KR101490909B1 - 차량용 영상 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

영상 처리 장치가 영상을 처리하기 위하여, 생성된 제어 신호에 따라 조명을 인식 대상인 물체에 조사하면 제1 영상을 획득하고, 제어 신호에 따라 물체로의 조명 조사를 오프한 후 제2 영상을 획득한다. 제1 영상 및 제2 영상을 토대로 전경 영상을 획득하고, 획득한 전경 영상으로부터 물체에 대한 제스처를 인식한다.

Description

차량용 영상 처리 장치 및 방법{Apparatus and method for image processing of vehicle}

본 발명은 차량용 영상 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

차량에서 운전자의 제스처나 운전자 모니터링 등 영상 처리를 통해 영상을 인식하면, 영상에서 전경, 손, 얼굴 또는 물체와 같은 인식 대상 이외의 배경을 제거하는 작업이 필요하다. 영상에서 배경을 제거하면 인식 대상만 모니터링할 수 있어 인식 성능을 확보할 수 있기 때문이다.

이와 같이 영상으로부터의 배경 제거는 영상 인식에 있어 중요한 과정이지만, 배경의 밝기, 색깔, 텍스쳐 등에 의해, 검출하고자 하는 물체와 배경의 분리가 어렵다는 문제가 있다. 또한, 배경을 순수한 영상 처리 기법만으로 제거하기 위해서는 많은 시스템 리소스가 필요하며, 시스템 구성시 많은 비용이 요구되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 복잡한 영상 처리 없이 전경을 추출하는 차량용 영상 처리 장치 및 방법을 제공한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 영상을 처리하는 장치는,

외부로부터 입력되는 제어 신호를 토대로 인식 대상인 물체로 조명을 조사하거나 조명을 오프하는 조명부; 상기 조명부에 연결되며, 상기 조명부에서 조사한 조명이 상기 물체에 퍼지도록 하는 제1 산광기; 상기 조명부에서 조사되는 조명이 온(On)인 상태에서 상기 물체에 대한 제1 영상을 수집하고, 상기 조명부의 조명이 오프(Off)된 상태에서 상기 물체에 대한 제2 영상을 수집하는 영상 수집부; 및 상기 제1 영상에서 상기 제2 영상의 이미지를 뺀 전경 영상을 획득하여 상기 물체의 제스처를 인식하는 영상 처리부를 포함한다.

상기 영상 처리 장치는 상기 영상 수집부에 설치되며 상기 조명부에서 조사된 조명이 상기 물체에 반사되면 이를 수신하여, 상기 영상 수집부의 인식 영역 밖에 있는 영상을 제거하는 제2 산광기; 및 상기 영상 수집부와 상기 제2 산광기 사이에 설치되며, 상기 제2 산광기를 통해 떨어진 영상의 선명도를 높여주는 필터를 포함할 수 있다.

상기 영상 처리 장치는 상기 영상 처리부로부터 생성된 제어 신호를 토대로 상기 조명부에서 조사되는 조명이 온 상태가 되거나 오프 상태가 되도록 제어하는 조명 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 영상 처리 장치가 영상을 처리하는 방법은,

생성된 제어 신호에 따라 조명을 인식 대상인 물체에 조사하는 단계; 상기 물체에 조명이 조사되면 상기 물체에 대한 제1 영상을 획득하는 단계; 상기 제어 신호에 따라 상기 물체로의 조명 조사를 오프하고, 상기 물체에 대한 제2 영상을 획득하는 단계; 상기 제1 영상 및 제2 영상을 토대로 전경 영상을 획득하는 단계; 및 상기 획득한 전경 영상으로부터 상기 물체에 대한 제스처를 인식하는 단계를 포함한다.

상기 전경 영상을 획득하는 단계는, 상기 제1 영상에서 상기 제2 영상의 이미지를 제거하여 상기 전경 영상을 획득할 수 있다.

본 발명에 따르면 저가의 재료비와 간단한 구성으로, 차량 내에서 복잡한 영상 처리 절차를 거치지 않고도 깨끗한 전경을 얻을 수 있다.

또한, 프로세싱 파워를 줄일 수 있으므로 저가의 프로세서로 대체할 수 있으며, 배경을 효과적으로 제거할 수 있어 인식 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 영상 인식 과정을 나타낸 예시도이다.
도 2는 또 다른 일반적인 영상 인식 과정을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 장치의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배경 영상이 제거된 예시도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 영상 처리 장치 및 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 실시예에 대해 설명하기에 앞서, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 일반적인 영상 인식 과정에 대해 먼저 설명한다.

도 1은 일반적인 영상 인식 과정을 나타낸 예시도이고, 도 2는 또 다른 일반적인 영상 인식 과정을 나타낸 예시도이다.

