KR101605551B1

KR101605551B1 - 물체 검출장치 및 그 검출방법

Info

Publication number: KR101605551B1
Application number: KR1020140165261A
Authority: KR
Inventors: 곽미정
Original assignee: 만도헬라일렉트로닉스(주)
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-03-23

Abstract

물체 검출장치 및 그 검출방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치는 차량 주변의 물체를 검출하도록 마련된 복수의 초음파 센서와, 물체를 포함하는 영상을 촬영하는 영상촬영부와, 촬영된 영상을 표시하는 디스플레이부 및 복수의 초음파 센서를 이용하여 각 초음파 센서와 물체 간의 거리를 각각 검출하고, 검출된 물체와의 거리들 중 물체와의 거리가 가까운 복수의 초음파 센서를 선정하며, 선정된 복수의 초음파 센서의 좌표 및 선정된 복수의 초음파 센서와 검출된 물체 사이의 각 거리를 이용하여 검출된 물체의 3차원 위치정보를 산출하고, 산출된 물체의 3차원 위치정보를 영상촬영부를 통해 촬영된 영상에 표시하도록 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

물체 검출장치 및 그 검출방법{APPARATUS OF DETECTING OBJECT AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 물체 검출장치 및 그 검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 센서를 이용하여 물체의 위치를 검출하는 물체 검출장치 및 그 검출방법에 관한 것이다.

일반적으로, 초음파 센서는 초음파를 송신하고 이 초음파가 물체에 반사된 반사파를 수신하여 물체와의 거리를 검출한다.

예를 들면, 차량 후진시 충돌 위험을 줄이기 위해서는 차량 후방에 위치한 장애물이나, 사람 혹은 다른 차량 등의 물체를 검출하여 운전자에게 알려줄 필요가 있다.

따라서, 이러한 초음파 센서를 물체 검출에 사용하는 물체 검출 장치는 차량의 후방에 마련된 여러 개의 초음파 센서를 이용하여 차량 후방에 물체가 있는지를 검출하고, 물체와의 거리에 따라 경고 레벨을 다르게 하여 운전자에게 경고한다.

하지만, 기존에는 단순히 차량과 물체와의 거리가 가까운지 먼지만을 알려줄 뿐, 물체의 정확한 위치를 알려주진 못한다. 즉, 물체가 위치한 구역적인 정보만 알려줄 뿐, 구체적인 물체의 좌표를 알려 주진 못한다.

따라서, 기존에는 운전자가 물체의 정확한 좌표를 알 수 없어 보다 후방에 위치한 물체의 정확한 위치정보를 제공하지 못한다.

