 구획된 부분으로 분할하여 디스플레이한다. Similarly, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-79030 provides a vehicular four-way surveillance system for assisting the side and rear sight of a vehicle. This system is installed on the side of both front fenders of the vehicle, A plurality of digital cameras provided so as to photograph the side and the rear of the display unit, and image data photographed by the digital camera divided into groups by wired or wireless and transmitted to the graphic controller of the display unit, Is divided into a plurality of segmented portions and displayed.
또 이와 유사한 것으로, 한국공개특허공보 제2003-22707호는 CCD 카메라가 내장된 사이드 미러를 제시하고 있다. 상기 사이드 미러는 커버 각각에 내장되어 전방 주시홀을 통해 자동차의 전방 양측면을 촬상하는 좌우측 씨씨디카메라를 포함하고 있으며, 상기 좌우측 CCD 카메라의 영상데이터는 영상 처리부에 의해 디스플레이부에 디스플레이된다. 이 때, 상기 사이드 미러의 좌우측 씨씨디카메라는 선택 스위치에 의해 선택적으로 구동가능하다.Similarly, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-22707 discloses a side mirror having a built-in CCD camera. The side mirrors include right and left CCD cameras built in each of the covers and for capturing images of both sides of the front side of the automobile via the front view hole, and image data of the left and right CCD cameras are displayed on the display unit by the image processor. At this time, the left and right CCD cameras of the side mirror can be selectively driven by a selection switch.
한편, 한국특허공개공보 제2004-27700호는 자동차의 내부, 후방 및 좌우측방에 장착된 카메라의 각도 조절이 가능하도록 설계하는 것을 특징으로 하는 감시 시스템을 제공하고 있다. 이 시스템은 안전운전 및 돌발사항에 신속한 대처가 가능하며 다양한 종류의 차량에 장착이 가능하여 차량본체에서부터 동작반경을 조절이 가능하여 모든 차량의 세밀한 움직임을 조율할 수 있다. 또한 상기 특허에서 각각의 카메라에는 채널 번호가 부여되어, 상기 채널 번호에 의해 운전자는 카메라의 각도를 조절할 수 있다. Meanwhile, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-27700 provides a surveillance system that is designed to be able to adjust the angle of a camera mounted in the interior, rear, and left and right rooms of an automobile. This system is able to cope with safety driving and emergency matters quickly, and it can be mounted on various kinds of vehicles, so that the operation radius can be adjusted from the body of the vehicle, so that the detailed movement of all the vehicles can be coordinated. Also, in the above patent, a channel number is assigned to each camera, and the driver can adjust the angle of the camera according to the channel number.
이와 같이, 차량의 주행 안전을 보조하기 위한 다양한 카메라 시스템이 제안되어 있다. 이들 카메라 시스템 중 차량의 전방 및 후방에 장착되는 카메라의 경우 넓은 범위의 영상이 확보되는 것이 중요하다. 이를 위해 차량의 전후방 감시용 카메라로 광각(wide-angle) 렌즈 또는 어안 렌즈 등의 특수 렌즈를 채용한 장치가 제안된바 있다. Thus, various camera systems for assisting the driving safety of the vehicle have been proposed. Among these camera systems, it is important that a wide range of images are secured in the case of a camera mounted on the front and rear of the vehicle. For this purpose, a device using a special lens such as a wide-angle lens or a fish-eye lens as a front-and-rear surveillance camera of a vehicle has been proposed.
예를 들어, 한국실용공개공보 제1999-6873호는 촬상 소자 및 렌즈를 보호하는 외부 커버의 배면에 직각 삼각형 단면을 갖는 분할 프리즘을 부착함으로써, 분할 프리즘의 작용에 의해 차량의 전방 양측에 대한 상황을 촬상 소자로 각각 입력 하여 차량 내부에 설치된 모니터를 통해 차량의 전방 양측에 대한 상황을 알 수 있도록 하는 차량 주행 감시 시스템을 제안한 바 있다. For example, Korean Utility Laid-Open Publication No. 1999-6873 discloses a structure in which a split prism having a right-angled triangular cross section is attached to the back surface of an outer cover for protecting an image pickup element and a lens, To the image pickup device so that the situation of both sides of the front side of the vehicle can be known through a monitor installed in the inside of the vehicle.
