KR101144908B1 - Ｍｏｓｔ 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템 및 방법 - Google Patents

Ｍｏｓｔ 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크 기반의 차량 주변 감시 시스템과 블랙박스의 기능을 통합하고 주행 속도에 따라 수동 또는 자동으로 카메라 시야각을 달리하여 모니터링 및 녹화저장할 수 있도록 한 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템 및 방법에 관한 것으로, 차량의 전방, 후방, 좌측, 우측에 위치하는 카메라 및 초음파 센서;상기 각각의 카메라 및 초음파 센서에 대응하여 구성되는 블랙박스 모듈을 내부에 탑재하고 구성되는 인터페이스 모듈;상기 인터페이스 모듈을 통하여 받은 데이터를 디코딩하고 랜더링 및 영상변환 처리를 하여 출력하는 영상처리모듈;차량의 사방 감시를 위한 데이터 및 영상의 표시를 위한 디스플레이 모니터, 사방 감시 제어를 위한 데이터를 입력하는 입력 인터페이스, 사방 감시 영상 데이터를 저장하는 녹화 저장장치,이벤트 저장장치를 갖는 유저 인터페이스 모듈;차량의 속도 및 충돌을 감지하는 속도감지 모듈,충돌 감지 센서의 감지 신호에 의해 차량 사방 감시 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고 이들 구성 블록들이 MOST 네트워크로 연결된다.

Description

ＭＯＳＴ 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템 및 방법{System and Method for 4 sided Monitoring Integrated Vehicle Black Box based on ＭＯＳＴ network}
본 발명은 차량용 사방 감시 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크 기반의 차량 주변 감시 시스템과 블랙박스의 기능을 통합하고 주행 속도에 따라 카메라 시야각을 달리하여 모니터링 및 녹화저장할 수 있도록 한 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템 및 방법에 관한 것이다.
미래의 자동차는 단순한 운송수단에서 하나의 생활공간으로 차량의 패러다임이 변화됨에 따라 소비자의 욕구를 충족시키기 위한 정보 및 엔터테인먼트 기능을 위주로 하는 편의성 향상을 위한 차량 전장 기술 분야의 발전이 급속하게 이루어지고 있다.
이와 같이 자동차는 오디오 장치뿐만 아니라, 카 시어터(Car Theater)장치, 텔레메틱스 단말기, 네비게이션 장치, 디지털 멀티미디어 방송(DMB)단말기 등 많은 멀티미디어 장치가 사용자의 편의를 위해서 차량으로 들어가고 있는 추세이다.
이러한 경향에 따라서 차량 내부의 ECU(Electronic Control Unit) 및 센서들을 연결하고 다양한 차량 정보를 제공하기 위해 차량 내부 네트워크(In-Vehicle Network;IVN)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그리고 블랙박스(Black box) 장치는 비행중인 항공기의 성능과 상태를 기록하는 비행기록계가 대표적인 것으로, 최근에는 항공기뿐만 아니라 자동차 등과 같은 차량에도 블랙박스 장치를 장착하여 이용하고 있다.
차량용 블랙박스 장치는 차량의 주행상태 및 사고 상황 등에 관한 정보를 기록으로 보존함으로써, 차량 사고의 발생시 블랙박스에 보존된 기록을 토대로 차량 사고의 정황을 보다 정확하게 판단할 수 있도록 해준다.
그러나 이와 같은 블랙박스 기능을 갖추거나 확장하기 위해서는 따로 설치를 해야하므로 비용이 낭비되었으며, 고정된 시야 및 모니터링으로 인해 제한적인 주변 공간 확보와 사각지대에서의 대처 능력이 부족한 문제가 있었다.
그리고 차량용 전자 장치들의 대중화에 따라서 차량에서 영상 카메라를 이용한 어플리케이션이 많아지고 있다.
종래 기술의 차량용 카메라의 경우 카메라 영상을 화면출력장치로 전송하기 위해 전용의 동축케이블 등의 영상전송선을 이용하고 있다.
카메라 영상 전송을 위해 전용 영상전송선을 이용하는 것은 전용 전송선 비용이 발생하고, 자동차에서 사용하는 수많은 전자 장치들의 전송선에 간섭을 일으킬 수 있는 요인이 된다.
최근 차량이 고급화되고 CCD 동영상 카메라 등의 가격이 저렴해짐에 전방, 후방, 좌측방 및 우측방 등의 영상을 촬영할 수 있도록 다수의 카메라를 장착하고 있다.
따라서, 상기 동축케이블 등의 영상전송선을 사용하여 이들 다수의 카메라 영상을 전송하고자 할 경우 그 설치비용과 차량내 전자장치들과의 간섭문제로 인하여 많은 문제점을 야기시킬 수 있다.
종래 기술에는 차량의 주변 지대를 각 카메라의 영상을 정합하여 위에서 본 것처럼 모니터에 보여주는 일본 닛산 자동차 회사의 어라운드 뷰 모니터(Around view Monitor) 시스템과, 국내 아미택 회사의 4채널 블랙박스 감시 시스템이 있다.
이와 같은 종래 기술은 자동차가 주행 중이거나 주차 시 차량주변의 지역을 모니터에 평면도로 보여주어, 차량 속도에 따라 카메라 각에 변화를 줌으로써 주변의 장애물이나 접촉위험에 대해 대처할 수 있다.