대한민국 공개특허공보 제2009-0062179호

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 초음파센서를 이용하여 물체의 높이를 포함한 3차원 위치정보를 검출하여 제공할 수 있는 물체 검출장치 및 그 검출방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량 주변의 물체를 검출하도록 마련된 복수의 초음파 센서; 상기 물체를 포함하는 영상을 촬영하는 영상촬영부; 상기 촬영된 영상을 표시하는 디스플레이부; 및 상기 복수의 초음파 센서를 이용하여 각 초음파 센서와 상기 물체 간의 거리를 각각 검출하고, 상기 검출된 물체와의 거리들 중 상기 물체와의 거리가 가까운 복수의 초음파 센서를 선정하며, 상기 선정된 복수의 초음파 센서의 좌표 및 상기 선정된 복수의 초음파 센서와 상기 검출된 물체 사이의 각 거리를 이용하여 상기 검출된 물체의 3차원 위치정보를 산출하고, 상기 산출된 물체의 3차원 위치정보를 상기 영상촬영부를 통해 촬영된 영상에 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함하는 물체 검출장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 검출된 물체와의 거리들을 기준으로 3개의 초음파 센서를 선정하며, 상기 선정된 3개의 초음파 센서의 좌표를 중심으로 하고 상기 물체와의 거리를 반지름으로 하는 3개의 구 방정식을 산출하며, 상기 산출된 3개의 구 방정식 중에서 임의의 2개의 구 방정식에 의한 2개의 구가 교차하는 원 방정식을 산출하며, 상기 산출된 원 방정식에 의한 원과 나머지 1개의 구 방정식에 의한 구가 만나는 교점 좌표를 산출하며, 상기 복수의 초음파 센서들이 위치한 좌표를 근거로 상기 교점 좌표 중에서 유효한 좌표를 판단하고, 상기 판단된 유효한 좌표를 상기 물체의 3차원 좌표로 판단하고, 상기 판단된 물체의 3차원 좌표를 이용하여 상기 물체의 3차원 위치정보를 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 산출된 교점 좌표 중 상기 차량 외부에 위치한 좌표를 상기 검출된 물체의 좌표로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 영상촬영부를 통해 상기 차량의 전방 또는 영상을 촬영하고, 상기 촬영된 영상 상에 상기 판단된 물체의 3차원 좌표가 표시되도록 영상을 생성하며, 상기 생성된 영상이 표시되도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 차량 주변의 물체를 검출하도록 마련된 복수의 초음파 센서; 및 상기 복수의 초음파 센서를 이용하여 각 초음파 센서와 상기 물체 간의 거리를 각각 검출하고, 상기 검출된 물체와의 거리들 중 상기 물체와의 거리가 가까운 3개의 초음파 센서를 선정하며, 선정된 3개의 초음파 센서의 좌표를 중심으로 하고 상기 물체와의 거리를 반지름으로 하는 3개의 구 방정식을 산출하며, 상기 산출된 3개의 구 방정식 중에서 임의의 2개의 구 방정식에 의한 2개의 구가 교차하는 원 방정식을 산출하며, 상기 산출된 원 방정식에 의한 원과 나머지 1개의 구 방정식에 의한 구가 만나는 교점 좌표를 산출하며, 상기 복수의 초음파 센서들이 위치한 좌표를 근거로 상기 교점 좌표 중에서 유효한 좌표를 판단하고, 상기 판단된 유효한 좌표를 상기 물체의 3차원 좌표로 판단하고, 상기 판단된 물체의 3차원 좌표를 이용하여 상기 물체의 3차원 위치정보를 디스플레이부에 표시하도록 제어하는 제어부를 포함하는 물체 검출장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 차량의 전방과 후방 중 적어도 한 곳의 물체를 검출하도록 마련된 복수의 초음파 센서를 이용하여 각 초음파 센서와 상기 물체 간의 거리를 각각 검출하고, 상기 검출된 물체와의 거리들 중 상기 물체와의 거리가 가까운 3개의 초음파 센서를 선정하고, 상기 선정된 3개의 초음파 센서의 좌표를 중심으로 하고 상기 물체와의 거리를 반지름으로 하는 3개의 구 방정식을 산출하고, 상기 산출된 3개의 구 방정식 중에서 임의의 2개의 구 방정식에 의한 2개의 구가 교차하는 원 방정식을 산출하고, 상기 산출된 원 방정식에 의한 원과 나머지 1개의 구 방정식에 의한 구가 만나는 교점 좌표를 산출하고, 상기 복수의 초음파 센서들이 위치한 좌표를 근거로 상기 교점 좌표 중에서 유효한 좌표를 판단하고, 상기 판단된 유효한 좌표를 상기 물체의 3차원 좌표로 판단하고, 영상촬영부를 통해 상기 물체가 위치한 곳의 영상을 촬영하고, 상기 판단된 물체의 3차원 좌표를 이용하여 상기 물체의 3차원 위치정보를 상기 촬영된 영상에 표시시키는 물체 검출방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 유효한 좌표를 판단하는 것은, 상기 산출된 교점 좌표 중 상기 차량 외부에 위치한 좌표를 상기 검출된 물체의 좌표로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