그러나, 이 시스템은 카메라 구조가 복잡하다는 단점을 가지며, 프리즘의 광학적 특성으로 인해 전방 좌우 끝단의 일부 영역만이 영상으로 포착되므로, 차량의 전후방의 넓은 영역을 감시하기 위한 감시용 카메라로는 부적합하다.However, this system is disadvantageous in that the camera structure is complicated, and only a part of the front left and right ends are captured by the image due to the optical characteristics of the prism, which is unsuitable as a surveillance camera for monitoring a wide area in front and rear of the vehicle .
한편, 어안 렌즈를 채용하여 자동차의 전방 또는 후방을 감시하는 감시 장치가 제안된 바 있으나, 어안 렌즈의 경우 화면에 포착되는 영역이 너무 넓기 때문에 물체가 화면상에 너무 작게 표현되므로 운전자의 시야를 보조하기에는 부적합하다. On the other hand, a surveillance device for monitoring the front or rear of a car by employing a fisheye lens has been proposed. However, in the case of a fisheye lens, since an area captured on the screen is too wide, the object is displayed too small on the screen, Lt; / RTI >
한편, 최근에는 차량 단순히 차량 주위를 감시하는 것에서 벗어나 차선으로부터 차량이 이탈할 경우 운전자에 경보음을 발하는 차선 이탈 경보 장치에 감시 카메라를 이용하려는 시도가 있다. 이 시스템은 졸음 운전 등의 사유로 인한 차량 이탈시 운전자에게 경보를 발함으로써 자동차의 안전 운행에 도움을 줄 수 있다. 또한, 이 밖에도 차량용 카메라를 자동 주차 장치로 이용하려는 시도도 있다. 이것은 기 주차된 차량의 위치와 간격을 카메라로 확인하고 차량을 자동 운행하여 원하는 위치에 차량을 주차하는 기능을 수행한다. 이와 같이 차량 장착용 카메라는 단순한 운전자의 시야 보조 뿐만 아니라 차량의 안전 운행에 적극적으로 기여함으로써 그 적용 분야를 넓혀가고 있는 추세이다.In recent years, there has been an attempt to use a surveillance camera for a lane departure warning device that emits a warning sound to a driver when the vehicle is separated from the lane by simply moving away from the surroundings of the vehicle. This system can help the safe operation of the vehicle by alerting the driver when the vehicle is leaving due to drowsiness. In addition, there are other attempts to use a car camera as an automatic parking device. This function checks the position and the interval of the parked vehicle with the camera, and carries the function of parking the vehicle at a desired position by automatically running the vehicle. As described above, the camera for mounting a vehicle is not only a visual assistance for the driver but also actively contributes to the safe driving of the vehicle, thereby expanding its application field.
따라서, 보다 넓은 범위의 전 후방 시야를 확보하여 차량 주변의 상황을 빈틈없이 감시할 수 있으며, 보다 간단한 구조로 장치의 가격 및 유지 비용을 최소화할 수 있는 차량 주행 보조 시스템에 대한 요구가 절실하다.Therefore, there is an urgent need for a vehicle driving assistance system which can monitor a circumstance around the vehicle by ensuring a wider range of front and rear vision, and can simplify the structure and minimize the cost and maintenance cost of the device.
본 발명은 운전자에게 차량 주변의 완전한 파노라마 영상을 제공할 수 있는 차량 주행 보조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vehicle driving assistance device capable of providing a driver with a complete panoramic image around the vehicle.
