KR100879106B1

KR100879106B1 - 차량 전방카메라 이상 진단용 장치

Info

Publication number: KR100879106B1
Application number: KR1020070130993A
Authority: KR
Inventors: 유제훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-01-15

Abstract

차량에의 장착시의 오차, 사용 중의 위치 변형 등으로 인하여 차선을 오인식하는 등의 전방카메라의 이상 상태 진단용 장치가 소개된다. 그 장치는, 전방카메라(10)의 시야각 내에 위치하도록 윈드실드(20) 상에 표시된 마크(30)와, 이 마크(30)에 대하여 전방카메라(10)의 초점이 마크 부근에 맺힐 수 있도록 마크(30)와 전방카메라(10) 사이에 배치되는 렌즈(40)를 포함한다.

카메라, 진단, 차선, 오인식

Description

차량 전방카메라 이상 진단용 장치{Apparatus for Diagnosis of a Front Camera of a Vehicle}

본 발명은 차량에의 장착시의 오차, 사용 중의 위치 변형 등으로 인하여 차선을 오인식하는 등의 전방카메라의 이상 상태 진단용 장치에 관한 것이다.

차량의 전방카메라는 운전자의 보조를 위한 차선이탈 경보시스템이나 차선유지 시스템 등에서 필수적이다.

이러한 전방카메라는 윈드실드나 이 부근의 루프에 장착되는데, 차량 장착시의 공차나 운행 중의 장착 위치 변형 등으로 인하여, 차선 자체의 인식은 가능하나 차선을 치우치게 인식하는 등 오인식의 문제가 발생된다.

위와 같은 전방카메라의 차선 오인식 여부를 인지하여 카메라의 위치를 보정하기 위해서는, 카메라 영상에 기준좌표로 삼을 수 있는 표지가 마련되어야 하는데, 종래에는 차량의 엔진룸 덮개에 부착된 앰블럼이 이용되었다. 그러나, 이러한 방법은 앰블럼이 마련되지 않은 차량에는 적용될 수 없다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 모든 차량에 대한 제한 없는 적용이 가능한 차량 전방카메라 이상 진단용 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 전방카메라 이상 진단용 장치는, 전방카메라의 시야각 내에 위치하도록 윈드실드 상에 표시된 마크와, 이 마크에 대하여 전방카메라의 초점이 마크 부근에 맺힐 수 있도록 마크와 전방카메라 사이에 배치되는 렌즈를 포함한다.

바람직하게는, 상기 렌즈는, 윈드실드의 내측면에 부착되며, 마크에서 반사된 후 렌즈에서 굴절되어 전방카메라로 향하는 빛이 수평하게 진행될 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 렌즈는, 그 광축이 수평하게 배치될 수 있도록 윈드실드 부착면이 경사지게 형성된 몸체부를 갖는 볼록렌즈이거나, 윈드실드에 부착되는 경사면을 갖는 비구면 볼록렌즈일 수 있다. 그리고, 이 비구면 볼록렌즈의 표면에는 프레넬 렌즈의 기능을 하는 미세 요철이 동심원을 이루며 형성될 수 있다.

상기 마크는 일정 크기와 형상을 갖는 점으로 이루어져 윈드실드에 2개 이상 표시되거나, 또는, 일정 길이의 선(line), 예로서, 수평선 또는 수직선일 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량 전방카메라 이상 진단용 장치에 따르면, 전방카메라의 위치 혹은 자세변화를 간단하게 판정할 수 있으며 보정 또한 용이하다. 또한, 이러한 장치는 모든 차량에 대한 제한 없는 적용이 가능하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 전방카메라 이상 진단용 장치에 대하여 살펴본다.

도 1에서 보듯이, 전방카메라는 차량의 윈드실드(20) 부근, 특히 윈드실드(20) 혹은 루프(미도시)에 장착되며, 이상 진단용 장치는 전방카메라(10)의 시야각(θ) 내에 위치하도록 카메라(10) 전방의 윈드실드(20)에 설치된다. 장치는 마크(30)와 렌즈(40)로 구성된다.