삭제

본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 초음파센서를 이용하여 물체의 높이를 포함한 3차원 위치정보를 정확히 구할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 물체의 3차원 위치정보를 물체가 포함된 영상 상에 함께 표시시킴으로써 사용자가 물체의 실제 위치를 직관적으로 알 수 있게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예가 따른 물체 검출장치가 장착된 차량에서 후방 물체를 검출하기 위한 초음파 센서의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예가 따른 물체 검출장치가 장착된 차량에서 초음파 센서를 이용하여 차량 후방의 물체 검출 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치의 제어블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치에서 4개의 초음파 센서를 이용하여 물체를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치에서 3차원 좌표계 상의 4개의 초음파 센서의 좌표와 물체와의 거리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치에서 물체와의 거리를 기준으로 선정된 3개의 초음파 센서의 좌표를 각각 중심으로 하고 그 물체와의 거리를 각각 반지름으로 하는 3개의 구 방정식을 이용하여 물체의 좌표를 산출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치에 장착된 차량의 후방에 있는 물체의 3차원 위치정보가 물체가 포함된 후방 영상에 표시된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치에 장착된 차량의 후방에 있는 물체의 3차원 좌표가 물체가 포함된 후방 영상에 표시된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출방법에 대한 제어흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출 장치는 도난 감지를 위해 물체 검출이 필요한 보안 시스템이나 보행자나 장애물 등의 물체 검출이 필요한 차량 등 물체의 3차원 위치정보를 필요로 하는 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의상 차량에 적용된 것을 한정해서 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출 장치는 차량의 전방 또는 후방 중 적어도 하나에 위치한 물체를 검출할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 차량의 후방에 위치한 물체를 검출하는 것에 한정해서 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치는 차량의 전방과 후방 중 적어도 하나에 위치한 물체를 검출할 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의상 차량의 후방에 위치한 물체를 검출하는 것에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예가 따른 물체 검출장치가 장착된 차량에서 후방 물체를 검출하기 위한 초음파 센서의 배치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예가 따른 물체 검출장치가 장착된 차량에서 초음파 센서를 이용하여 차량 후방의 물체 검출 영역을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 물체 검출장치는 차량의 후방에 마련된 4개의 초음파센서(10,11,12,13)를 포함할 수 있다.

이러한 초음파센서들은 차량의 정후방, 좌측 후방, 우측 후방 등 차량 후방의 전영역을 커버 가능하도록 차량의 후방 범퍼(B)에 미리 설정된 거리만큼 이격되게 배치되어 있다.

이러한 초음파센서들은 차량의 후방 범퍼(B)에 미리 설정된 간격으로 설치되지만, 이들이 설치되는 위치는 이에 한정되지 않고 차량의 정후방, 좌측 후방, 우측 후방 등 차량 후방의 전영역을 커버 가능하다면 서로 다른 높이에 균일하지 않는 간격으로 설치되는 것도 가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)에 의해 차량의 정후방, 좌측 후방, 우측 후방 등 차량 후방의 영역을 커버 가능하다.

예를 들면, 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)는 각각의 일정한 검출영역(A1,A2,A3,A4)을 형성한다. 제1 초음파 센서(10)는 차량 진행방향을 기준으로 차량 후방 영역 중 상대적으로 우측 후방 영역(A1)을 검출하도록 배치될 수 있다. 제2 초음파 센서(11) 및 제3 초음파 센서(12)는 차량 진행방향을 기준으로 차량 후방 영역 중 상대적으로 정후방 영역(A2,A3)을 검출하도록 배치될 수 있다. 제4 초음파 센서(13)은 차량 진행방향을 기준으로 차량 후방 영역 중 상대적으로 좌측 후방 영역(A4)을 검출하도록 배치될 수 있다.

제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)는 차량 폭에 비해 비교적 넓은 검출영역을 가지도록 상대적으로 넓은 검출 각도를 가진다. 예를 들어, 이 검출 각도는 45도 일 수 있다.

제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)의 검출영역(A1,A2,A3,A4)는 서로 겹칠 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치의 제어블록도이다.

도 3을 참조하면, 물체 검출장치는 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13), 제어부(20), 디스플레이부(40) 및 경고발생부(50)를 포함한다.

제어부(20)의 입력측에는 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13), 영상촬영부(30)가 전기적으로 연결된다. 따라서, 제어부(20)은 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13), 영상촬영부(30)로부터 측정된 값을 각각 수신하고, 수신된 값을 처리할 수 있다.

또한, 제어부(20)의 출력측에는 디스플레이부(40)와 경고발생부(50)가 전기적으로 연결된다. 따라서, 제어부(20)은 디스플레이부(40)와 경고발생부(50)에 제어신호를 출력하여 디스플레이부(40)와 경고발생부(50)의 제어를 수행할 수 있다.

제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)는 일정 대역의 주파수의 음파를 발신하고 나서, 그 음파가 차량 후방에 위치한 물체에 반사되어 반사파로서 돌아올 때까지의 시간을 측정함으로써 그 물체와의 거리를 검출한다.