또한, 본 발명은 최소한의 영상 처리로 차량 주변의 상황을 운전자에게 디스플레이 할 수 있는 차량 주행 보조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a vehicle driving assistance device capable of displaying a situation around the vehicle to a driver with a minimum of image processing.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 렌즈계 및 촬상 소자를 각각 구비하고 차량의 적절한 위치에 장착되어 차량 주변의 상황을 촬영하는 복수의 카메라, 상기 복수의 카메라로부터 입력되는 영상을 처리하는 영상 조합기와 상기 영상 조합기에 의해 동작하며 촬영된 영상을 운전자에게 디스플레이하는 디스플레이 수단을 포함하는 차량 주행 보조 장치에 있어서, 상기 복수의 카메라는, 상기 차량의 전방 또는 후방을 촬영하기 위해 인접 배치되는 최소한 두 개의 카메라 모듈(110A, 110B),(120E, 120F)을 포함하고 상기 최소한 두 개의 카메라 모듈(110A, 110B),(120E, 120F)의 인접한 영상입사선이 실질적으로 평행하도록 배열되어 파노라마 카메라(110, 120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 주행 보조 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image pickup apparatus including a plurality of cameras each having a lens system and an image pickup device and mounted at appropriate positions of the vehicle to photograph a situation around the vehicle, an image combiner for processing an image input from the plurality of cameras, And a display unit that is operated by the image combiner and displays a photographed image to a driver, wherein the plurality of cameras include at least two cameras arranged adjacent to each other for photographing the front or rear of the vehicle, 120A and 120F and the adjacent image input lines of the at least two
본 발명의 장치에서, 상기 영상 조합기(200)은 상기 디스플레이 수단(300)의 화면을 최소한 2 이상의 영역으로 분할하고, 상기 최소한 두 개의 카메라 모듈(110A, 110B),(120E, 120F)로부터 입력되는 영상을 상기 분할된 인접 영역에 각각 디스플레이 하는 것을 특징으로 한다.In the apparatus of the present invention, the image combiner 200 divides the screen of the display means 300 into at least two areas, and the image combiner 200 divides the screen of the
또한, 본 발명의 장치에서 상기 최소한 두 개의 카메라 모듈(110A, 110B),(120E, 120F)은 각각 CCD 방식 또는 CMOS 방식 카메라 모듈일 수 있다. 본 발명의 장치에서 상기 최소한 두 개의 카메라 모듈(110A, 110B),(120E, 120F)이 CCD 방식의 카메라 모듈일 경우, 상기 최소한 두 개의 카메라 모듈(110A, 110B),(120E, 120F)의 렌즈계(114)는 각각 15% 이하의 광학 왜곡률을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 최소한 두 개의 카메라 모듈(110A, 110B),(120E, 120F)은 각각 30~120°의 화각, 바람직하게는 30~90°의 화각을 갖는 것이 좋다. In the apparatus of the present invention, the at least two
본 발명의 장치에서 상기 디스플레이 수단(300)은 상기 영상 조합기(200)를 조작하기 위한 조작 버튼(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. In the apparatus of the present invention, the display means 300 may include an operation button (not shown) for operating the image combiner 200.
또한, 상기 장치에서 상기 복수의 카메라는 상기 차량(1000)의 측방을 촬영하기 위한 카메라(130, 140)를 더 포함할 수 있다.In addition, in the apparatus, the plurality of cameras may further include a
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the drawings.
도 1a는 종래의 둘 이상의 파노라마 영상을 얻기 위해 구성 가능한 차량용 감시 장치의 일례를 도시하는 도면이다. 도 1a을 참조하면, 전하 결합 소자(chage coupled device; CCD) 또는 씨모스(CMOS)와 같은 촬상 소자(도시하지 않음)와 렌즈계(도시하지 않음)를 구비하는 카메라(10A, 10B)에서 촬영된 영상은 영상 처리 수단(20)을 통해 LCD 모니터와 같이 차량 내부에 탑재되는 디스플레이 수단(30)에 디스플레이 된다. FIG. 1A is a diagram showing an example of a vehicle monitoring apparatus that can be configured to obtain two or more conventional panorama images. 1A, a
상기 한 쌍의 카메라(10A, 10B)는 렌즈와 촬상 소자의 특성에 따라 각각 대략 30°~ 90°의 화각을 가지고 있으며, 인접한 두 영역을 촬영한다. 도시된 카메라의 배치에 따르면. 상기 한 쌍의 카메라가 촬영한 영역 중에 영상 입사선이 서로 겹쳐지는 영역(b)이 존재하므로, 파노라마 영상을 표현하기 위해서는 영상 처리 수단(20)에 의해 겹쳐지는 영역(b) 중 일부를 제거하여 디스플레이 할 필요가 있다.The pair of