그러나 충격이나 돌발 상황에 대비하여 그 영상을 녹화 및 저장하는 기능이 없고, 주차 중일 때는 주변 감시 시스템이 작동되지 않기 때문에 운전자 부재 시에 발생할 수 있는 재해 및 도난, 사고에 관한 대처가 어렵다는 단점이 있다.
또한, 이와 같은 종래 기술의 차량용 블랙박스 및 사방 감시 시스템은 영상 데이터의 실시간 전송 한계에 따른 화질 저하 현상과 케이블 무게 및 부가적인 작업 요구에 따른 비효율성, 호환되는 단일매체의 제어가 어렵다는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 종래 기술에서는 차량용 네트워크를 이용하여 사방 감시 카메라 시스템을 구축하는 기술들이 개발되고 있으나, 카메라 시야각 제어, 전원 공급 문제, 주차 상태에서의 감시 등의 제어 기술이 구축되지 않아 실제 적용되기에는 어려움이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 차량용 사방 감시 시스템의 문제를 해결하기 위한 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.
첫째, MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크 기반의 차량 주변 감시 시스템과 블랙박스의 기능을 통합하여 효율적인 차량용 감시 시스템을 구축할 수 있도록 하기 위한 것이다.
둘째, 차량의 주행 속도에 따라 수동 또는 자동으로 카메라 시야각을 달리하여 모니터링 및 녹화저장할 수 있도록 하기 위한 것이다.
셋째, 자동차 주변을 지능적으로 감시하는 사방 카메라 인터페이스 모듈에 블랙박스 기능을 추가하고 MOST 네트워크 기반으로 그 기능을 제공하는 것으로 운전자가 주행 및 주차 중에 발생하는 도난, 주변 범죄 및 사고, 재해 등의 위험으로부터 보호받을 수 있도록 하기 위한 것이다.
넷째, 빛의 세기를 감지하는 센서를 통해 영상 밝기의 자동 조절이 가능하고, 보조 배터리와 저전압 차단기 등의 기기를 기반으로 하여 상시전원에 연결함으로써 주행 중이 아니더라도 블랙박스가 작동할 수 있도록 하기 위한 것이다.
다섯째, 각 카메라에서 촬영하는 영상을 모니터 디스플레이 모듈 내의 녹화 저장장치에 실시간으로 녹화하고, 충격이 발생하면 충격 감지 센서에 의해 그 순간을 기점으로 일정 영역을 모니터 디스플레이 모듈에 있는 이벤트 저장장치에 따로 저장할 수 있도록 하기 위한 것이다.
여섯째, MOST 네트워크를 통해 영상 데이터가 영상처리 모듈에 전달되면, 이 데이터를 디코딩한 후 각 방향에서 찍힌 화상의 불필요하거나 휘어진 부분을 랜더링, 파노라마 기법 및 영상 변환을 하여 운전자가 한 눈에 알아볼 수 있게 영상 정합을 할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템은 차량의 전방, 후방, 좌측, 우측에 위치하는 카메라 및 초음파 센서;상기 각각의 카메라 및 초음파 센서에 대응하여 구성되는 블랙박스 모듈을 내부에 탑재하고 구성되는 인터페이스 모듈;상기 인터페이스 모듈을 통하여 받은 데이터를 디코딩하고 랜더링 및 영상변환 처리를 하여 출력하는 영상처리모듈;차량의 사방 감시를 위한 데이터 및 영상의 표시를 위한 디스플레이 모니터, 사방 감시 제어를 위한 데이터를 입력하는 입력 인터페이스, 사방 감시 영상 데이터를 저장하는 녹화 저장장치,이벤트 저장장치를 갖는 유저 인터페이스 모듈;차량의 속도 및 충돌을 감지하는 속도감지 모듈,충돌 감지 센서의 감지 신호에 의해 차량 사방 감시 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고 이들 구성 블록들이 MOST 네트워크로 연결되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 카메라는 차량의 주행 속도에 따라 촬영 각도가 자동으로 제어되거나, 유저 인터페이스 모듈을 통한 운전자의 입력에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.
