KR100815153B1 - 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및그 방법 - Google Patents

카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및그 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 카메라를 이용하여 획득한 차량 전방영상과, 상기 전방영상으로부터 인식된 교통 시설물을 이용하여 교차로 중심점을 구하여 차량의 턴바이턴 정보를 오버레이함으로써, 교차로에서 운전자의 혼란을 최소화하여 정확한 길안내를 하는, 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치에 있어서, 차량의 전방영상에서 교통 시설물을 인식하기 위한 영상인식 수단; 상기 차량의 GPS 위치정보와 항법정보에 포함된 교차로 위치정보를 이용하여 기 설정된 거리 이내로 교차로에 근접하는지를 판단하기 위한 교차로 확인 수단; 상기 차량이 교차로에 근접함에 따라, 상기 영상인식 수단에 의해 인식된 교통 시설물 인식정보를 이용해 전방영상에서 교차로 중심점을 확인하기 위한 교차로 중심확인 수단; 상기 교차로 중심점 및 상기 GPS 위치정보를 이용해 산출한 거리에 따라 항법정보에 포함된 턴바이턴 정보에 반영하여 나타내기 위한 제어수단; 및 상기 차량의 전방영상을 상기 턴바이턴 정보와 오버레이하여 제공하기 위한 방향표시 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및 그 방법등에 이용됨.
카메라, 내비게이션, 교차로 안내, 턴바이턴 정보, GPS 정보

Description

카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및 그 방법{Apparatus and method for guiding a cross road of car navigation using a camera}
도 1은 종래의 차량용 내비게이션의 교차로 안내방식에 대한 일실시예 흐름도,
도 2a는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 2b는 본 발명의 교차로 중심확인부에서 신호등을 이용하여 교차로 중심점을 확인하는 비례식을 유도하기 위한 설명도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 교차로 안내 장치에서 거리에 따른 턴바이턴 정보를 나타내는 전방영상의 출력화면에 대한 일실시예 예시도,
도 4는 본 발명이 적용되는 3차원상의 가상의 카메라를 이용하여 턴바이턴 정보를 나타내는 예에 대한 일실시예 예시도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 교차로 안내 장치에서 거리에 따른 턴바이턴 정보를 나타내는 전방영상의 출력화면에 대한 다른 실시예 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 7은 본 발명에 따른 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법에 대한 다른 실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명
200: 영상 입력부 210: 영상 출력부
220: GPS 수신부 230: 항법 정보부
240: 영상 인식부 250: 교차로 확인부
260: 교차로 중심확인부 270: 방향 표시부
280: 제어부
본 발명은 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라를 이용하여 획득한 차량 전방영상과, 상기 전방영상으로부터 인식된 교통 시설물을 이용하여 교차로 중심점을 구하여 차량의 턴바이턴 정보를 오버레이함으로써, 교차로에서 운전자의 혼란을 최소화하여 정확한 길안내를 하는, 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 카메라를 이용하여 차량의 위치부터 교차로의 위치까지의 거리 및 교차로의 턴바이턴 정보에 대응된 화면에 표시되는 좌표정보를 기 저장하고, 주행중에 차량의 위치부터 교차로의 위치까지의 거리 및 교차로의 턴바이턴 정보에 대응된 상기 좌표정보에 따라 실제 촬영된 영상에 오버레이하여 표시하는, 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 차량용 내비게이션(navigation)은 위성을 통하여 현재 위치정보를 얻는 GPS(Global Positioning System) 수신기를 이용하여 주행중인 지역의 지도, 현재 위치, 경로를 화면상으로 표시하여 운전자가 원하는 목적지를 쉽게 찾아갈 수 있도록 한다.
이하, 종래의 차량용 내비게이션의 교차로 안내방식에 대하여 설명한다. 도 1은 종래의 차량용 내비게이션의 교차로 안내방식에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 차량용 내비게이션은 목적지 및 주요 경유지 정보를 설정한 후 주행시작을 한다(S1, S2). 종래의 차량용 내비게이션은 GPS 수신기를 이용하여 현재 위치를 확인하다가 교차로에 접근하면(S3), 교차로와의 거리를 추출하여 설정거리 이내로 접근하는지 확인한다(S4, S5). 이때, 종래의 차량용 내비게이션은 차량이 교차로와의 설정거리 이내로 접근하면, 방향정보 메시지를 송출하여 교차로에서 주행방향을 화살표로 안내한다(S6, S7). 이후, 종래의 차량용 내비게이션은 교차로를 통과하여 일정거리를 주행하면(S8), 교차로 안내를 종료한다(S9).
일반적으로, 종래의 차량용 내비게이션은 지도기반으로 하는데, 운전자에게 제공할 지도 데이터의 크기가 비대하고 제작비용이 많이 필요한 단점이 있다. 특히, 종래의 차량용 내비게이션은 지도기반으로 하기 때문에 운전자가 보는 주행화면과 일치하지 않는 경우도 발생한다. 이에 대하여 일본에서는 건물과 같은 지도데이터를 3차원(3 Dimension; 3D) 정보로 제공하는 차량용 내비게이션이 제안되었다. 하지만, 상기 3차원 차량용 내비게이션은 전국의 주요 교차로의 건물을 3차원 정보로 구축해야 하기 때문에, 주요 건물이나 이정표 위주로 구축할 수밖에 없고 실제 주행화면과의 차이로 인해 가독성이 떨어지는 단점이 있다.