또한, 종래의 카메라 장치에서 전 후방의 완전한 영상을 얻기 위해서는 화각이 넓은 광각 렌즈를 사용하게 되는데, 광각 렌즈를 갖는 카메라는 매우 큰 광학 왜곡율을 나타낸다. 예컨대 1/3인치 CCD 카메라를 기준으로, 종래의 카메라는 최대 IMAGE HT(IMAGE HEIGHT : CCD 대각선의 중간값) 2.99 mm에서 -80%의 광학 왜곡률을 나타낸다. 종래의 광각 렌즈의 경우, Retrofocus type에서 전군(조리개 앞부분에 배치되는 렌즈군)의 초점 거리의 역수(-0.19)와 후군(조리개와 CCD 소자 사이에 배치되는 렌즈군)의 초점 거리의 역수(0.17) 사이에는 매우 큰 차이가 존재하므로 큰 광학 왜곡이 나타날 수밖에 없다.In addition, in the conventional camera apparatus, a wide-angle lens having a wide angle of view is used in order to obtain a complete image of front and rear sides. A camera having a wide angle lens exhibits a very large optical distortion rate. For example, based on a 1/3-inch CCD camera, a conventional camera exhibits an optical distortion of -80% at a maximum IMAGE HT (intermediate value of IMAGE HEIGHT: CCD diagonal) of 2.99 mm. In the case of the conventional wide-angle lens, the reciprocal of the focal length (-0.19) of the focal length of the front group (the lens group disposed at the front of the aperture) and the focal length of the rear group (the lens group disposed between the aperture and the CCD device) ), There is a large difference in optical distortion.
이러한 광학 왜곡에서는 약 -26.7% 모니터 왜곡(광학 왜곡률의 1/3에 해당됨)이 존재하며, 이로 인해 주변부로 갈수록 영상이 휘어지는 왜곡(distortion)이 발생하게 된다. 따라서, 상기 영상 처리 수단(20)은 광학 왜곡을 보정하여 영상을 표시할 필요가 있다.In this optical distortion, there is about -26.7% monitor distortion (corresponding to 1/3 of the optical distortion rate), which causes a distortion that the image is warped toward the periphery. Therefore, the image processing means 20 needs to correct an optical distortion to display an image.
도 1b의 (a) 및 (b)는 전술한 각각의 카메라(10A, 10B)에 의해 얻어진 영상(I1, I2)에 나타나는 광학 왜곡 및 겹침 현상을 제거하여 하나의 완전한 파노라마 영상을 디스플레이하는 과정을 개략적으로 도시하는 도면이다.1B and 1B illustrate a process of displaying one complete panorama image by removing the optical distortion and the overlapping phenomenon appearing in the images I1 and I2 obtained by the
이와 같이, 둘 이상의 카메라를 이용하여 차량의 전방 또는 후방을 감시할 때에 카메라 장치는, 겹침 영역(b)의 제거 및 광학 왜곡의 보정을 위해 매우 복잡한 계산 과정을 수행해야 하기 때문에 소프트웨어 비용이 고가일 수밖에 없으며, 복잡한 계산을 위해 고성능의 영상 처리 수단(20)을 필요로 한다. 또한, 카메라(10A, 10B)의 위치가 처음 설정한 위치에서 변동하는 경우에는 영상 처리 알고리즘의 설정이 바뀌어야 한다. 따라서, 차량의 사전 설정된 부위에 고정 장착되어야 할 필요가 있다.As described above, when two or more cameras are used to monitor the front or rear of the vehicle, the camera apparatus must perform a very complicated calculation process in order to remove the overlapping region (b) and correct optical distortion. And a high-performance image processing means 20 is required for complicated calculation. In the case where the positions of the
이와 같이, 둘 이상의 카메라를 이용한 차량 주행 보조 장치는 둘 이상의 독립된 카메라로부터 얻어진 영상을 디스플레이 하기 위해서는 복잡한 영상 처리 기법을 동원하여야 하였다. 그러나, 이와 같은 장치는 장치 가격 및 장치 유지 비용을 높혀 차량 주변의 감시용 카메라 장치를 상용화하는 데 걸림돌이 되어 왔다.Thus, a vehicle driving assist system using two or more cameras must employ a complex image processing technique in order to display images obtained from two or more independent cameras. However, such a device has been a stumbling block to the commercialization of the surveillance camera device around the vehicle by raising the device cost and the device maintenance cost.