먼저, 도 1은 일반 2D 카메라를 이용하여 영상을 인식하는 과정에 대해 나타낸 예시도이다.

도 1의 (a)에 나타난 바와 같이 일반 2D 카메라로 촬영된 영상이 취득되면, 도 1의 (b)와 같이 영상으로부터 배경 영상을 제거하여 도 1의 (c)와 같이 전경 영상만을 추출하기 위해, 다음 두 가지 방법이 이용될 수 있다. 첫 번째는 입력 영상에서 픽셀 간 정보(예를 들어, 밝기 또는 색상 등)를 이용하여 배경 영상을 제거하는 방법을 이용하는 것이고, 두 번째는 영상이 촬영되는 환경을 제한하는 방법(예를 들어, 스튜디오 내에서 촬영하거나 암막을 설치하는 등)을 사용하는 것이다.

픽셀 간 정보를 이용하는 방법으로 배경 영상을 제거할 경우, 계산량이 많아져 고가의 프로세서를 사용해야 하며, 픽셀 간 특징에 따라 배경이 정확하게 분리되지 않을 수 있다. 만약 환경을 제한하여 촬영하는 경우라면, 배경 영상을 깨끗하게 제거할 수는 있지만, 환경적인 제한이 커서 실외 또는 차량 환경에 적용하기 쉽지 않다는 문제가 있다.

또 다른 일반적인 영상 인식 과정을 나타낸 도 2는 3D 카메라를 이용한 영상 인식 과정을 나타낸 것이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 3D 카메라를 이용하면 도 2의 (a)와 같이 깊이 맵(Depth Map)을 얻을 수 있기 때문에 쉽게 배경을 제거할 수 있다는 장점이 있다. 즉, (a)와 같이 3D 카메라로 사물을 촬영할 경우, 거리가 가까울수록 밝고 멀수록 어둡게 표시되는 깊이 맵을 얻게 된다. (a)의 붉은 선 부분의 깊이 맵을 그래프로 표시하면 (b)에 나타낸 바와 같이 표시할 수 있다. 이때, 왼손과 오른손의 깊이 영역만으로 영상을 필터링하면, (c)에 나타낸 바와 같이 손이 있는 부근의 깊이를 가진 영역만 취득할 수 있다.

그러나, 스테레오 카메라의 경우 깊이 맵을 얻기 위해서는 많은 연산이 필요하다. 또한 키넥트 또는 TOF 카메라의 경우 깊이 맵을 얻는데 별도의 연산은 필요하지 않지만, 3D 카메라가 고가이므로, 시스템 구성이 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 산광기(diffuser)를 이용하여 영상 처리 장치를 구성하고, 이를 이용하여 영상 처리하는 방법에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 장치의 구조도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 장치(100)는 영상 처리부(110), 조명 제어부(150), 영상 수집부(120), 필터(130), 제1 산광기(170), 제2 산광기(140) 및 조명부(160)를 포함한다.

조명 제어부(150)는 이후 설명할 조명부(160)에서 조명이 ON/OFF되는 것을 제어한다. 본 발명의 실시예에서는 조명 제어부(150)에서 조명부(160)를 제어하는 신호를 영상 처리부(110)로부터 수신하는 것을 예로 하여 설명하나 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 즉, 영상 처리부(110)로부터 영상 수집부(120)가 영상을 수집하기 위해 상태가 활성 상태가 된 후 임의의 시점에 조명이 조사되도록 설정된 정보, 그리고 조명이 조사된 뒤 미리 설정한 시간이 지난 다음에 조명이 OFF 되도록 설정 정보를 포함하는 제어 신호를 수신하면, 이를 토대로 조명부(160)를 제어한다.

영상 수집부(120)는 조명이 조사된 상태에서 물체의 제1 영상을 수집하고, 조명이 OFF된 상태에서 동일한 물체의 제2 영상을 수집한다. 여기서 영상 수집부(120)는 2D 카메라를 이용하는 것을 예로 하여 설명하며, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

필터(130)는 영상 수집부(120)와 이후 설명할 제2 산광기(140)의 사이에 위치하며, 제2 산광기(140)를 통과하여 선명도가 떨어진 물체의 선명도를 선명하게 높여주어 출력한다. 즉, 영상 수집부(120)에 제2 산광기(140)가 장착되면 영상의 선명도가 떨어지며, 멀리 있는 물체일수록 선명도가 많이 떨어진다. 이러한 특성을 강화하기 위해 영상 수집부(120)에 필터(130)를 위치시킨다. 필터(130)는 여러 종류의 필터가 사용될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 필터로 한정하여 설명하지 않는다.

제2 산광기(140)는 영상 수집부(120) 측에 설치되며, 필터(130)에 가까이 설치된다. 그리고 이후 설명할 조명부(160)에서 조사된 조명이 인식 대상에 맞고 반사되면 이를 수신하여 인식 영역 밖에 있는 영상은 블러되어 제거한다.