상기와 같은 지도기반 차량용 내비게이션의 단점을 극복하기 위해 제안된 비디오기반 차량용 내비게이션은, 카메라를 이용하여 운전자의 주행화면을 촬영하여 주행화면에 교차로에서의 방향정보를 제공한다. 즉, 상기 비디오기반 차량용 내비게이션은 운전자의 주행화면에 교차로에서의 방향정보를 표현한다.
하지만, 종래의 비디오기반 차량용 내비게이션은 도로의 지형데이터를 이용하여 방향정보를 표현하는데, 상기 도로의 지형데이터를 구축하는 비용 및 시간이 많이 필요하며 업데이트 시간도 오래 걸리는 문제점이 있다. 또한, 종래의 비디오기반 차량용 내비게이션은 정확한 GPS 정보와 카메라의 자세정보를 가정함으로 인해 GPS 정보가 부정확한 도심에서는 사용할 수 없는 단점이 있다. 즉, 종래의 비디오기반 차량용 내비게이션은 GPS 정보가 없으면 소기의 목적을 달성하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 카메라를 이용하여 획득한 차량 전방영상과, 상기 전방영상으로부터 인식된 교통 시설물을 이용하여 교차로 중심점을 구하여 차량의 턴바이턴 정보를 오버레이함으로써, 교차로에서 운전자의 혼란을 최소화하여 정확한 길안내를 하는, 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 카메라를 이용하여 차량의 위치부터 교차로의 위치까지의 거리 및 교차로의 턴바이턴 정보에 대응된 화면에 표시되는 좌표정보를 기 저장하고, 주행중에 차량의 위치부터 교차로의 위치까지의 거리 및 교차로의 턴바이턴 정보에 대응된 상기 좌표정보에 따라 실제 촬영된 영상에 오버레이하여 표시하는, 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 더욱 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예는, 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치에 있어서, 차량의 전방영상에서 교통 시설물을 인식하기 위한 영상인식 수단; 상기 차량의 GPS 위치정보와 항법정보에 포함된 교차로 위치정보를 이용하여 기 설정된 거리 이내로 교차로에 근접하는지를 판단하기 위한 교차로 확인 수단; 상기 차량이 교차로에 근접함에 따라, 상기 영상인식 수단에 의해 인식된 교통 시설물 인식정보를 이용해 전방영상에서 교차로 중심점을 확인하기 위한 교차로 중심확인 수단; 상기 교차로 중심점 및 상기 GPS 위치정보를 이용해 산출한 거리에 따라 항법정보에 포함된 턴바이턴 정보에 반영하여 나타내기 위한 제어수단; 및 상기 차량의 전방영상을 상기 턴바이턴 정보와 오버레이하여 제공하기 위한 방향표시 수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예는, 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법에 있어서, 차량의 주행 경로상에 있는 교차로를 추출하여 항법정보에 포함된 '교차로 위치정보 및 턴바이턴 정보'를 확인하는 제1 확인 단계; 상기 차량의 GPS 위치정보와 상기 교차로 위치정보를 이용해 산출한 거리에 따라 기 설정된 거리 이내로 근접하는지를 판단하는 판단 단계; 상기 판단 결과로, 교통 시설물을 인식하여 전방영상에서 교차로 중심점을 확인하는 제2 확인 단계; 상기 교차로 중심점 및 상기 GPS 위치정보를 이용해 산출한 거리에 따라 턴바이턴 정보를 반영하는 반영 단계; 및 상기 차량의 전방영상을 상기 턴바이턴 정보와 오버레이하여 제공하는 제공 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는, 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치에 있어서, 차량의 위치부터 교차로의 위치까지의 거리에 따라 해당 턴바이턴 정보를 나타내는 좌표정보를 기 저장하기 위한 좌표정보 저장수단; 및 상기 차량의 GPS 위치정보 및 항법정보에 포함된 교차로 위치정보를 이용해 산출한 거리에 따라, 상기 차량의 주행경로상에 있는 교차로의 해당 턴바이턴 정보에 대응되는 좌표정보를 확인하여 전방영상에 오버레이하기 위한 제어수단을 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는, 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법에 있어서, 차량의 위치부터 교차로의 위치까지의 거리에 따라 해당 턴바이턴 정보를 나타내는 좌표정보를 기 저장하는 저장 단계; 차량이 주행하면서 기 설정된 경로상에서 교차로 안내지점인지를 확인하여, 상기 차량의 GPS 위치정보 및 항법정보에 포함된 교차로 위치정보를 이용하여 상기 차량과 상기 교차로의 거리를 확인하는 제1 확인 단계; 상기 거리에 따라, 상기 차량의 주행경로상에 있는 교차로의 해당 턴바이턴 정보를 나타내기 위한 상기 좌표정보를 확인하는 제2 확인 단계; 및 상기 차량의 전방영상에 상기 좌표정보에 따라 해당 턴바이턴 정보를 오버레이하여 나타내는 오버레이 단계를 포함한다.