도 2a는 본 발명의 차량 주행 보조 장치를 구성하는 카메라 군이 차량 주위에 배치되는 일례를 도시하는 도면이며, 도 2b는 이에 대한 측면도이다.FIG. 2A is a diagram showing an example in which a camera group constituting a vehicle driving assistance apparatus of the present invention is disposed around a vehicle, and FIG. 2B is a side view thereof.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 차량(1000)의 루프, 차량(1000)의 트렁크, 양쪽 사이드 미러에 복수의 카메라(110, 120, 130, 140)가 장착되어 있다.2A and 2B, a plurality of
도 2a 및 도 2b는 상기 각각의 카메라(110, 120, 130, 140)가 커버하는 시야각(호형 화살표 참조)을 함께 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 차량(1000)의 루프 및 차량(1000)의 트렁크에는 각각 차량(1000)의 전방 및 후방 영상을 최대한 커버할 수 있도록 예컨대, 180°화각을 갖는 파노라마 카메라(110, 120)가 배치되어 있다. 또한, 차량(1000)의 각 사이드 미러에는 예컨대, 90°의 화각을 갖는 일반 카메라(130, 140)가 배치되어 있다. 도 2a 및 도 2b는 장착된 카메라(110, 120, 130, 140)가 차량(1000) 주위의 모든 상황을 빠짐없이 관찰할 수 있도록 배치하는 일례를 도시한 것에 불과하며, 본 발명의 차량 주행 보조 장치의 카메라군의 배치 및 각 카메라의 화각은 이에 한정되지 않는다. 2A and 2B together show the viewing angles (see arc arrows) covered by the
본 발명의 차량 주행 보조 장치는 차량의 전방 및/또는 후방에 배치되는 넓은 화각을 갖는 파노라마 카메라(110, 120)를 포함한다. 이것은 본 발명의 하나의 특징을 이루는 것으로 하나의 카메라에 의해 보다 넓은 화각을 확보하기 위한 것이다. 본 발명의 상기 파노라마 카메라가 갖는 특징을 이하에서 설명한다.The vehicle driving assistance apparatus of the present invention includes
도 3은 파노라마 카메라(110)를 포함하는 본 발명의 차량 주행 보조 장치의 시스템 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 3 is a view schematically showing a system configuration of a vehicle driving assistance apparatus of the present invention including the
도 3을 참조하면, 파노라마 카메라(110)는 두 개의 카메라 모듈(110A, 110B)에 의해 구성되어 있다. 본 발명에서 상기 파노라마 카메라(110)를 구성하는 각각의 카메라 모듈(110A, 110B)은 CCD 방식 또는 CMOS 방식 카메라 모듈일 수 있다. Referring to FIG. 3, the
상기 카메라 모듈(110A, 110B)은 각각 렌즈계(114) 및 촬상 소자(116, 이미지 센서)를 포함하고 있다. 상기 카메라 모듈의 렌즈계(114)는 광각 렌즈를 사용하는 경우 최대 90°의 화각을 가질 수 있다. 그러나, 통상적으로는 상기 카메라 모듈의 화각은 70°이하인 것이 바람직하다.Each of the
상기 카메라 모듈(110A, 110B)은 카메라 하우징(118)에 의해 보호된다. 상기 하우징(118)은 상기 카메라 모듈(110A, 110B)의 렌즈계(114)에 대응하는 위치에 애퍼어쳐(112)를 구비하고 있다. 본 발명에서 상기 애퍼어쳐(112) 및 상기 렌즈계(114)에 의해 상기 각각의 카메라 모듈(110A, 110B)이 영상입사선(L1, L2, L3, L4)이 규정된다. 본 발명의 카메라 모듈(110A, 110B)은 인접한 두 영상입사선(L2, L3) 사이의 간격(b)이 일정하도록 실질적으로 평행하게 되도록 배치된다. 이러한 배치는 각 카메라 모듈에서 얻어지는 영상의 겹침 현상을 방지한다. 본 발명에서 영상 입사선이 실질적으로 평행하다는 것의 의미는 수학적으로 완전 평행 상태를 당연히 포함하며, 완전 평행 상태는 아니더라도 상기 영상 입사선이 서로 겹치지 않는 상태를 포함한다. 예를 들어, 이와 같은 상태는 영상 입사선이 완전히 평행하지는 않으나 통상의 감시 거리에서 영상 겹침이 발생하지 않는 정도, 즉 인접한 두 영상 입사선이 이루는 교각(입사선의 연장선상에서의 교각)이 5°이하인 경우를 포함한다. The
본 발명에서 두 영상입사선(L2, L3) 사이의 간격(b)은 렌즈계(114)의 크기 등에 의존하는데, 현재의 기술 수준에서 이 간격은 수 mm 이하로 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 카메라 모듈 배치에서 상기 카메라 모듈(110A, 110B)이 관찰할 수 있는 화각에서 촬영되지 않는 부분은 무시할 수 있을 정도로 작다.In the present invention, the interval b between the two image incident lines L2 and L3 depends on the size of the