마크(30)는 윈드실드(20)의 내측면(도 1 참조) 또는 외측면(도 2 참조)에 표시 또는 부착되며, 일정 크기와 형상을 갖는 점(spot)이거나 일정 길이의 선(line)으로 이루어진다. 점으로 이루어진 마크(30)는 바람직하게는 윈드실드(20) 상에 2개 이상 표시되는 것이 바람직하다.

렌즈(40)는 마크(30)에 대한 전방카메라(10)의 초점이 마크(30) 부근에 맺힐 수 있도록 마크(30)와 전방카메라(10) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 렌즈(40)는 윈드실드(20) 내측면 상에 부착되는데, 마크(30)가 윈드실드(20) 내측면에 부착된 경우, 마크(30)는 렌즈(40)와 윈드실드(20) 사이에 놓이게 된다. 렌즈(40)의 크기는 마크(30) 보다 크거나 같다.

도 2 내지 도 4B를 참조하여, 렌즈의 구체적인 예를 살펴본다.

도 2에서 보듯이, 렌즈는 그 광축이 수평하게 배치될 수 있도록 윈드실드 부착면(52a)이 경사지게 형성된 몸체부(52)를 갖는 볼록렌즈(50)일 수 있다. 몸체부(52)의 후방, 즉 전방카메라(10)를 향하는 단부에는 렌즈부(51)가 마련된다. 이 렌즈부(51)는 몸체부(52)와 일체를 이루거나, 혹은 몸체부(52)에 끼워진 통상의 볼록렌즈일 수 있다.

마크(30)에 대한 전방카메라(10)의 초점은, 마크(30)와 렌즈부(51) 사이에 놓이며, 렌즈부(51)를 떠나는 빛은 전방카메라 렌즈(미도시)의 광축에 평행하게 입사된다. 몸체부(52)는 윈드실드(20) 상에 부착되어 전방카메라(10)에 대하여 비스듬히 놓여있는 마크(30)의 형상이 전방카메라(10)에 온전히 포착될 수 있도록 하기 위한 지지수단의 기능을 한다.

도 3에서 보듯이, 렌즈는 윈드실드(20)에 부착되는 경사면(62)을 갖는 비정형 비구면 볼록렌즈(60)일 수 있다. 이 비구면 볼록렌즈(60)의 볼록면(61)은 전방카메라(10)를 향하여 놓이며, 볼록면(61)을 떠나는 빛은 수평하게 진행하여 전방카메라 렌즈의 광축에 평행하게 입사된다. 앞서와 마찬가지로, 마크(30)에 대한 전방카메라(10)의 초점은, 마크(30)와 비구면 볼록렌즈(60) 사이에 놓인다.

도 4a 및 도 4b에서 보듯이, 렌즈는 비구면 볼록렌즈(70)이되 비구면 볼록렌즈(70)의 볼록면(71: 도 4a 참조) 또는 경사면(72: 도 4b 참조) 상에 프레넬 렌즈의 기능을 하는 미세 요철이 동심원을 이루며 형성된 것일 수 있다. 이러한 미세 요철은 비구면 볼록렌즈(70)의 볼록면(71)을 떠나는 빛의 진진성을 향상시키기 위한 것으로, 각 요철의 각도, 크기 등은 이러한 목적하에 설계된다.

도 5a 및 도 5b를 참조하여, 전방카메라의 영상에 포착된 마크에 대하여 살펴본다. 도 5a는 윈드실드 상에 마크만 표시한 경우, 도 5b는 윈드실드 상에 마크와 함께 렌즈가 설치된 경우의 예이다.

도 5a에서 보듯이, 마크만 표시된 경우에는 카메라 영상(a 도면 참조)에 포착되기는 하나, 차선의 인식을 위한 이진화 및 라벨링과정(b 도면 참조), 그리고 에지(윤곽) 추출과정(c 도면 참조)에서 형상이 사라진다. 반면에, 도 5B에서 보듯이, 마크와 렌즈를 함께 설치한 경우에는 카메라에 포착된 마크 영상(a 도면 참조)이 뚜렷할 뿐만 아니라, 인지화 및 에지 처리 후(a, b 도면 참조)에도 선명하게 마크의 영상이 남아 있다. 따라서, 마크와 렌즈를 함께 사용한 경우, 전방카메라의 위치(자세) 보정(캘리브레이션)에 유용하게 사용될 수 있다.