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상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2a는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치(이하, "교차로 안내 장치"라 함)에 대한 일실시예 구성도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 교차로 안내 장치는, 영상 입력부(200), 영상 출력부(210), GPS 수신부(220), 항법 정보부(230), 영상 인식부(240), 교차로 확인부(250), 교차로 중심확인부(260), 방향 표시부(270), 제어부(280)를 포함한다.
영상 입력부(200)는 차량에 장착된 카메라를 이용하여 차량의 전방영상을 촬영한다. 이때, 상기 영상 입력부(200)는 통상의 영상처리 기법을 이용하여 촬영된 영상의 흔들림, 잡음 등을 제거한다. 또한, 상기 영상 입력부(200)는 촬영된 영상을 통상의 영상처리 기법에 따라 처리한 후에 영상 출력부(210) 및 영상 인식 부(240)에 제공한다.
영상 출력부(210)는 영상 입력부(200)로부터 촬영된 영상을 실시간으로 출력한다. 이때, 상기 영상 출력부(210)는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)와 같은 차량 내부에 탑재된 자체 디스플레이 화면이나 차량용 컴퓨터, 개인 휴대단말기, 텔레매틱스 단말기 등을 통해 영상을 출력함으로써, 운전자에게 주행중인 전방영상을 제공한다.
또한, 영상 출력부(210)는 제어부(280)를 통해 방향 표시부(270)로부터 전달된 교차로의 턴바이턴(Turn-By-Turn: TBT) 정보와 영상 입력부(200)에서 촬영된 전방영상을 함께 오버레이(overlay)하여 교차로에서 차량의 주행방향을 표시한다.
GPS 수신부(220)는 통상의 GPS 위치측정 방식에 따라 차량의 현재위치를 측정한다. 즉, 상기 GPS 수신부(220)는 위성으로부터 전송되는 신호를 수신하여 차량의 현재위치를 정확히 확인할 수 있다. 이때, 상기 GPS 수신부(220)는 확인된 차량의 현재위치 정보인 GPS 정보를 제어부(280)로 제공한다.
항법 정보부(230)는 차량의 주행 경로상에 위치하는 도로정보, 교차로의 위치정보, 교차로에서의 턴바이턴 정보, 교통 시설물(즉, 신호등, 표지판 등)의 속성정보와 같은 항법정보를 관리한다. 이때, 상기 항법 정보부(230)는 상기 정보들을 확인할 수 있는 최소 용량의 크기를 갖는 전자지도의 형태로 저장되어 관리되는 것이 바람직하다.
영상 인식부(240)는 영상 입력부(200)에서 제공된 영상에서 교통 시설물을 인식한다.
그리고, 상기 영상 인식부(240)는 교통 시설물을 인식하기 위해 교통 시설물의 색상정보, 교통 시설물의 위치정보(즉, 시설물이 도로상에 있다는 정보 등), 교통 시설물의 모양(즉, 구형, 사각형 등) 등을 이용하여 인식한다. 여기서, 상기 영상 인식부(240)는 교통 시설물을 인식하기 위해 다양한 방식의 검출기법이 적용될 수 있으며, 이에 대해 자세한 설명은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으므로 생략한다.
교차로 확인부(250)는 운전자에게 주행 경로상에 위치하는 교차로의 턴바이턴 정보를 제공하기 위한 임계 거리정보(이하, "교차로 인식거리 정보"라 함)가 제어부(280)로부터 전달되면, 상기 교차로 인식거리 정보를 이용하여 주행중인 차량이 주행 경로상에 위치하는 교차로에 근접하는지를 판단한다. 즉, 상기 교차로 확인부(250)는 주행중인 차량이 교차로 인식거리 이내로 근접하는지를 판단한다. 일례로, 상기 교차로 확인부(250)는 GPS 수신부(220)를 통해 확인된 차량의 현재위치 정보와 항법 정보부(230)를 통해 확인된 교차로의 위치정보를 대비하여 교차로 인식거리에 근접하는지를 확인한다.
이후, 상기 교차로 확인부(250)는 차량이 교차로 인식거리 이내로 근접하면 교차로 중심확인부(260) 및 방향 표시부(270)로 통보한다.
교차로 중심확인부(260)는 교차로 확인부(250)로부터 차량이 교차로 인식거리 이내로 근접한다는 신호가 입력되면, 영상 인식부(240)에서 인식된 시설물 인식정보가 제어부(280)로부터 전달된다. 이때, 상기 교차로 중심확인부(260)는 교통 시설물 인식정보에 포함된 교차로까지의 거리에 따른 픽셀정보 및 교통 시설물의 높이정보를 이용하여 전방영상에서 교차로 중심점을 확인한다.
구체적으로, 상기 교차로 중심확인부(260)는 영상 인식부(240)에서 인식된 교통 시설물인 신호등을 이용하여 전방영상에서 교차로 중심점을 하기와 같이 확인한다.
여기서, 교차로 중심점은 영상좌표 (x,y)이다. 상기 교차로 중심점은 전방영상에서 신호등의 위치를 확인하여 신호등 높이만큼 내린 지점에 위치한다. 이를위해, 상기 x 좌표는 전방영상의 중심점에 두고, 상기 y 좌표는 비례식을 이용하여 계산한다. 부가적으로, 상기 x좌표는 현재 차선의 중심점 좌표를 구할 수 있을 경우에 차선의 중심점 좌표로 줄 수도 있다.