다시 도 3을 참조하면, 상기 카메라 모듈(110A, 110B)이 촬영한 영상은 영상 조합기(200)로 전송된다. 본 발명에서 상기 영상 조합기(200)는 상기 카메라 모듈(110A, 110B)에서 촬영한 영상(A, B)을 디스플레이 수단(300)에 디스플레이한다. 도시된 바와 같이, 상기 영상 조합기(200)는 상기 디스플레이 수단(300)의 화면을 소정 영역으로 구획하고 카메라 모듈(110A, 110B)에서 촬영한 영상을 상기 화면의 대응 영역에 디스플레이 한다. 도시된 바와 같이, 상기 영상 조합기(200)는 카메라 모듈(110A, 110B)에서 촬영된 영상(A, B)을 상기 디스플레이 수단(300)의 소정 영역에 가로 방향으로 배열할 수 있다. 또한, 상기 영상 조합기(200)는 상기에서 기술한 파노라마 카메라(110) 이외에 측방에 설치된 다른 일반 카메라(130, 140) 또는 후방에 설치된 파노라마 카메라(120)로부터 촬영한 영상(C, D)을 상기 디스플레이 수단(300)의 소정 영역에 디스플레이하는 역활을 하며, 아울러 차량(1000)의 후방에 설치되는 파노라마 카메라(120)는 차량(1000)의 전방에 설치되는 상기 파노라마 카메라(110)와 동일한 구성으로 이루어진다.Referring back to FIG. 3, the image captured by the
본 발명에서 상기 디스플레이 수단(300)으로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), OLED(Organic Light Emission Display) 등의 평판형 표시 장치뿐만 아니라 음극선관과 같은 종래의 다양한 표시 장치가 사용 가능하다.In the present invention, as the display means 300, various conventional display devices such as a cathode ray tube as well as a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD) and an OLED (Organic Light Emission Display) .
도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 영상 조합기(200)가 상기 파노라마 카메라(110)의 카메라 모듈(110A, 110B)으로부터 촬영된 영상(A, B)을 조합하는 과정을 설명하는 도면이다.4A and 4B illustrate a process of combining the images A and B photographed from the
도 4의 (a)는 상기 카메라 모듈(110A, 110B)에 의해 촬영된 각각의 영상을 나타내고 있으며, 도 4의 (b)는 상기 영상 조합기(200)에 의해 조합되어 디스플레이 되는 영상을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 상기 영상 조합기(200)는 도 1b와 관련하여 설명한 바와 같이 영상의 겹침 현상이 발생하지 않기 때문에 영상의 트리밍 등의 조작 없이 각각의 영상을 화면상에 단순히 인접 배치함으로써 두 개의 카메라 모듈(110A, 110B)에 의해 촬영된 영상을 하나의 완전한 화면으로 구성할 수 있다. FIG. 4A shows images captured by the
한편, 상기 도 4의 (a) 및 (b)에서는 따로 도시하지는 않았지만, 전술한 바와 같이, CCD 카메라의 광각 렌즈의 경우 광학 왜곡률이 -80%에 이르기 때문에 파노라마 영상을 표현하기 위해서는 복잡한 영상 처리가 필수적이었다. 그러나, 본 발명에서는 광학 렌즈의 왜곡률을 ±15%(모니터 왜곡 5%)로 제한하는 경우, 별도의 영상 처리를 하지 않더라도 상기 카메라 모듈(110A, 110B)의 영상을 하나의 파노라마 영상으로 표시할 수 있다. 4 (a) and 4 (b), as described above, since the optical distortion of the wide angle lens of the CCD camera reaches -80%, complicated image processing is required to express the panoramic image It was essential. However, in the present invention, when the distortion of the optical lens is limited to ± 15% (5% of monitor distortion), the image of the