그리고 배터리 사용 모드를 제어하는 배터리 제어부를 더 포함하여 구성되고,차량에 탑재되어 있는 주 배터리와 차량 후방에 설치하게 될 보조 배터리가 저전압 차단기를 통해 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 각 모듈에 연결되어,차량의 주행, 주차, 배터리 충전 상태에 따라 자동으로 배터리 사용 모드가 전환되어 전원 공급이 제어되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 카메라에서 받은 영상과 영상처리 모듈에 의해 정합된 영상은 녹화 저장장치의 각 파티션에 따로 상시 녹화가 되고,상기 초음파 센서에 의해 차량 주변에서 움직임이 감지되면 그 발생 시간을 이벤트 저장장치에 기록하고,상기 충돌 감지 센서에 의해 차량에 충격이 감지되면 녹화 저장장치에서 녹화되는 영상들은 그 충격 시점의 전후의 영상이 기준 시간 동안 저장되는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 방법은 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템에서 차량의 사방 감시를 위한 방법에 있어서,주행 여부를 판단하여 주행 중일 때는 속도감지 모듈에 의해 차량의 속도 정보를 계산하여 카메라의 각도를 조절하는 단계;상기 카메라를 통해 입력받는 영상을 디스플레이하는 단계;상기 주행 중의 디스플레이 상태에서 차량에 충격이 감지되면 그 충격 시점 전후의 영상을 기준 시간 동안 저장하는 단계;차량이 주행 중이지 않은 경우에는 상시 녹화 및 저장 상태 모드로 설정이 되어 카메라를 통해 입력받는 영상을 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 상시 녹화 및 저장 상태 모드에서,초음파 또는 충돌 감지 센서에 의해 초음파 감지 또는 충돌이 감지되면,충돌 감지인 경우에는 충돌 감지 시점 전후의 영상을 기준 시간 동안 이벤트 저장 장치에 저장하고,초음파 감지인 경우에는 그 시점이 로그 파일로 기록되어 이벤트 저장장치에 저장되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 차량의 속도 정보를 계산하여 카메라의 각도를 조절하는 단계에서,차량의 주행 속도가 기준 속도를 넘지 않으면 각 카메라로부터 받은 영상들이 정합되어 상시 저장되고,차량의 주행 속도가 상기 기준 속도가 넘으면 상기 카메라로부터 받은 영상들의 저장이 중단된 상태에서 차량의 주행 속도를 기준으로 카메라의 각도 범위를 산출하고, 카메라 각도가 조절되면 각 카메라로부터 받은 영상들이 정합되어 저장되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 차량의 속도 정보를 계산하여 카메라의 각도를 조절하는 단계에서,차량의 주행 속도에 따른 카메라 시야 거리를 정하고,
Figure 112011031381901-pat00001
으로 각 카메라의 기울임 각도를 구한다. 여기서,
Figure 112011031381901-pat00002
은 시야 거리,
Figure 112011031381901-pat00003
는 지면으로부터의 카메라 높이,
Figure 112011031381901-pat00004
는 카메라의 기울임 각도(카메라가 땅을 정면으로 바라볼때 0°),
Figure 112011031381901-pat00005
은 카메라 화각인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, MOST 네트워크 기반의 차량 주변 감시 시스템과 블랙박스의 기능을 통합하여 효율적인 차량용 감시 시스템을 구축할 수 있다.
둘째, 차량의 주행 속도에 따라 수동 또는 자동으로 카메라 시야각을 달리하여 모니터링 및 녹화저장할 수 있다.
셋째, 운전자가 주행 및 주차 중에 발생하는 도난, 주변 범죄 및 사고, 재해 등의 위험으로부터 보호받을 수 있다.
넷째, 실시간 녹화, 이벤트에 의한 일정 시간의 영상 저장의 기능을 탑재하고 있어 차량 사고 대처 능력을 높일 수 있다.
다섯째, 보조 배터리와 저전압 차단기 등의 기기를 기반으로 하여 상시전원에 연결함으로써 주행 중이 아니더라도 블랙박스가 작동할 수 있어 24시간 감시 및 관련 영상을 저장하여 제공함으로써 도난 사고에 안전하고 유연하게 대처할 수 있다.
여섯째, 각 방향에서 찍힌 화상의 불필요하거나 휘어진 부분을 랜더링, 파노라마 기법 및 영상 변환을 하여 운전자가 한 눈에 알아볼 수 있는 시인성이 높은 영상을 제공한다.
일곱째, 데이터 전송 케이블 무게의 감소로 인한 연비 절감 효과가 있으며, MOST가 장착된 차량에는 필요한 노드 및 모듈만 삽입하여 플러그 앤 플러그 형태의 구동 장치를 장착할 수 있어 범용으로 사용 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 카메라 네트워크 구성도
도 3은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 차량 내 구성도
도 4는 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 거리값에 의한 시야각을 산출을 위한 구성도
도 5는 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 감시 카메라 구성도
도 6은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 배터리 사용에 관한 구성도
도 7은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 카메라 각도에 따른 시야 범위를 나타낸 구성도
도 8은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 동작을 나타낸 플로우 차트
도 9는 주행 속도 변화에 따른 카메라 각도 설정 및 블랙박스 저장 설정에 관한 플로우 차트
도 10은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템에서 주행 중에 임의로 카메라 각도를 제어하기 위한 플로우 차트
이하, 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템 및 방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 카메라 네트워크 구성도이다.
본 발명은 MOST 네트워크 기반의 차량 주변 감시 시스템과 블랙박스의 기능을 통합하고 주행 속도에 따라 수동 또는 자동으로 카메라 시야각을 달리하여 모니터링 및 녹화저장하는 장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 차랑용 멀티미디어 네트워크인 MOST를 기반으로 하여 동작하는 사방 감시 시스템의 카메라 모듈에 블랙박스 기능을 탑재하고, 주차 및 서행뿐만 아니라 주행 중에도 카메라 각을 달리하여 주변을 모니터링하는 동시에 돌발 상황이나 사고 및 각종 위험에 대비해 주변영상을 실시간으로 녹화하고 저장하는 원리로서 차량 주차 시 주변 영상을 정합하여 제공한다.
사방 모니터링 카메라 모듈에 감시 및 녹화의 기능을 추가 탑재하여 따로 블랙박스 장치를 설치하지 않고 기존의 시스템에 기반하여 서비스를 제공받을 수 있으며, 실제 주행 시 기존의 블랙박스와 동일한 기능을 얻기 위해 차량 카메라 각을 달리하여 원거리와 근거리 시야를 확보할 수 있고 이 영상보정 및 정합을 수행하여 디스플레이 함으로써 운전자가 주행을 보다 편안하고 안전하게 할 수 있다.
본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템에 적용하는 MOST에 관하여 더 살펴보면 다음과 같다.