영상 처리부(110)는 영상 수집부(120)가 동작하는 것을 확인한 후, 제어 신호를 생성하여 조명 제어부(150)로 전달한다. 여기서 영상 수집부(120)의 동작 여부를 확인하는 것은 여러 방법이 있을 수 있으므로, 어느 하나의 방법으로 한정하여 설명하지 않는다.

그리고 영상 처리부(110)는 영상 수집부(120)가 수집한 선명도가 개선된 영상을 처리하여 물체에 대한 영상을 인식하거나 제스처 인식을 수행한다. 즉, 조명부(160)가 조사된 상태에서 획득한 제1 영상으로부터 조명이 OFF된 상태에서 획득한 제2 영상의 이미지를 뺀 전경 영상 즉, 물체를 획득한다. 그리고 획득한 전경 영상으로부터 영상을 인식하거나 물체의 제스처를 인식한다.

제1 산광기(170)는 이후 설명할 조명부(160)에 장착되며, 조명부(160)에서 발광되는 조명이 골고루 인식 대상에 퍼지도록 한다. 즉, 제1 산광기(170)는 광선의 확산 효과를 증가시킨다. 이는 조명부(160)에서 조사되는 조명은 직선 형태 또는 폭이 좁은 원뿔의 형태로 조사되는데, 이런 경우 특정 영역만 조명이 비치게 된다. 따라서, 영상 수집부(120)가 인식하는 인식 영역이 좁아지고 이미지의 품질이 떨어지게 되기 때문에, 조명부(160)에서 조사하는 조명이 물체에 골고루 퍼지도록 하기 위하여 제1 산광기(170)를 조명부(160)에 장착하여 이용한다.

조명부(160)는 영상 처리 장치(100)에서 물체를 인식하기 위해 물체로 조명을 조사한다. 그리고 조명 제어부(150)의 제어에 의해 일정 시간이 지난 후 조명의 상태는 OFF가 된다. 본 발명의 실시예에서는 조명부(160)로 적외선 조명이 사용되는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

이상에서 설명한 영상 처리 장치(100)를 구현한 예에 대해 도 4를 참조로 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 장치의 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 영상 처리부(110)에 영상 수집부(120)인 2D 카메라와 조명 제어부(150)가 연결되어 있고, 조명 제어부(150)에는 적외선 조명인 조명부(160)가 연결되어 있다. 조명부(160)는 물체로 적외선을 조명하는데, 이때 조명부(160)는 제1 산광기(170)가 장착되어 있어 적외선 조명이 물체에 골고루 퍼질 수 있도록 한다.

그리고, 영상 수집부(120)는 물체에 맞고 반사되는 조명에 의한 영상을 수집하는데, 영상 수집부(120)에 장착된 필터(130)와 제2 산광기(140)를 통해 선명도가 높고 인식 영역 밖에 있는 영상은 블러된 영상만을 수집할 수 있다.

이상 도 3 및 도 4에서 설명한 영상 처리 장치(100)를 통해 복잡한 영상 처리 없이 광학적으로 전경을 추출하는 영상 처리 방법에 대해 도 5를 참고로 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 방법에 대한 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 영상 처리부(110)가 영상 수집부(120)의 동작을 확인하면(S100), 조명부(160)에 대한제어 신호를 생성하여 전달한다. 조명부(160)는 조명 제어부(150)의 제어에 따라 조명을 조사하고(S110), 영상 수집부(120)는 조명이 조사된 물체로부터 제1 영상을 획득한다(S120).

이때, 조명부(160)에 제1 산광기(170)가 장착되어 있어 조명부(160)로부터 조사되는 조명이 물체에 골고루 퍼질 수 있도록 제어한다. 그리고, 영상 수집부(120)에 제2 산광기(140)와 필터(130)가 장착되어 있어, 영상 수집부(120)가 선명한 영상을 획득할 수 있도록 한다.

영상 수집부(120)가 S120 단계를 통해 제1 영상을 획득한 후, 조명부(160)는 조명 제어부(150)의 제어에 따라 S110 단계에서 조사하던 조명을 OFF한다(S130). 그리고 영상 수집부(120)는 조명이 OFF된 상태에서 물체에 대한 제2 영상을 획득한다(S140).

영상 처리부(110)는 영상 수집부(120)가 S120 단계 및 S140 단계에서 각각 획득한 제1 영상 및 제2 영상을 처리하여 전경 영상을 획득하고(S150), 획득한 전경 영상으로부터 영상을 인식하거나 물체의 제스처를 인식하여 해당 물체 또는 제스처에 대한 대응을 하도록 한다(S160).