광학 왜곡을 최소화하는 방법에는 다양한 방법이 존재하므로, 원하는 왜곡률을 얻기 위해 다양한 기법이 사용가능하다. 그러나, 이것은 본 발명의 범위를 벗어나므로 이에 대해서는 상세히 설명하지는 않는다. 다만, 일례로 조리개를 기준으로 전군과 후군의 power를 조절함으로써 렌즈의 왜곡을 최소화할 수 있는데, 예컨대 Retrofocus type에서 전군의 power를 -0.24로하고, 후군의 power를 +0.183으로 하는 경우 1/3인치 CCD 규격의 카메라의 IMAGE HT 2.99 mm 기준으로 광학 왜곡율을 대략 -10% 정도로 유지할 수 있다.Since there are various methods for minimizing optical distortion, various techniques can be used to obtain a desired distortion rate. However, this is outside the scope of the present invention, and therefore, this is not described in detail. However, it is possible to minimize the distortion of the lens by adjusting the power of the front group and the rear group based on the aperture, for example, when the power of the front group is -0.24 and the power of the rear group is +0.183 in the retrofocus type, It is possible to maintain the optical distortion rate at about -10% based on IMAGE HT 2.99 mm of a CCD camera.
물론, 본 발명의 차량 주행 보조 장치는 전술한 광학 왜곡 문제를 상기 영상 조합기(200)에 영상 왜곡 보정 기능을 부가함으로써 소프트웨어적으로 해결할 수도 있으며, 본 발명이 이러한 종래의 영상 처리 수단의 적용을 배제하는 것은 아니다.Of course, the vehicle travel assistance apparatus of the present invention may solve the optical distortion problem described above in software by adding the image distortion correction function to the
도 5는 본 발명의 차량 주행 보조 장치의 동작에 의해 차량 내에 비치된 디스플레이 수단(300)에 디스플레이 되는 화면을 예시하는 도면이다. 도 5는 차량 전방 및 후방에 각각 도 3과 관련하여 설명한 파노라마 카메라(110, 120)를 구비하며, 차량 양측 사이드 미러에 통상의 카메라(130, 140)를 장착한 경우에 촬영된 영상에 대한 설명이다. 도 5에서 상기 디스플레이 수단(300)의 화면(310)은 전방 파노라마 카메라(110)에 촬영된 영상(A, B), 두 개의 측방 사이드 미러 카메라(130, 140)에 의해 얻어지는 영상(C, D) 및 후방 파노라마 카메라(120)에 의해 촬영된 영상(E, F)으로 구성되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 영상 조합기(200)는, 도 4와 관련하여 설명한 방법에 따라 상기 전방 및 후방 파노라마 카메라(110, 120)의 카메라 모듈(110A, 110B),(120E, 120F)에서 얻어진 영상을 각각 하나의 연속적인 파노라마 영상((A, B) 및 (E, F))으로 조합한다.5 is a diagram illustrating a screen displayed on the display means 300 provided in the vehicle by the operation of the vehicle driving assistance apparatus of the present invention. FIG. 5 is a view showing a
본 발명에서 상기 차량 주행 보조 장치는 상기 디스플레이 수단(300)의 조작부(320)에 마련된 일련의 조작 버튼들을 조작하여 상기 영상 조합기(200)를 구동함으로써 상기 디스플레이 수단(300)의 화면상의 영상 배치를 변경할 수 있다.In the present invention, the vehicle driving assistance apparatus operates the
도 6a 내지 도 6f는, 상기 조작 버튼의 조작에 의해 디스플레이 가능한 화면 배치를 예시하는 도면이다. 도면에서 A 내지 F는 각각 도 5의 각 화면에 대응한다. 도 6a 내지 도 6c는 디스플레이 수단(300)의 화면을 4분할하여 표시할 수 있는 화면 배치의 예를 설명하는 것이며, 도 6d 내지 도 6f는 2분할 화면을 도시한 것이다. 6A to 6F are diagrams illustrating an arrangement of screens that can be displayed by the operation of the operation buttons. In the drawing, A to F correspond to the screens of Fig. 5, respectively. 6A to 6C illustrate an example of screen arrangement in which the screen of the display means 300 can be divided and displayed, and Figs. 6D to 6F show a two-split screen.