자동차의 개발과 함께 차량용 네트워크는 요구되는 특성에 따라서 다양한 프로토콜이 존재한다. 이중에서 MOST(Media Oriented Systems Transport)는 오디오, 비디오, 네비게이션, 통신 시스템 등 모든 종류의 자동차 멀티미디어 애플리케이션을 위해 개발된 것이다.
MOST는 차량용 멀티미디어 네트워크로, 개별적인 케이블을 이용하여 모든 디바이스를 제어하는 것이 아니라, 하나의 광케이블로 연결하여 통합적으로 제어할 수 있도록 하여 멀티미디어 데이터 전송에 적합한 데이터 통신 방식이다.
즉, MOST는 고성능 멀티미디어 데이터 전송을 목표로 하는 광 기반 네트워크 프로토콜로서 동기화된 통신에 기반하고 물리적 매체로 광케이블을 이용하여 오디오, 비디오 및 멀티미디어 기기의 데이터를 차량 내에서 주고 받기 위한 통신 시스템에 사용된다.
본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템은 다음과 같은 기술적 특징을 포함한다.
첫째, 자동차 주변 감시 시스템의 카메라 모듈에 블랙박스 모듈을 탑재하고 카메라 렌즈와 인터페이스 모듈, 저장장치를 강화 재질로 보호함으로써 기존의 기능과 블랙박스 기능을 하나의 시스템을 통해 동시에 수행할 수 있게 한다.
둘째, 4채널 감시에 의한 전력 인가는 상시전원인 차량 배터리와 보조 배터리, 저전압 차단기 등의 사용을 통해 보완한다.
시동이 완전히 꺼진 상태에서는 주 전력이 자동으로 보조 배터리로 전환이 되며, 충격에 의한 영상 저장이 아닌 상시 녹화 및 저장 모드로 돌입하게 된다.
셋째, 각각의 카메라에 의해 입력되는 영상은 모니터 디스플레이 모듈내의 녹화 저장장치에 의해 녹화가 되며, 충격감지 센서에 의해 충격이나 어떤 이벤트가 발생하면 해당 시점 기준으로 약 2분의 영상을 이벤트 저장장치에 저장한다.
넷째, 주행 중의 동작은 속도가 증가함에 따라 MOST 네트워크 상의 속도감지 모듈이 속도 정보 데이터를 제어부에 전달하고, 제어부는 이를 통해 사방 카메라의 시야를 지면으로부터 차 위쪽 방향으로 향할 수 있게 한다. 이는 제어부의 속도에 따른 주행 시의 필요로 하는 합리적인 시야범위(거리)를 통계적으로 산출하여 속도에 따른 시야 거리를 계산한 후에 계산된 시야거리를 보여주기 위한 카메라 기울임 각을 계산하여 산출한다.
카메라의 기울임 각을 구하는 식은 수학식 1과 같다.
Figure 112011031381901-pat00006
여기서,
Figure 112011031381901-pat00007
은 시야 거리,
Figure 112011031381901-pat00008
는 지면으로부터의 카메라 높이,
Figure 112011031381901-pat00009
는 카메라의 기울임 각도(카메라가 땅을 정면으로 바라볼때 0°라고 가정),
Figure 112011031381901-pat00010
은 카메라 화각이다.
다섯째, 각 카메라를 통해 입력받은 4개의 영상은 녹화 저장장치에 실시간 녹화가 되고, MOST 네트워크를 통해 영상처리 모듈 내에서 정합된 1개의 영상도 동시 녹화가 된다.
빛의 세기를 감지하여 입력 영상의 밝기가 자동으로 조절이 되고, 초음파 센서를 통해 주변의 움직임을 감지한다. 그리고 차량의 속도를 감지하는 모듈은 일정 속도 이상으로 차량이 주행하게 되면 사방 카메라에서 받은 주변 이미지를 정합한 영상의 녹화 및 저장 기능을 중지하는 신호를 영상처리 모듈에 제어부를 통해 보내게 된다.
서행을 하거나 주차 및 탑승을 하지 않는 경우에는 카메라의 시야각은 거의 지면을 바라보게 되며, 영상처리 모듈 내의 정합 영상 녹화 및 저장 기능도 다시 동작하게 된다.
여섯째, 운전자는 필요에 따라 원하는 정도의 거리를 직접 입력하여서 전후방 및 측면 카메라의 시야각을 조절할 수 있으며, 차량에 물체가 인접했을 때는 초음파 센서에 의해 그 발생 시간을 기록 및 저장하고 충격이 발생하게 되면 특정 방향뿐만 아니라 정합된 영상 또한 저장장치에 따로 저장할 수 있게 지원한다.
이와 같은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 전체 동작은 다음과 같다.
MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템은 차량 주변 감시 시스템의 사방 카메라에서 영상 데이터를 입력받아 카메라 모듈에서 아날로그 데이터 신호를 디지털 신호로 변환한 후 인코딩(압축)을 수행하여 MOST 네트워크를 통해 영상처리 모듈에 전달되어 디코딩되고, 모니터 디스플레이 모듈 내부의 저장장치에 지속적으로 녹화한다.
영상처리 모듈은 받은 데이터를 디코딩한 후 받은 이미지와 사전에 준비된 차량 원 이미지(위에서 본 이미지)를 랜더링 및 영상변환 등의 처리를 수행하여 차량을 위에서 내려다 본 것과 같은 효과를 나타내는 합성된 영상 데이터를 모니터에 출력한다. 이때 사용자의 조작에 따라 합성된 영상의 녹화 및 저장 기능이 결정된다.