여기서 S160 단계에서 배경 영상이 제거된 전경 영상 획득 방법에 대해 도 6을 참조로 하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배경 영상이 제거된 예시도이다.

조명부(160)가 조명 제어부(150)의 제어에 따라 조명을 조사하면, 영상 수집부(120)는 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같은 제1 영상을 수집한다. 그리고 조명부(160)가 오프(OFF)되면 영상 수집부(120)는 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같은 제2 영상을 수집한다. 제1 영상에는 물체와 배경이 모두 포함되어 있는 상태이고, 제2 영상에서는 획득하고자 하는 물체에 대한 이미지만 빠지고 배경만 포함된다.

산광기(140, 170)를 이용하면 물체 인식을 위해 설치된 조명부(160)의 조사 영역과 영상 수집부(120)의 입력 영역의 외부에 있는 대부분의 배경 물체는 제거되거나 선명도가 떨어지기 때문에 자연스럽게 배경이 제거되는 효과가 나타난다. 그러나, 실내 환경에 있는 조명이나 자체적으로 조명을 발광하는 물체는 영상 수집부(120)에 그대로 입력되어 노이즈로 작용된다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 조명 제어부(150)를 설치하여 영상 수집부(120)가 영상을 촬영하여 획득할 때 조명의 발광 타이밍을 조절할 수 있도록 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 홀수 번째 영상을 촬영할 때에는 조명을 켜고(On) 촬영하여 제1 영상을 취득하고, 짝수 번째 영상을 촬영할 때에는 조명을 끈 상태로(Off) 촬영하여 제2 영상을 취득한다.

그리고 영상 처리부(110)는 제1 영상에서 제2 영상의 이미지를 빼 차영상을 구하는데, 이는 실제 내부 조명에 의해 발생하는 반사 영상만을 구할 수 있게 된다. 이렇게 구해진 차영상에는 도 6의 (c)와 같이 외부 노이즈가 제거되고 전경 영상 즉, 물체에 대한 영상만 남는다. 이후 영상 처리부(110)는 전경 영상을 분석하여 전경의 특징점을 얻고, 이를 이용하여 영상을 인식하거나 제스처를 인식한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (8)

  1. 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    외부로부터 입력되는 제어 신호를 토대로 인식 대상인 물체로 조명을 조사하거나 조명을 오프하는 조명부;
    상기 조명부에 연결되며, 상기 조명부에서 조사한 조명이 상기 물체에 퍼지도록 하는 제1 산광기;
    상기 조명부에서 조사되는 조명이 온(On)인 상태에서 상기 물체에 대한 제1 영상을 수집하고, 상기 조명부의 조명이 오프(Off)된 상태에서 상기 물체에 대한 제2 영상을 수집하는 영상 수집부;
    상기 제1 영상에서 상기 제2 영상의 이미지를 뺀 전경 영상을 획득하여 상기 물체의 제스처를 인식하는 영상 처리부;
    상기 영상 수집부에 설치되며 상기 조명부에서 조사된 조명이 상기 물체에 반사되면 이를 수신하여, 상기 영상 수집부의 인식 영역 밖에 있는 영상을 제거하는 제2 산광기; 및
    상기 영상 수집부와 상기 제2 산광기 사이에 설치되며, 상기 제2 산광기를 통해 떨어진 영상의 선명도를 높여주는 필터
    를 포함하는 영상 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부로부터 생성된 제어 신호를 토대로 상기 조명부에서 조사되는 조명이 온 상태가 되거나 오프 상태가 되도록 제어하는 조명 제어부
    를 더 포함하는 영상 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조명부는 적외선 조명이고, 상기 필터는 적외선 필터인 영상 처리 장치.
  5. 영상 처리 장치가 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    생성된 제어 신호에 따라 조명을 인식 대상인 물체에 조사하는 단계;
    상기 물체에 조명이 조사되면 상기 물체에 대한 제1 영상--여기서 제1 영상은 상기 물체와 배경에 대한 이미지가 포함되어 있는 영상임--을 획득하는 단계;
    상기 제어 신호에 따라 상기 물체로의 조명 조사를 오프하고, 상기 물체에 대한 제2 영상을 획득하는 단계;
    상기 제1 영상 및 제2 영상--여기서 상기 제2 영상은 상기 물체에 대한 이미지만 포함되어 있는 영상임--을 토대로 전경 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 획득한 전경 영상으로부터 상기 물체에 대한 제스처를 인식하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조사하는 단계 이전에,
    조명 조사를 제어하는 제어 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전경 영상을 획득하는 단계는,
    상기 제1 영상에서 상기 제2 영상의 이미지를 제거하여 상기 전경 영상을 획득하는 영상 처리 방법.
  8. 삭제
KR20130053010A 2013-05-10 2013-05-10 차량용 영상 처리 장치 및 방법 KR101490909B1 (ko)

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