즉, 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)는 하우징 내에 마련된 초음파소자를 이용하여 일정 대역의 주파수인 버스트파로 이루어진 초음파 신호를 송신하고, 물체에 의한 반사파를 수신함으로써 물체를 검출한다. 송신파와 수신파의 시간차를 T〔sec〕라고 하고, 차량과 물체와의 거리 L〔m〕라 하며, 음속을 C〔m/sec〕라고 가정하면, 물체와의 거리(L)는 다음 식 [1]과 같이 나타낼 수 있다.

L=(T/2)×C 식 [1]

이와 같이, 초음파 센서에서 초음파 신호가 발신되고 나서 차량 후방에 위치한 물체에 도달한 후 반사되어 다시 초음파 센서로 돌아올 때까지의 시간을 측정함으로써 초음파 센서와 물체와의 거리를 검출할 수 있다. 예를 들어, 차량 후방에 물체가 가까이 있으면 초음파 신호가 반사파로 돌아오는 시간이 짧아지고, 차량 후방에 물체가 멀리 있으면 초음파 신호가 반사파로 돌아오는 시간이 길어지는 것을 이용하여 물체가 초음파 센서로부터 떨어진 거리를 검출할 수 있다.

제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)는 물체와의 거리에 해당하는 검출신호를 제어부(20)에 각각 출력한다,.

영상촬영부(30)는 차량 후방을 촬영하도록 마련된 카메라를 포함한다. 영상촬영부(30)는 차량 후방의 영상을 촬영한다. 영상촬영부(30)는 촬영된 영상 정보를 제어부(20)에 출력한다.

영상촬영부(30)는 입력된 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터 입력되는 전기적 신호를 디지털 영상 데이터로 변환하는 이미지 신호 처리부 등을 포함하여 구성될 수 있다. 이미지 센서는 CCD(Charge-coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 등의 방식을 이용하는 센서를 포함할 수 있다.

디스플레이부(40)는 제어부(20)의 제어신호에 따라 물체의 3차원 위치정보를 표시할 수 있다. 디스플레이부(40)는 화면 상에 후방 범퍼의 중심을 기준으로 물체의 3차원 위치정보를 표시할 수 있다. 디스플레이부(40)는 화면 상의 좌표계에 물체의 3차원 좌표를 표시할 수 있다.

디스플레이부(40)는 차량의 HMI(Human Machine Interface)를 포함할 수 있다. 디스플레이부(40)는 일반적으로 차량에 장착된 내비게이션을 활용할 수 있으며, 추가로 구비되는 다양한 영상표시 장치를 이용할 수 있다.

경고발생부(50)는 차량의 내부 적소에 설치되는 경고램프와 같은 시각적인 구성 또는 부저와 같은 청각적인 구성으로 구현되어 제어부(20)의 제어신호에 따라 경고램프 또는 부저를 작동하여 차량의 후방에 장애물 등의 물체가 소정의 거리 내에 근접해 있음을 운전저에게 경고한다. 부저 및 경고램프는 차량과 물체와의 거리에 따라 경고음 및 램프의 색깔을 다르게 발생시켜 운전자에게 경고할 수 있다.

경고발생부(50)는 청각적인 구성으로 스피커가 이용될 수도 있으며, 이러한 스피커는 차량의 내부에 구비된 카 오디오 시스템의 스피커를 이용하거나 차내의 적소에 별도의 스피커를 마련하여 사용될 수도 있다. 참고로, 디스플레이부(40)과 경고발생부(50)는 통합하여 하나로 구성될 수 있다.

제어부(20)은 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)를 통해 각 초음파 센서(10-13)와 차량 후방의 물체 간의 거리를 각각 검출하고, 검출된 각 물체와의 거리들 중 물체와의 거리가 가까운 3개의 초음파 센서를 선정하며, 선정된 3개의 초음파 센서의 좌표를 중심으로 하고 물체와의 거리를 반지름으로 하는 3개의 구 방정식을 산출하며, 산출된 3개의 구 방정식 중에서 임의의 2개의 구에 만나는 원 방정식을 산출하며, 이 원 방정식에 의해 만들어지는 원과 나머지 1개의 구가 만나는 2개의 교점 좌표를 산출하며, 산출된 2개의 교점 좌표 중 후방 범퍼의 중심을 기준으로 유효한 좌표를 판단하고, 판단된 유효한 좌표를 물체의 좌표로 판단한다.