도 2b는 본 발명의 교차로 중심확인부(260)에서 신호등을 이용하여 교차로 중심점을 확인하는 비례식을 유도하기 위한 설명도이다.
도 2b를 이용한 비례식에서 "카메라에 맺힌 신호등 크기"를 유도하기 위한 비례식은 하기 [수학식 1]과 같다. 여기서, 상기 "카메라에 맺힌 신호등 크기"를 영상에서 나타내기 위해 상기 [수학식 1]을 이용하여 계산된 "카메라에 맺힌 신호등 크기"에 "픽셀크기"를 곱하여 나타낸다. 이를 하기 [수학식 2]에 나타낸다.
Figure 112006081841361-pat00001
Figure 112007078228413-pat00014
이때, 상기 신호등 높이는 통상 고정된 값(예를 들어, 5 M 등)으로 설정되고, 상기 픽셀크기는 카메라의 물리적인 셀크기를 나타내므로 쉽게 확인할 수 있다.
한편, 교차로 중심점의 y 좌표는 상기 [수학식 2]에서 계산된 "카메라에 맺힌 신호등 크기" 및 "신호등 y좌표"를 이용하여 하기 [수학식 3]과 같이 계산된다.
Figure 112007078228413-pat00015
이와 다르게, 상기 교차로 중심확인부(260)는 다른 차량의 간섭 또는 날씨 등과 같은 요인에 의해 영상 인식부(240)에서 교통 시설물 인식에 실패하는 경우 및 차량이 교차로 인식거리 이내로 근접하지 않은 상태의 경우에, 항법 정보부(230)로부터 교통 시설물의 위치정보를 추출하여 전방영상에서 교차로 중심점(즉, 영상좌표)을 확인한다. 이때, 상기 교차로 중심확인부(260)는 확인된 교차로 중심점에 대한 정보를 방향 표시부(270)로 제공한다. 일례로, 상기 교차로 중심확인부(260)는 항법 정보부(230)로부터 "(x,y)"와 같은 교차로 중심점인 영상좌표를 확인할 수 있다.
방향 표시부(270)는 교차로 확인부(250)에서 차량이 교차로 인식거리 이내로의 근접이 확인되면, 제어부(280)에서 제공된 교차로의 GPS 정보와 이에 대응된 턴바이턴 정보를 영상 출력부(210)로 전달한다. 부언하면, 상기 방향 표시부(270)는 턴바이턴 정보를 영상 출력부(210)로 전달함으로써, 영상 출력부(210)를 통해 차량이 교차로에서 주행해야 할 턴바이턴 정보가 영상 입력부(200)의 카메라에 의해 촬영된 전방영상에 오버레이되어 운전자에게 제공될 수 있도록 한다.
특히, 상기 방향 표시부(270)는 GPS 수신부(220)의 현재위치 정보, 교차로 위치정보를 이용함으로써 거리에 따라 크기가 변하는 차량의 주행방향을 나타내는 표시를 턴바이턴 정보와 함께 영상 출력부(210)로 제공한다. 즉, 상기 방향 표시부(270)는 GPS 수신부(220)의 현재위치 정보인 "(x,y,z)"부터 교차로 위치정보인 "(x1,y1,z1)"를 이용하여 3차원에서 두점 사이의 거리를 구하며, 교차로 중심확인부(260)의 교차로 중심점 영상위치에 거리에 따라 크기가 변하는 차량의 주행방향을 나타내는 표시를 턴바이턴 정보와 함께 영상 출력부(210)로 제공한다.
GPS 수신부(220)의 현재위치부터 교차로 중심확인부(260)의 교차로 중심점까지의 거리에 따라 크기가 변하는 차량의 주행방향을 나타내는 표시를 턴바이턴 정보와 함께 영상 출력부(210)로 제공한다.
제어부(280)는 영상 입력부(200), 영상 출력부(210), GPS 수신부(220), 항법 정보부(230), 영상 인식부(240), 교차로 확인부(250), 교차로 중심확인부(260), 방향 표시부(270)를 제어한다.
또한, 상기 제어부(280)는 항법 정보부(230)를 이용하여 교차로의 안내지점 과 다음 교차로에서의 위치, 도로의 곡률 등을 통상의 방식에 따라 계산함으로써, 교차로 인식거리 정보를 미리 설정한다. 이때, 상기 제어부(280)는 교차로 인식거리에 대한 정보를 교차로 확인부(270)에 전달하여 상기 교차로 확인부(270)에서 차량이 교차로에 근접하는지를 판단할 수 있도록 한다.