그리고 자동차의 속도에 따른 시야를 제어하기 위해 제어부에서는 MOST 네트워크를 통하여 속도정보를 받아서 속도에 적합한 시야를 확보할 수 있게 카메라의 기울임 각도를 조절하게 한다.
만약, 운전자가 직접 사방 카메라의 각을 제어하기 위해서는 시야 확보 거리 값을 모니터에 입력하면 상기와 같은 경로를 통해서 카메라 모듈에 전달되어 사방 카메라의 렌즈 각이 조절된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 전체 구성은 도 1에서와 같다.
차량의 전방, 후방, 좌측, 우측에 위치하는 카메라(100)(101)(102)(103) 및 초음파 센서와, 각각의 카메라(100)(101)(102)(103) 및 초음파 센서에 대응하여 구성되는 블랙박스 모듈(111)(112)(113)(114)을 내부에 탑재하고 구성되는 인터페이스 모듈(110)과, 인터페이스 모듈(110)을 통하여 받은 데이터를 디코딩하고 랜더링 및 영상변환 처리를 하여 출력하는 영상처리모듈(120)과, 디스플레이 모니터(131),입력 인터페이스(132~140),녹화 저장장치(141),이벤트 저장장치(142)를 갖는 유저 인터페이스 모듈(130)과, 속도감지 모듈(160),충돌 감지 센서(170)의 감지 신호에 의해 차량 사방 감시 동작을 제어하는 제어부(150) 및 배터리 사용 모드를 제어하는 배터리 제어부(180)를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 동작을 주행 동작 모드와 서행 및 주차 동작 모드로 구분하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 주행 중일 때는 차량 속도 정보 모듈(160)에 의해 현재 차량 속도 정보를 입력받게 되며, 일정 속도(10km/h) 이상이 되면 제어부(150)를 통해 각 카메라(100)(101)(102)(103)를 제어하여 속도에 따른 적절한 시야각을 확보할 수 있게 카메라 각을 조절한다.
그리고 영상처리 모듈(120)로 정합 영상의 녹화 기능을 중지시키는 신호를 보낸다.
카메라(100)(101)(102)(103)에서 영상 신호를 받으면 각 카메라의 인터페이스 모듈(110)은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 인코딩 처리를 하며, 내부에 탑재된 각각의 블랙박스 모듈(111)(112)(113)(114)에 의해 주변의 영상을 녹화 저장장치(141)에 녹화한다.
또한, 영상처리 모듈(120)을 거쳐서 정합 처리된 영상은 디스플레이 모니터(131)에 디스플레이 되는 동시에 운전자의 필요에 의해 이벤트 저장장치(142)로 수동 저장한다.
그리고 서행 및 주차 중일 때는 속도감지 모듈(160)을 기반으로 제어부(150)가 영상처리 모듈(120)에 정합 영상의 녹화 기능을 시작하는 신호를 보낸다.
그리고 제어부(150)에 의해 카메라(100)(101)(102)(103)는 주변을 감지할 수 있는 각도와 상태를 유지하게 되며, 배터리 제어부(180)에서 배터리 사용 모드의 설정을 보조 배터리 사용 모드로 전환하게 된다.
카메라(100)(101)(102)(103)에서 받은 영상과 영상처리 모듈(120)에 의해 정합된 영상은 녹화 저장장치(141)의 각 파티션에 따로 상시 녹화가 되며, 초음파 센서에 의해 차량 주변에서 움직임이 감지되면 그 발생 시간을 이벤트 저장장치(142)에 기록하며, 충돌 감지 센서(170)에 의해 차량에 충격이 감지되면 녹화 저장장치(141)에서 녹화되는 영상들은 그 충격 시점을 기준으로 하여 약 전 후 1분 정도 이벤트 저장장치(142)에 저장이 된다.
그리고 운전자가 직접 전방,후방,좌측,우측 카메라(100)(101)(102)(103)의 시야각을 조절할 때는 모니터의 입력 인터페이스(132~140)를 이용하여 입력한 데이터를 제어부(150) 통해 직접 카메라 시야 각을 조절한다.
여기서, 입력 인터페이스(132~140)는 차종 및 주행 환경에 따라 다르게 구성될 수 있지만, 본 발명의 실시예에서는 다음과 같이 구성된다.
예를 들어, 버튼1(132)은 이미 설정되어 있는 근거리 기본값의 주변 시야를 보여주기 위한 것으로서 이 키를 입력하게 되면 사방 카메라의 각이 근거리(약 1m)에 적합하게 변경되면서 차량 주변 영상이 정합되어 원 차량 이미지와 합성 후 모니터에 디스플레이 된다.
버튼2(133)는 3m 정도의 주변을 확보할 수 있게 카메라의 시야각이 조절된다.
버튼3(134)을 클릭하면 약 7m 이상의 주변 시야를 확보할 수 있으며, 버튼4(135)를 클릭하면 카메라(100)(101)(102)(103)는 지면으로부터 90도에 가까운 각을 가지게 된다.
그리고 직접 입력할 수 있는 숫자 입력 인터페이스(136)는 확보하고 싶은 거리를 수치로 직접 입력함으로써 사방 카메라의 시야각을 바꿀 수 있다.