이상 본 발명의 차량 주행 보조 장치에서 상기 파노라마 카메라(110, 120)가 각각 2개의 카메라 모듈(110A, 110B),(120E, 120F)에 의해 구성되는 것을 설명하였지만, 상기 파노라마 카메라(110, 120)를 구성하는 카메라 모듈의 수는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 180°의 화각을 구성하기 위해, 화각 60°를 갖는 카메라 모듈을 3개 채용하는 파노라마 카메라(110, 120)가 사용될 수도 있으며, 45°의 화각을 갖는 4개의 카메라 모듈이 사용될 수도 있다. 다만, 이때 인접하여 배치되는 두 카메라 모듈의 인접한 영상입사선은 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이 실질적으로 평행하게 배열되어야 한다. The
도 7은 본 발명의 차량 주행 보조 장치를 구성하는 카메라 군이 차량 주위에 배치되는 다른 예를 도시하는 도면이다. 전방 파노라마 카메라(110)가 차량의 전방으로 전진 배치된 점을 제외하고는 도 2a의 카메라군 배치와 동일하다. 이와 같은 배치에서는, 도 2a와 동일한 성능의 카메라를 사용할 때에 차량 주변에 길이 dB에 해당하는 사각 지대가 존재한다는 단점을 갖는다. 그러나, 카메라가 전방에 배치됨으로써, 장애물(O) 등에 의해 운전자(D)의 시야에는 확인되지 않은 보행자(M)나 다른 차량의 진입이 미리 확인될 수 있으므로 운전자의 부주의에 기인하지 않은 인명 사고나 접촉 사고 등을 미연에 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Fig. 7 is a diagram showing another example in which the camera group constituting the vehicle running aiding apparatus of the present invention is disposed around the vehicle. Fig. 2A except that the front
또한, 차량의 전방에 설치되는 상기 파노라마 카메라(110)는 상기 차량의 실내에 장착될 수도 있다(도 7의 참조번호 110' 참조). 이것은 주행시 외부의 물체가 상기 카메라에 충돌할 때 카메라가 손상하는 것을 방지할 수 있다.In addition, the
본 발명의 차량 주행 보조 장치는 차량의 전방 또는 후방에 대한 완전한 파노라마 영상을 제공할 수 있다. 또한 파노라마 영상이 카메라의 적절한 배치로부터 얻어지기 때문에, 종래의 감시 장치에 비해 장치 비용의 증가 우려가 없다.The vehicle driving assistance apparatus of the present invention can provide a complete panoramic image of the front or rear of the vehicle. Further, since the panoramic image is obtained from the proper arrangement of the camera, there is no fear of increase in the apparatus cost as compared with the conventional monitoring apparatus.
또한, 본 발명의 차량 주행 보조 장치는 전방 또는 후방의 폭넓은 범위의 감시 영상을 디스플레이 하는데 있어서 복잡한 영상 처리 기법을 동원할 필요가 없으므로 장치 가격 및 장치 유지 비용에 대한 부담을 들 수 있다. 또, 본 발명의 차량 주행 보조 장치는 화면의 디스플레이에 있어서 영상 처리 기법을 최소화함으로써, 차량 장착 위치의 선정 및 변경이 자유롭다. 더욱이, 본 발명의 차량 주행 보조 장치는 이와 같은 영상 처리 기법이 단순하기 때문에 카메라의 틸트 등의 동작 수단과의 결합이 용이하며, 이러한 동작에 따른 영상 조합기의 튜닝 필요성이 전무하거나 최소화될 수 있다.In addition, since the vehicle driving assistance apparatus of the present invention does not need to employ a complicated image processing technique in displaying a wide range of surveillance images in front or rear, it is a burden on the apparatus cost and the apparatus maintenance cost. In addition, the vehicle driving assist system of the present invention minimizes the image processing technique in the display of the screen, so that it is possible to select and change the vehicle mounting position. Further, since the image processing technique of the present invention is simple, it is easy to combine with the operation means such as the tilt of the camera, and the necessity of tuning the image composer according to the operation can be minimized or minimized.
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