또한, 제어부(280)는 항법 정보부(230)를 이용하여 통상적인 경로안내를 수행한다. 즉, 상기 제어부(280)는 차량 출발시에 출발지부터 목적지까지의 경로와 상기 경로에 따른 주요 경유지에 대한 최적 주행 경로를 통상의 방식에 따라 설정한다. 특히, 상기 제어부(280)는 항법 정보부(230)를 이용하여 주행 경로상에 위치하는 교차로를 추출 및 설정하고, 이때 추출한 교차로의 턴바이턴 정보 및 GPS 정보도 함께 생성한다. 이를 통해, 상기 제어부(280)는 추출한 교차로의 GPS 정보에 대응된 턴바이턴 정보를 방향 표시부(270)에 제공함으로써, 최종적으로 영상 출력부(210)를 통해 출력되는 전방영상에 턴바이턴 정보가 오버레이된 후 출력될 수 있도록 한다.
여기서, 상기 제어부(280)는 차량이 주행 경로상에 있는 교차로에 근접함에 따라 차량의 현재위치에서 교차로 중심점까지의 거리를 턴바이턴 정보에 반영하여 제공한다. 일반적으로, 차량의 현재위치에서 교차로 중심점까지의 거리는 차량이 주행 경로상에 있는 교차로에 근접함에 따라 짧아진다. 이에 따라, 상기 제어부(280)는 차량이 주행 경로상에 있는 교차로에 근접함에 따라(즉, 차량의 현재위치에서 교차로 중심점까지의 거리가 짧아짐에 따라), 이를 영상 출력부(210)를 통해 출력되는 전방영상의 턴바이턴 정보에 반영한다.
예를 들어, 상기 제어부(280)는 교차로 중심확인부(260)에서 확인된 교차로 중심점의 좌표 (x,y)와 GPS 수신부(220)에서 측정된 차량의 현재위치의 영상에서의 좌표 (x1,y1)를 이용하여 두 좌표를 연결하는 선을 평면에 투영시켜 턴바이턴 정보를 나타낸다. 여기서, 전방영상의 중심점을 기준으로 하는 좌표평면상에서 가로축을 x 축, 세로축을 y 축으로 하면, 상기 차량의 현재위치의 좌표 (x1, y1)는 전방영상이 나타내는 상기 좌표평면에서 좌표 (전방영상 중심점의 x 좌표, 전방영상 중심점의 y 축의 최하위 좌표)로 나타내는 것이 바람직하다.
이로써, 상기 제어부(280)는 차량이 주행 경로상에 있는 교차로에 근접함에 따라 교차로 중심점과 차량의 현재위치의 거리도 짧아지게 되어 전방영상 중심점의 x 좌표가 일정하고, 전방영상 중심점의 y 좌표가 거리에 따라 변동되어 턴바이턴 정보를 자연스럽게 나타낸다.
또한, 제어부(280)는 GPS 수신부(220)의 현재위치 정보를 이용하여 교차로를 일정거리 이상 주행한 후, 방향 표시부(270)를 통해 영상 출력부(210)에 나타내는 교차로의 턴바이턴 정보에 대한 안내를 종료하면서 통상의 방식에 따른 경로안내를 계속 수행한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 교차로 안내 장치에서 거리에 따른 턴바이턴 정보를 나타내는 전방영상의 출력화면에 대한 일실시예 예시도이다.
상기 도 3a는 차량이 전방 100 M에 있는 교차로에 근접하는 경우를 나타내고, 상기 도 3b는 차량이 전방 50 M에 있는 교차로에 근접하는 경우를 나타낸다.
상기 도 3a 및 상기 도 3b에서 도시된 바와 같이, 상기 턴바이턴 정보는 실제 촬영된 전방영상에 오버레이되어 나타난다. 즉, 상기 턴바이턴 정보는 도 3a의 경우가 도 3b의 경우와 같이 위에서 아래로 내려와 있음을 알 수 있다.
또한, 상기 도 3a의 차량의 주행방향을 나타내는 표시 즉, 화살표(301)는 상기 도 3b의 화살표(302)와 같이 차량이 주행 경로상에 있는 교차로에 근접함에 따라 크기가 크게 나타난다.
따라서, 본 발명에 따른 교차로 안내 장치는 차량이 주행 경로상에 있는 교차로에 근접함에 따라 턴바이턴 정보를 실제 촬영된 전방영상과 자연스럽게 오버레이하여 제공한다.
도 4는 본 발명이 적용되는 3차원상의 가상의 카메라를 이용하여 턴바이턴 정보를 나타내는 예에 대한 일실시예 예시도이다.
도 4는 다른 실시예로서, 3차원상에서 가상의 카메라를 이용하여 턴바이턴 정보를 표현하고, 이를 실제 카메라로 촬영된 영상에 합성하는 방법으로 턴바이턴 정보를 나타내는 실시예이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 카메라가 차량의 꼭대기에 설치되어 있고, 교통시설물 인식이 없는 경우는 카메라가 도로에 대해 평행한 방향을 바라보고 있다고 가정한다. 또한, 교통시설물 인식이 있는 경우는 실제 카메라가 시설물의 영상좌표를 바라볼 때의 각도를 구하여 가상의 카메라를 그 각도만큼 회전한 방향을 바라보도록 한다.
가상의 카메라는 실제 카메라와 같은 화각을 가지며, 교차로까지의 거리는 GPS수신부(220)의 현재위치 정보와 항법정보부(230)에서 교차로의 위치정보를 이용하여 구한다.