그리고 각각의 카메라는 전방 선택 버튼(137), 후방 선택 버튼(138), 좌측 선택 버튼(139)과 우측 선택 버튼(140)으로 독립적으로 제어를 할 수 있는데, 입력값이 없는 경우에는 차량 속도의 정보를 읽어서 10km 이하일 때는 근거리 기본값으로 차량 주변을 모니터에 디스플레이 하며, 주행 속도가 10km를 초과할시에는 수학식 1을 이용한 알고리즘과 통계적 수치를 통해 속도별 이상적인 주변 감시 거리를 산출하여 제어 신호를 생성하고 이를 제어부(150)로 전달하여 카메라 시야각을 자동 조절한다.
그리고 도 2는 본 발명에 따른 카메라 네트워크 구성을 나타낸 것으로, 카메라 및 초음파 센서 모듈(200), 인터페이스 모듈(110), 속도감지 모듈(160), 충돌 감지 센서(170), 영상처리 모듈(120), 제어부(150), 유저 인터페이스 모듈(130)이 MOST 네트워크(220)에 링형으로 연결된 것을 보여준다.
카메라 및 초음파 센서 모듈(200)은 각각의 인터페이스 모듈(110)을 통하여 MOST 네트워크(220)에 연결되며, 각각의 카메라에서 수집된 영상정보는 인터페이스 모듈(110)을 통해 인코딩 되고 MOST 네트워크(220)를 통해 영상처리 모듈(120)에 전달되어 디코딩 및 정합 보정이 이루어지며 제어부(150)의 제어를 통해 유저 인터페이스 모듈(130)의 내부 저장장치에 녹화 및 저장이 된다.
제어부(150)는 속도감지 모듈(160)과 충돌감지 센서(170), 카메라 및 초음파 센서 모듈(200)을 통해 여러 신호를 입력받아 영상 저장, 카메라 각도 조절, 시간 기록 등의 제어를 하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 차량 내 구성도이다.
차량내 구성은 도 3에서와 같이, 전방 카메라 및 초음파 센서(100)는 차량 앞 중앙에 위치하며 측면 카메라 및 초음파 센서(102)(103)는 사이드 미러(331)의 아래바깥쪽에 위치하고 후방 카메라 및 초음파 센서(101)는 번호판 위에 위치한다.
카메라의 영상정보는 각각의 카메라 인터페이스 모듈(111~114)에 의해 MOST 네트워크(220)에 전달된다.
그리고 운전자 앞에 영상처리 모듈(120) 및 유저 인터페이스 모듈(130)이 위치하며, 속도감지 모듈(160)과 충돌 감지 센서(170)는 내부 네트워크 망에 연결되고, 보조 배터리(317)는 차량 후방에 위치한다.
도 4는 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 거리값에 의한 시야각을 산출을 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명에서 시야각을 조절하기 위한 알고리즘에 사용되는 수학식 1에 필요한 정보를 나타낸 것으로, 측면 카메라(410)가 지면(411)을 정면으로 바라보고 있을 때를 0°라고 가정하고 이 기준에서 기울어지는 각도를 θ(415)라고 한다. 이 θ(415)를 구하기 위해서 지면으로부터 카메라의 높이 h(413)와 확보하고자 하는 거리 l(412)을 알아야 한다. h 와 l 값을 이용해 산출된 값에 카메라 화각 θr(414)을 2로 나눈 값을 뺌으로써 실제 카메라의 기울임 각도를 구한다.
도 5는 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 감시 카메라 구성을 나타낸 것으로, 차량의 사방에 위치하는 각 카메라는 렌즈(500)가 그 중심에 위치하고 주위로 강화 재질의 렌즈보호 유리(501)와 보호 덮개(503)가 위치하며, 전선(504)를 통해 제어 신호를 받아 카메라 각도 조절부(502)에 그 각을 달리할 수 있다.
도 6은 본 발명에서 실시간으로 동작하는 각 모듈의 전력 보급 문제를 해결하기 위한 배터리 내부 구성을 나타낸 것으로, 차량에 탑재되어 있는 주 배터리(600)와 차량 후방에 설치하게 될 보조 배터리(601)를 저전압 차단기(602)를 통해 본 발명에 따른 블랙박스 통합 사방 감시 시스템 각 모듈에 연결한다.
주행 시에는 주 배터리(600)를 사용하여 동작이 되는 동시에 충전이 이루어지고, 주차 및 운전자 부재 시에는 우선적으로 보조 배터리(601)로 사용이 전환된다. 그러다가 보조 배터리(601) 전압이 일정 이하로 떨어지면 주 배터리(600)를 사용하게 되며, 이것 또한 일정 전압 이하로 떨어지게 되면 저전압 차단기(602)에 의해 각 모듈로의 전원 공급이 차단된다.
도 7은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 카메라 각도에 따른 시야 범위의 일 예를 나타낸 것으로, 지면에서 측면 카메라(702)(703)에 대해 수직인 선을 가정하여 그것을 0°라고 하고 화각을 임의로 50°라고 가정하고, 카메라(702, 703)의 기울임의 각도가 20°일 때 차체로부터 1m 주변의 시야를 나타내며, 60°일 때는 약 5m, 65°일 때는 약 10m 거리의 주변 시야를 모니터에 나타낼 수 있다.