또한, 제어부(20)는 판단된 물체의 좌표에 따라 후방 범퍼의 중심을 기준으로 한 물체의 3차원 위치를 판단하며, 영상촬영부(30)를 통해 후방 영상을 촬영하며, 촬영된 후방 영상에 물체의 3차원 위치정보가 포함된 후방 영상을 생성하며, 디스플레이부(40)을 통해 물체의 3차원 위치정보가 포함된 후방 영상을 표시시킨다.

상기한 구성을 갖춤으로써 본 발명의 일실시예는 차량 주변에 위치한 물체의 높이를 포함한 3차원 위치정보를 얻을 수 있고, 이 물체의 3차원 위치를 물체가 포함된 촬영한 영상 상에 함께 표시할 수 있어 운전자에게 물체의 3차원 위치를 직관적인으로 제공할 수 있다.

이하에서는 제어부(20)의 작동을 보다 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치에서 4개의 초음파 센서를 이용하여 물체를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 제어부(20)은 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)를 통해 각 초음파 센서별로 차량 후방에 위치한 물체(OB)와의 거리값을 각각 검출한다. 이때, 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)는 제어부(20)의 제어신호에 따라 하나의 주기 동안 미리 설정된 시간간격에 따라 순차적으로 초음파를 각각 송신한다. 예를 들면, 제1 초음파센서(10)에서 먼저 초음파를 송신한 후 일정한 시간간격을 두고 제2 초음파센서(11)에서 초음파를 송신하고, 다시 일정한 시간간격을 두고 제3 초음파센서(12)에서, 이어 제4 초음파센서(13)에서 각각 초음파를 송신한다. 이어, 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)는 각각 송신되어 물체로부터 반사되어오는 초음파를 각각 수신하여 수신신호를 제어부(20)에 출력한다. 이와 같이, 각 초음파센서(10-13)에서 일정한 시간간격으로 초음파를 송신하지만 반사된 초음파의 수신시에는 각 초음파센서(10-13)와 물체(OB) 간의 거리가 다르므로 서로 다른 시간 간격으로 초음파를 수신하게 된다. 이에 따라, 제어부(20)은 각 초음파센서(10-13)의 초음파를 송신하는 송신시간 및 초음파를 수신하는 수신시간을 근거로 하여 해당 초음파 센서와 물체(OB)의 거리값(r1,r2,r3,r4)을 각각 산출한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 물체(OB)가 제1 초음파 센서(10), 제2 초음파 센서(11) 및 제3 초음파 센서(12)의 검출 영역들 중 3개의 초음파 센서 모두에 중첩된 영역에 존재할 경우, 제1 초음파 센서(10)와 물체(OB)의 거리값은 r1, 제2 초음파 센서(11)와 물체(OB)의 거리값은 r2, 제3 초음파 센서(12)와 물체(OB)의 거리값은 r3로 검출될 것이고, 제4 초음파 센서(10)는 검출 영역에 물체(OB)가 존재하지 않으므로, 거리값 r4는 0의 값을 가진다.

제어부(20)은 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)를 통해 해당 초음파 센서와 물체(OB)의 거리값을 각각 검출한 후 검출된 물체(OB)와의 거리값들을 기준으로 물체(OB)와의 거리가 가까운 세 개의 초음파 센서를 선정한다. 도 4의 경우, 제어부(20)은 물체(OB)와의 거리값이 가장 낮은 3개의 초음파 센서인 제1 초음파 센서(10), 제2 초음파 센서(11) 및 제3 초음파 센서(12)를 선정한다(즉, 검출된 물체(OB)와의 거리들 중 물체(OB)와의 거리가 가까운 3개의 초음파 센서인 제1 초음파 센서(10) 내지 제3 초음파 센서(12)를 선정한다).