카메라의 위치는 임의로 지면에서 차량의 높이를 사용하여 정하고[예를 들면, (0,2,0) 등], 교차로가 3차원에서 z축 위에 있다고 가정하여[예를 들면, (0,0, 교차로까지의 거리)] 턴바이턴 정보를 가상의 카메라를 이용하여 렌더링(rendering)하여 영상을 얻고 실제 카메라로 촬영된 영상에 합성하여 턴바이턴 정보를 나타낸다. 이와 같이, 가상의 카메라와 거리정보를 이용하여 3차원 가상객체를 구성한 후 이를 카메라로 촬영한 2차원 영상에 합성하는 것은, 3차원 객체를 다루는 영상처리(일례로, OpenGL을 이용한 영상처리)의 당업자라면 쉽게 이해할 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
부가적으로, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 교차로 안내 장치에서 거리에 따른 턴바이턴 정보를 나타내는 다른 실시예에 대해 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 교차로 안내 장치에서 거리에 따른 턴바이턴 정보를 나타내는 전방영상의 출력화면에 대한 다른 실시예 예시도이다. 이때, 출력화면은 480×272인 화면을 예로 들어 설명한다.
또한, 출력화면에서 최하위 가운데인 좌표정보 "(240, 272)"는 차량의 현재위치에 해당하는 좌표점을 나타낸다.
이때, 좌방향 턴바이턴 정보에서, 좌표정보 "(240,0≤y≤272)"는 교차로의 턴바이턴 정보의 방향을 나타내기 위한 시작점이고, 좌표정보 "(0,0≤y≤272)"는 교차로의 턴바이턴 정보의 방향을 나타내기 위한 끝점이다. 우방향 턴바이턴 정보에서, 좌표정보 "(240,0≤y≤272)"는 교차로의 턴바이턴 정보의 방향을 나타내기 위한 시작점이고, 좌표정보 "(480,0≤y≤272)"는 교차로의 턴바이턴 정보의 방향을 나타내기 위한 끝점이다. 그리고, 상기 시작점 및 상기 끝점은 동일한 것이 바람직하다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 교차로 안내 장치는 거리에 따른 턴바이턴 정보를 하기와 같이 제공할 수도 있다.
상기 교차로 안내 장치는 거리에 따른 턴바이턴 정보를 오버레이하기 위해, 턴바이턴 정보를 거리에 따라 표시할 화면의 좌표정보[즉, (x,y)]를 미리 지정하여 저장하고 이를 영상 입력부(200)에서 촬영된 실제 영상에 오버레이한다. 이를 위해, 상기 교차로 안내 장치는 도 2에 미 도시된 좌표정보 저장부를 포함한다.
상기 좌표정보 저장부는 차량의 위치부터 교차로 위치까지의 거리에 따라 화면에 표시되는 좌표정보를 테이블로 저장한다. 이때, 상기 좌표정보 저장부는 차량의 위치부터 교차로 위치까지의 거리에 따라 턴바이턴 정보의 좌방향 또는 우방향이 화면에 선으로 표시되기 위해, 차량의 위치부터 교차로 위치까지의 거리에 대응된 좌표정보인 시작점(a) 및 끝점(b)을 미리 저장한다. 여기서, 상기 좌표정보 저장부는 시작점(a)에서 끝점(b)까지 연결된 선이 운전자에 의해 인식될 수 있도록, 시작점(a)에서 끝점(b)까지 연결된 선과 시작점(a)에서 차량의 현재위치에 해당하는 좌표점을 중심으로 표시범위를 "±α"에서 위아래 화소가 더 표시될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 표시범위인 "±α"는 사용자에 의해 조정될 수 있다.
이하, 상기 좌표정보 저장부는 도 5a 및 도 5b와 같이 턴바이턴 정보를 나타내기 위한 테이블을 하기 [표 1]과 같이 나타낼 수 있다.
거리 시작점(a) 끝점(b) 표시범위
좌방향 턴바이턴 정보 우방향 턴바이턴 정보
… … … … …
100M (240,68) (0,68) (480,68) ±α
… … … … …
50M (240,204) (0,204) (480,204) ±α
… … … … …
제어부(280)는 GPS 수신부(220)에서 차량의 현재위치 정보를 확인하고 항법 정보부(230)에서 교차로의 위치정보를 확인한다. 이를 통해, 상기 제어부(280)는 차량의 현재위치에서 교차로의 위치까지의 거리를 확인한다. 예를 들어, 상기 제어부(280)는 차량 전방에 위치하는 교차로까지 100M, 90M, 80M 등과 같이 근접하는 것을 확인할 수 있다. 상기 제어부(280)는 항법 정보부(230)를 통해 교차로의 턴바이턴 정보를 확인한다. 즉, 상기 제어부(280)는 항법 정보부(230)를 통해 교차로의 턴바이턴 정보가 좌측인지 우측인지 확인할 수 있다.
또한, 제어부(280)는 차량의 현재위치에서 교차로의 위치까지의 거리와 턴바이턴 정보를 확인하면, 좌표정보 저장부에 저장된 테이블을 통해 상기 거리에 따라 화면에 표시되는 시작점, 끝점, 표시범위를 확인한다. 이후, 상기 제어부(280)는 확인된 시작점, 끝점, 표시범위를 이용하여 좌방향 또는 우방향 턴바이턴 정보를 실제 촬영되는 전방영상에 오버레이한다.