카메라 기울임 각도는 수학식 1을 이용한 알고리즘에 의해 산출하며 운전자가 직접 거리를 입력하게 되면 카메라가 모터에 의해 원하는 거리에 맞는 각도로 조절된다.
그리고 차량의 속도에 따라서 자동으로 거리가 조절되는데, 속도에 따라 가장 효율적인 시야 거리를 통계적으로 확보하여 수학식 1을 이용한 알고리즘을 통해 주행 시 속도 변화에 따라 시야각을 조절한다.
이하에서 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 8은 자동차에 블랙박스 모듈 및 관련 기능 모듈을 설치하고 전원을 공급하는 시점부터 사고 및 충돌로 인해 영상이 저장되는 순간까지의 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 동작을 나타낸 것이다.
설치와 함께 전원을 공급하면, 모니터를 제외한 상기에 명시된 모든 관련 모듈이 동작을 하게 되며(S801), 주행 여부를 판단하게 된다.(S802)
주행 중일 때는 속도감지 모듈에 의해 차량의 속도 정보를 계산하여(S803) 사방 카메라의 각도를 조절하며(S804), 카메라를 통해 입력받는 영상은 녹화 저장장치에 지속적으로 녹화한다.
만약 사고나 충돌이 발생했을 경우에는(S805) 충돌 시점으로부터 전 후 약 1분의 영상을(S806) 이벤트 저장장치에 저장한다.(S813)
사고나 충돌이 없는 경우에는 디스플레이 출력을 하고(S807), 운전자의 필요에 따라 감시 영상을 따로 녹화 및 저장할 수 있다.(S808)
그리고 차량이 주행 중이지 않은 경우에는 상시 녹화 및 저장 상태 모드로 설정이 되며(S809), 초음파 또는 충돌 감지 센서에 의해 초음파 감지 또는 충돌이 감지되면(S810), 충돌 감지인 경우에는 시점으로부터 전 후 약 1분의 영상을(S812) 이벤트 저장장치에 저장한다.(S813)
그리고 초음파 감지인 경우에는 그 시점이 로그 파일로 기록되어(S811) 이벤트 저장장치에 저장된다.(S813)
도 9는 주행 속도 변화에 따른 영상 데이터를 처리하는 과정을 나타낸 것으로, 운전자가 원하는 주변시야 거리가 추가로 입력되지 않으면 카메라 탐색범위가 자동으로 계산된다.
먼저, MOST 네트워크에 연결된 속도감지 모듈을 이용하여 속도 감지가 되면(S901), 속도별 처리 제어부를 통해 카메라의 각도 범위를 산출한다.
차량의 주행속도가 제 1 기준 속도 예를 들어, 10km를 넘게 되면(S901) 우선적으로 각 카메라의 영상을 정합하여 모니터에 디스플레이 해주는 기능을 제외한 녹화 및 저장 기능이 중단된다.(S902)
그리고 속도별 처리 제어부를 통해 검색되어질 범위가 설정되어 이에 맞게 카메라 각도를 결정하여 조절한다.
차량의 주행속도가 10km를 넘지 않는다면 각 카메라의 시야 각도는 기본적인 근거리 영상을 제공하는 상태로 있게 되며(S914), 정합 영상의 상시 저장 기능이 작동된다.(S915)
그리고 제 2 기준 속도 예를 들어, 20Km이하로 서행하게 되면(S903) 차량 주변의 1m거리만큼 탐색영역이 설정되며(S904) 전 카메라의 각도는 제 1 기준 각도 예를 들면, 20°로 조절된다.(S905)
그리고 제 3 기준 속도 예를 들면, 35Km이하의 속도로 운행하게 되면(S906) 차량으로부터 주변 2m거리만큼 탐색영역이 설정되며(907) 전 카메라의 각도는 제 2 기준 각도 예를 들면, 40°로 변화된다.(S908)
그리고 제 4 기준 속도 예를 들면, 주행속도가 50Km이하 이면(S909), 차량 주변 5m거리만큼 탐색영역이 설정되며(S910) 전 카메라 각도는 제 3 기준 각도 예를 들면, 60°로 조절된다.(S911)
그리고 제 5 기준 속도 예를 들면, 주행속도가 50Km를 초과하면 차량주변 10m거리만큼 탐색영역이 설정되며(S912) 전 카메라 각도는 제 4 기준 각도 65°로 조절된다.(S913)
그리고 이와 같이 기준 속도에 따른 카메라 시야각 기준 각도 설정 이루어진 상태에서의 각 탐색영역은 카메라 제어부를 통해 모니터 디스플레이 모듈내의 저장장치에 상시 녹화 및 저장된다.(S916)
도 10은 본 발명에 따른 MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템에서 주행 중에 운전자가 직접 카메라 각도를 조절하는 과정을 나타낸 것으로, 전체 카메라의 작동 상태에서(S1001), 주행 중에(S1002) 별도의 입력(S1003)이 없으면 도 9의 알고리즘과 같이 각도가 조절되며(S1008), 운전자가 직접 화각을 입력하게 되면(S1004), 수학식 1에 의해 사방 카메라의 각도가 조절(S1006)되어 그 영상이 녹화 및 저장이 된다.(S1007)
본 발명은 MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크 기반의 차량 주변 감시 시스템과 블랙박스의 기능을 통합하여 효율적인 차량용 감시 시스템을 구축할 수 있도록 한 것으로, 차량의 주행 속도에 따라 수동 또는 자동으로 카메라 시야각을 달리하여 모니터링 및 녹화저장할 수 있고, 운전자가 주행 및 주차 중에 발생하는 도난, 주변 범죄 및 사고, 재해 등의 위험으로부터 보호받을 수 있다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100.101.102.103. 카메라 110. 인터페이스 모듈