제어부(20)은 3개의 초음파 센서를 선정한 후 선정된 3개의 초음파 센서를 대상으로 임의의 어느 하나의 초음파 센서가 위치한 좌표를 중심으로 하고 물체(OB)와의 해당 거리값(r)를 반지름으로 하는 제1 구 방정식을 산출하고, 다른 하나의 초음파 센서가 위치한 좌표를 중심으로 하고 물체(OB)와의 거리값(r)를 반지름으로 하는 제2 구 방정식을 산출하며, 나머지 하나의 초음파 센서가 위치한 좌표를 중심으로 하고 물체(OB)와의 거리값(r)를 반지름으로 하는 제3 구 방정식을 산출한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치에서 3차원 좌표계 상의 4개의 초음파 센서의 좌표와 물체와의 거리를 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출장치에서 물체와의 거리를 기준으로 선정된 3개의 초음파 센서의 좌표를 각각 중심으로 하고 그 물체와의 거리를 각각 반지름으로 하는 3개의 구 방정식을 이용하여 물체의 좌표를 산출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 한 쌍의 제1 초음파 센서(10)(S1)와 제2 초음파 센서(11)(S2)가 다른 한 쌍의 제3 초음파 센서(12)(S3)와 제4 초음파 센서(13)(S4)가 후방 범퍼의 중심으로 기준으로 좌우 대칭일 수 있다.

예를 들어, 제1 초음파 센서(S1)의 좌표가 (-x2,-y1,z2)이고, 제2 초음파 센서(S2)의 좌표가 (-x1,0,z1)이며, 제3 초음파 센서(S3)의 좌표가 (x1,0,z1)이며, 제4 초음파 센서(S4)의 좌표가 (x2,y1,z2)이며, 후방에 위치한 물체(OB)의 좌표가 (x,y,z)이라고 가정할 때, xyz 좌표계에서 제1 초음파 센서(S1)가 위치한 좌표 (-x2,-y1,z2)를 중심으로 물체(OB)와의 제1 거리값(r1)를 반지름으로 하는 제1 구 방정식은 다음의 식[2]와 같이 나타낼 수 있다.

식 [2]

또한, 제2 초음파 센서(S2)가 위치한 좌표 (-x1,0,z1)를 중심으로 물체(OB)와의 거리값(r2)를 반지름으로 하는 제2 구 방정식은 다음의 식 [3]과 같이 나타낼 수 있다.

식 [3]

또한, 제3 초음파 센서(S3)가 위치한 좌표 (x1,0,z1)를 중심으로 물체(OB)와의 거리값(r3)를 반지름으로 하는 제3 구 방정식은 다음의 식 [4]와 같이 나타낼 수 있다.

식 [4]

제어부(20)은 3개의 구 방정식을 산출한 후 산출된 3개의 구 방정식에 의해 만들어지는 2개의 교점 좌표를 산출한다.

예를 들면, 제1 구 방정식에 의한 제1 구와 제3 구 방정식에 의한 제3 구가 교차하면, 교차점을 기준으로 원 방정식을 얻을 수 있다. 이 원 방정식은 다음의 식 [5]로 나타낼 수 있다.

식 [5]

ya,za는 yz 평면상의 원의 중심, a는 반지름이다.

이 원 방정식에 의한 원과 제2 구 방정식에 의한 제2 구가 교차하는 2개의 교점좌표 (x,y,z)와 (x′,y′,z′)을 얻을 수 있다. 이 2개의 교점좌표는 차량 외부의 좌표값을 가지는 제1 교점좌표(x,y,z)과, 차량 내부의 좌표값을 가지는 제2 교점좌표(x′,y′,z′)으로 이루어진다.

제어부(20)은 2개의 교점좌표 (x,y,z)와 (x′,y′,z′)를 얻은 후 이 2개의 교점 좌표 (x,y,z)와 (x′,y′,z′) 중 차량 내부에 위치한 교점인 제2 교점좌표(x′,y′,z′)는 무시하고 차량 외부에 위치한 교점인 제1 교점좌표(x,y,z)를 유효한 좌표로 판단한다.

제어부(20)은 2개의 교점좌표 (x,y,z)와 (x′,y′,z′) 중에서 유효한 교점좌표를 판단한 후 판단된 유효한 교점좌표인 제1 교점좌표(x,y,z)를 물체(OB)의 3차원 좌표(x,y,z)로 판단한다.

제어부(20)은 디스플레이부(40)를 제어하여 디스플레이부(40)의 영상의 물체의 3차원 위치정보를 표시시킨다. 이때, 3차원 영상 상에 물체의 3차원 위치정보를 후방 범퍼를 기준으로 물체의 높이, 가로길이, 세로길이 등을 알 수 있도록 표시시킨다(도 8 참조). 또한, 3차원 영상 상에 물체의 3차원 좌표를 표시시킬 수 있다(도 9 참조).