도 6은 본 발명에 따른 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 교차로 안내 장치는 내비게이션이 동작하면 목적지 및 주요 경유지 정보를 설정하여 최적 주행 경로를 설정한다(S501). 이때, 상기 교차로 안내 장치는 주행 경로상에 위치하는 교차로를 추출하여 설정하고, 이때 추출한 교차로의 턴바이턴 정보 및 GPS 정보도 함께 생성한다. 또한, 상기 교차로 안내 장치는 교차로 인식거리를 미리 설정한다.
이후, 상기 교차로 안내 장치는 주행이 시작되면, 차량의 주행위치를 확인하면서 추출된 교차로와의 거리를 확인한다(S502). 이때, 상기 교차로 안내 장치는 GPS 정보를 이용하여 현재 위치정보를 확인한다.
한편, 상기 교차로 안내 장치는 설정된 최적 주행 경로를 따라 주행하면서 미리 설정된 교차로 인식거리 이내에 근접하는지를 확인한다(S503).
이후, 상기 교차로 안내 장치는 교차로 인식거리 이내에 근접하면(S503), 카메라를 통해 전방영상에 있는 교통 시설물에 대한 인식정보가 있는지를 확인한다(S504).
여기서, 상기 교차로 안내 장치는 교통 시설물에 대한 인식정보가 있으면(S504), 교통 시설물 인식정보를 이용하여 교차로 중심점인 영상좌표를 확인한다(S505).
반면, 상기 교차로 안내 장치는 교통 시설물에 대한 인식정보가 없으면(S504), 미리 설정된 항법정보를 이용하여 교차로 중심점인 영상좌표를 확인한다(S506).
이후, 상기 교차로 안내 장치는 차량의 현재위치와 교차로 중심점을 이용하여 나타낸 턴바이턴 정보를 차량이 교차로에 근접함에 따라 변동한다(S507). 이때, 상기 교차로 안내 장치는 상기와 같이 변동되는 턴바이턴 정보를 실제 촬영된 전방영상에 오버레이하여 표시한다(S508).
이후, 상기 교차로 안내 장치는 교차로를 소정의 거리 이상 주행한 후 운전자에게 제공되는 교차로 턴바이턴 정보의 제공을 종료한다(S509).
도 7은 본 발명에 따른 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법에 대한 다른 실시예 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 교차로 안내 장치는 주행을 시작하면서 주행위치를 확인한다(S601). 이때, 상기 교차로 안내 장치는 차량에서 교차로까지의 거리를 계속적으로 확인한다. 즉, 상기 교차로 안내 장치는 GPS 수신부(220)에서 차량의 현재위치를 확인하고, 항법 정보부(230)에서 교차로 위치를 확인하여 거리를 확인할 수 있다.
그런 후, 상기 교차로 안내 장치는 기 설정된 교차로 안내지점인지를 확인한다(S602). 이때, 상기 교차로 안내 장치는 교차로 안내지점으로 확인되면, 차량의 현재위치에서 교차로 위치까지 거리를 확인하고, 교차로의 턴바이턴 정보를 확인한다(S603).
이후, 상기 교차로 안내 장치는 상기 S603 단계에서 확인된 차량의 현재위치에서 교차로 위치까지 거리와 턴바이턴 정보에 따라 화면에 표시되는 좌표정보(즉, 시작점, 끝점, 표시범위)를 확인한다(S604).
이후, 상기 교차로 안내 장치는 화면에 표시되는 턴바이턴 정보를 확인된 좌표정보에 따라 실제 촬영된 영상에 오버레이하여 표시한다(S605).
이와 더불어, 상기 교차로 안내 장치는 차량이 교차로를 일정거리 이상 주행하였는지를 확인하는데(S606), 차량이 교차로를 일정거리 이상 주행하면 교차로 안내를 종료한다(S607).
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은 카메라로 촬영된 실제 영상을 인식하여 정확한 교차로의 턴바이턴 정보를 제공함으로써, 운전자가 복잡한 교차로를 주행하도록 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 GPS 정보의 수신이 원활하지 않은 복잡한 도심의 교차로에서 교통 시설물 등을 카메라에서 입력되는 정보를 이용함으로써, 보다 정확한 교차로 안내에 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 카메라를 이용하여 실제 촬영된 영상을 이용함으로써 도로의 지형데이터를 구축하는 비용 및 시간이 적게 소요되며, 지도 데이터를 업데이트하지 않아도 되는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치에 있어서,
    차량의 전방영상에서 교통 시설물을 인식하기 위한 영상인식 수단;
    상기 차량의 GPS 위치정보와 항법정보에 포함된 교차로 위치정보를 이용하여 기 설정된 거리 이내로 교차로에 근접하는지를 판단하기 위한 교차로 확인 수단;
    상기 차량이 교차로에 근접함에 따라, 상기 영상인식 수단에 의해 인식된 교통 시설물 인식정보를 이용해 전방영상에서 교차로 중심점을 확인하기 위한 교차로 중심확인 수단;
    상기 교차로 중심점 및 상기 GPS 위치정보를 이용해 산출한 거리에 따라 항법정보에 포함된 턴바이턴 정보에 반영하여 나타내기 위한 제어수단; 및
    상기 차량의 전방영상을 상기 턴바이턴 정보와 오버레이하여 제공하기 위한 방향표시 수단
    을 포함하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 교차로 중심확인 수단은,
    상기 교통 시설물 인식정보에 포함된 '교차로까지의 거리에 따른 픽셀정보 및 교통 시설물의 높이정보'를 이용해 전방영상에서 상기 교차로 중심점으로 확인하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 교차로 중심확인 수단은,
    상기 교통 시설물 인식정보를 확인할 수 없는 경우에, 항법정보에 포함된 교통 시설물 위치정보를 추출하여 교차로 중심점을 확인하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 차량의 현재위치 및 상기 교차로 중심점을 연결한 선을 평면에 투영시켜 턴바이턴 정보를 나타내는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 방향표시 수단은,
    상기 거리에 따라 크기가 변하는 주행방향 표시를 제공하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치.