120. 영상처리모듈 130. 유저 인터페이스모듈
141. 녹화저장장치 142. 이벤트 저장장치
150. 제어부 160. 속도감지모듈
170. 충돌감지센서 180. 배터리 제어부
200. 카메라 및 초음파센서 모듈 220. MOST 네트워크

Claims (8)

  1. 차량의 사방 감시를 위한 시스템에 있어서,
    차량의 전방, 후방, 좌측, 우측에 위치하는 카메라 및 초음파 센서;
    상기 각각의 카메라 및 초음파 센서에 대응하여 구성되는 블랙박스 모듈을 내부에 탑재하고 구성되는 인터페이스 모듈;
    상기 인터페이스 모듈을 통하여 받은 데이터를 디코딩하고 랜더링 및 영상변환 처리를 하여 출력하는 영상처리모듈;
    차량의 사방 감시를 위한 데이터 및 영상의 표시를 위한 디스플레이 모니터, 사방 감시 제어를 위한 데이터를 입력하는 입력 인터페이스, 사방 감시 영상 데이터를 저장하는 녹화 저장장치,이벤트 저장장치를 갖는 유저 인터페이스 모듈;
    차량의 속도 및 충돌을 감지하는 속도감지 모듈,충돌 감지 센서의 감지 신호에 의해 차량 사방 감시 동작을 제어하는 제어부;
    저전압 차단기를 통해 블랙박스 통합 사방 감시 시스템의 각 모듈에 연결되는 차량에 탑재되어 있는 주 배터리와 차량 후방에 설치되는 보조 배터리의 배터리 사용 모드를 차량의 주행, 주차, 배터리 충전 상태에 따라 자동으로 전환하여 전원 공급이 제어되도록 하는 배터리 제어부;를 포함하고 이들 구성 블록들이 MOST 네트워크로 연결되는 것을 특징으로 하는 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라는 차량의 주행 속도에 따라 촬영 각도가 자동으로 제어되거나,
    유저 인터페이스 모듈을 통한 운전자의 입력에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라에서 받은 영상과 영상처리 모듈에 의해 정합된 영상은 녹화 저장장치의 각 파티션에 따로 상시 녹화가 되고,
    상기 초음파 센서에 의해 차량 주변에서 움직임이 감지되면 그 발생 시간을 이벤트 저장장치에 기록하고,
    상기 충돌 감지 센서에 의해 차량에 충격이 감지되면 녹화 저장장치에서 녹화되는 영상들은 그 충격 시점의 전후의 영상이 기준 시간 동안 저장되는 것을 특징으로 하는 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템.
  5. MOST 네트워크 기반 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 시스템에서 차량의 사방 감시를 위한 방법에 있어서,
    주행 여부를 판단하여 주행 중일 때는 속도감지 모듈에 의해 차량의 속도 정보를 계산하여 카메라의 각도를 조절하는 단계;
    상기 카메라를 통해 입력받는 영상을 디스플레이하는 단계;
    상기 주행 중의 디스플레이 상태에서 차량에 충격이 감지되면 그 충격 시점 전후의 영상을 기준 시간 동안 저장하는 단계;
    차량이 주행 중이지 않은 경우에는 상시 녹화 및 저장 상태 모드로 설정이 되어 카메라를 통해 입력받는 영상을 저장하는 단계;를 포함하고,
    상기 차량의 속도 정보를 계산하여 카메라의 각도를 조절하는 단계에서,
    차량의 주행 속도가 기준 속도를 넘지 않으면 각 카메라로부터 받은 영상들이 정합되어 상시 저장되고, 차량의 주행 속도가 상기 기준 속도가 넘으면 상기 카메라로부터 받은 영상들의 저장이 중단된 상태에서 차량의 주행 속도를 기준으로 카메라의 각도 범위를 산출하고, 카메라 각도가 조절되면 각 카메라로부터 받은 영상들이 정합되어 저장되는 것을 특징으로 하는 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 상시 녹화 및 저장 상태 모드에서,
    초음파 또는 충돌 감지 센서에 의해 초음파 감지 또는 충돌이 감지되면,
    충돌 감지인 경우에는 충돌 감지 시점 전후의 영상을 기준 시간 동안 이벤트 저장 장치에 저장하고,
    초음파 감지인 경우에는 그 시점이 로그 파일로 기록되어 이벤트 저장장치에 저장되는 것을 특징으로 하는 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 방법.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 차량의 속도 정보를 계산하여 카메라의 각도를 조절하는 단계에서,
    차량의 주행 속도에 따른 카메라 시야 거리를 정하고,
    Figure 112012028546765-pat00011
    으로 각 카메라의 기울임 각도를 구하고, 여기서,
    Figure 112012028546765-pat00012
    은 시야 거리,
    Figure 112012028546765-pat00013
    는 지면으로부터의 카메라 높이,
    Figure 112012028546765-pat00014
    는 카메라의 기울임 각도(카메라가 땅을 정면으로 바라볼때 0°),
    Figure 112012028546765-pat00015
    은 카메라 화각인 것을 특징으로 하는 MOST 네트워크 기반의 차량용 블랙박스 통합 사방 감시 방법.

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