도 6a 내지 도 6d를 참조하여, 앞서 설명된 이상 진단용 장치를 이용한 전방카메라의 캘리브레이션 가능성 및 방법에 대하여 살펴본다.

도 6a에서 보듯이, 전방카메라가 정상 상태일 경우, 전방카메라에 포착된 2개의 마크의 중심을 수평하게 이은 선은 전방카메라에 포착된 도로의 차선 소실점을 수평하게 이은 선과 보다 위에 놓여져야 한다. 즉, 마크는 차량 전방에서 주시하여야 할 필요가 있는 영상을 방해하지 않도록 지평선 위에 놓여져야 한다.

그런데, 전방카메라의 수직 위치 혹은 자세에 변화가 발생된 경우, 2개의 마크의 중심을 수평하게 이은 선이 전방카메라에 포착된 도로의 차선 소실점을 수평하게 이은 선에 대하여 기울어지거나(도 6b 참조), 서로 가까워지게 된다(도 6c). 그리고, 전방카메라의 수평 위치 혹은 자세에 변화가 발생된 경우, 2개의 마크 각 각의 중심에 수직한 선이 차선에 놓이지 않고 어느 한쪽으로 이동(도 6d 참조)하게 된다. 물론, 도 6d에서 차량은 차선 사이의 중심라인을 따라 주행하고 있다고 가정된다.

따라서, 본 발명에 따른 장치를 이용한 전방카메라의 이상 진단 및 캘리브레이션이 가능하며, 그 방법 또한 간단하는 것을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방카메라 이상 진단용 장치의 사용 상태도,

도 2는 본 발명에 따른 렌즈의 일례를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 렌즈의 또 다른 예를 도시한 도면,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 렌즈의 또 다른 예들을 도시한 도면,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 전방카메라 이상 진단용 장치를 이용하여 획득한 전방카메라의 영상들을 도시한 도면,

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 전방카메라 이상 진단용 장치를 이용한 전방카메라 캘리브레이션 방법에 설명을 위한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 전방카메라 20: 윈드실드

30: 마크 40: 렌즈

50: 볼록렌즈 51: 렌즈부

52: 몸체부 60, 70: 비구면 볼록렌즈

72,73: 요철

Claims

차량의 윈드실드(20) 부근에 장착되는 전방카메라의 이상 진단용 장치로서,

전방카메라(10)의 시야각 내에 위치하도록 윈드실드(20) 상에 표시된 마크(30)와, 이 마크(30)에 대한 전방카메라(10)의 초점이 마크(30) 부근에 맺힐 수 있도록 마크(30)와 전방카메라(10) 사이에 배치되는 렌즈를 포함하는 전방카메라 이상 진단용 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 렌즈는, 윈드실드(20)의 내측면에 부착되며, 마크(30)에서 반사된 후 렌즈에서 굴절되어 전방카메라(10)로 향하는 빛이 수평하게 진행될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전방카메라 이상 진단용 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 렌즈는, 그 광축이 수평하게 배치될 수 있도록 윈드실드 부착면(52a)이 경사지게 형성된 몸체부(52)를 갖는 볼록렌즈(50)인 것을 특징으로 하는 전방카메라 이상 진단용 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 렌즈는, 윈드실드(20)에 부착되는 경사면(62,72)을 갖는 비구면 볼록렌즈(60,70)인 것을 특징으로 하는 전방카메라 이상 진단용 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 비구면 볼록렌즈의 표면에는 프레넬 렌즈의 기능을 하는 미세 요철이 동심원을 이루며 형성된 것을 특징으로 하는 전방카메라 이상 진단용 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 마크(30)는 일정 크기와 형상을 갖는 점으로 이루어지며, 윈드실드(20)에 2개 이상 표시됨을 특징으로 하는 전방카메라 이상 진단용 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 마크(30)는 일정 길이의 선(line)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전방카메라 이상 진단용 장치.