  6. 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법에 있어서,
    차량의 주행 경로상에 있는 교차로를 추출하여 항법정보에 포함된 '교차로 위치정보 및 턴바이턴 정보'를 확인하는 제1 확인 단계;
    상기 차량의 GPS 위치정보와 상기 교차로 위치정보를 이용해 산출한 거리에 따라 기 설정된 거리 이내로 근접하는지를 판단하는 판단 단계;
    상기 판단 결과로, 교통 시설물을 인식하여 전방영상에서 교차로 중심점을 확인하는 제2 확인 단계;
    상기 교차로 중심점 및 상기 GPS 위치정보를 이용해 산출한 거리에 따라 턴바이턴 정보를 반영하는 반영 단계; 및
    상기 차량의 전방영상을 상기 턴바이턴 정보와 오버레이하여 제공하는 제공 단계
    를 포함하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 교차로 중심점은,
    상기 교통 시설물 인식시 확인한 '교차로까지의 거리에 따른 픽셀정보 및 교통 시설물의 높이정보'를 이용해 전방영상에서 확인되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 확인 단계는,
    상기 교통 시설물이 인식되지 않으면, 항법정보로부터 교통 시설물 위치정보를 추출하여 교차로 중심점을 확인하는 단계
    를 포함하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 반영 단계는,
    상기 차량의 현재위치 및 상기 교차로 중심점을 연결한 선을 평면에 투영시켜 턴바이턴 정보를 나타내는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 반영 단계는,
    상기 거리에 따라 크기가 변하는 주행방향 표시를 제공하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법.
  11. 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치에 있어서,
    차량의 위치부터 교차로의 위치까지의 거리에 따라 해당 턴바이턴 정보를 나타내는 좌표정보를 기 저장하기 위한 좌표정보 저장수단; 및
    상기 차량의 GPS 위치정보 및 항법정보에 포함된 교차로 위치정보를 이용해 산출한 거리에 따라, 상기 차량의 주행경로상에 있는 교차로의 해당 턴바이턴 정보에 대응되는 좌표정보를 확인하여 전방영상에 오버레이하기 위한 제어수단
    을 포함하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 좌표정보는,
    상기 차량의 위치부터 교차로의 위치까지의 거리에 따라 해당 턴바이턴 정보를 상기 차량의 주행경로에 따라 좌방향 및 우방향 중 어느 하나로 표시할 수 있도록 시작점과 끝점과 표시범위가 테이블 형태로 저장되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 차량의 주행경로상에 있는 교차로의 해당 턴바이턴 정보에 대응된 좌표정보에 따라 시작점부터 끝점까지 선으로 연결하고 상기 선을 따라 표시영역을 나타내는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 장치.
  14. 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법에 있어서,
    차량의 위치부터 교차로의 위치까지의 거리에 따라 해당 턴바이턴 정보를 나타내는 좌표정보를 기 저장하는 저장 단계;
    차량이 주행하면서 기 설정된 경로상에서 교차로 안내지점인지를 확인하여, 상기 차량의 GPS 위치정보 및 항법정보에 포함된 교차로 위치정보를 이용하여 상기 차량과 상기 교차로의 거리를 확인하는 제1 확인 단계;
    상기 거리에 따라, 상기 차량의 주행경로상에 있는 교차로의 해당 턴바이턴 정보를 나타내기 위한 상기 좌표정보를 확인하는 제2 확인 단계; 및
    상기 차량의 전방영상에 상기 좌표정보에 따라 해당 턴바이턴 정보를 오버레이하여 나타내는 오버레이 단계
    를 포함하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 좌표정보는,
    상기 차량의 위치부터 교차로의 위치까지의 거리에 따라 해당 턴바이턴 정보를 상기 차량의 주행경로에 따라 좌방향 및 우방향 중 어느 하나로 표시할 수 있도록 시작점과 끝점과 표시범위가 테이블 형태로 저장되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 오버레이 단계는,
    상기 차량의 주행경로상에 있는 교차로의 해당 턴바이턴 정보에 대응된 좌표정보에 따라 시작점부터 끝점까지 선으로 연결하고 상기 선을 따라 표시영역을 나타내는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 차량용 내비게이션의 교차로 안내 방법.
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