제어부(20)는 물체의 3차원 위치정보를 이용하여 물체의 좌표변화를 근거로 하여 경고발생부(50)의 경고음의 발생주기를 가변시키거나, 후방 범퍼의 중심을 기준으로 한 물체(OB)와의 거리 변화에 따라 경고발생부(50)의 경고음의 발생주기를 가변시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 물체 검출방법에 대한 제어흐름도이다.

도 10을 참조하면, 제어부(20)은 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)를 통해 검출된 물체(OB)와의 거리값을 각각 수신한다(100).

작동모드 100에서 제1 초음파 센서(10) 내지 제4 초음파 센서(13)와 물체(OB)와의 거리값들을 각각 수신한 후 제어부(20)은 수신된 물체(OB)와의 거리값들을 기준으로 물체(OB)와의 거리가 가까운 3개의 초음파 센서를 선정한다(102).

작동모드 102에서 3개의 초음파 센서를 선정한 후 제어부(20)은 선정된 3개의 초음파 센서 각각에 대하여 해당 초음파 센서가 위치한 좌표를 중심으로 하고 물체(OB)와의 거리를 반지름으로 하는 각각의 구 방정식을 산출한다(104).

작동모드 104에서 3개의 구 방정식을 산출한 후 제어부(20)은 산출된 3 개의 구 방정식 중 임의의 2개의 구 방정식에 의한 2개의 구가 교차함에 따라 만들어지는 원 방정식을 산출한다(106).

작동모드 106에서 2개의 구가 교차함에 따라 만들어지는 원 방정식을 산출한 후 제어부(20)는 이 원 방정식에 의한 원과 나머지 1개의 구 방정식에 의한 구가 교차하는 교점 좌표를 산출한다(108). 이때, 교점 좌표는 3차원 좌표이다.

작동모드 108에서 교점 좌표를 산출한 후 제어부(20)은 교점 좌표 중 차량 내부인 좌표는 무시하고 차량 외부인 좌표를 유효한 좌표로 판단한다(110).

작동모드 110에서 유효한 좌표를 판단한 후 제어부(20)은 판단된 유효한 좌표를 물체(OB)의 3차원 좌표로 판단한다(112). 이에 따라, 제어부(20)는 판단된 물체(OB)의 3차원 좌표에 따라 물체(OB)의 3차원 위치정보(높이, 가로거리, 세로거리 등)를 인식한다.

이와 함께 제어부(20)는 영상촬영부(30)를 통해 후방 영상을 촬영한다(114).

작동모드 114에서 차량의 후방 영상을 촬영한 후 물체(OB)의 3차원 좌표에 따라 물체(OB)의 3차원 위치정보가 후방 영상에 함께 표시될 수 있도록 영상 처리를 이용하여 물체(OB)의 3차원 위치정보와 후방 영상을 합성하여 물체(OB)의 3차원 위치정보가 포함된 후방 영상을 생성한다(116).

작동모드 116에서 물체(OB)의 3차원 위치정보가 포함된 후방 영상을 생성한 후 제어부(20)은 디스플레이부(40)을 통해 물체(OB)의 3차원 위치정보가 포함된 후방 영상을 표시시킨다.

이 후 제어부(20)은 미리 설정된 루틴으로 이동한다. 이때, 제어부(20)은 물체(OB)의 3차원 위치 변화를 근거로 하여 경고발생부(50)의 경고음의 발생주기를 가변시킬 수 있다.

10,11,12,13 : 초음파 센서 20 : 제어부
30 : 영상촬영부 40 : 디스플레이부
50 : 경고발생부

Claims

차량 주변의 물체를 검출하도록 마련된 복수의 초음파 센서;
상기 물체를 포함하는 영상을 촬영하는 영상촬영부;
상기 촬영된 영상을 표시하는 디스플레이부; 및
상기 복수의 초음파 센서를 이용하여 각 초음파 센서와 상기 물체 간의 거리를 각각 검출하고, 상기 검출된 물체와의 거리들 중 상기 물체와의 거리가 가까운 복수의 초음파 센서를 선정하며, 상기 선정된 복수의 초음파 센서의 좌표 및 상기 선정된 복수의 초음파 센서와 상기 검출된 물체 사이의 각 거리를 이용하여 상기 검출된 물체의 3차원 위치정보를 산출하고, 상기 산출된 물체의 3차원 위치정보를 상기 영상촬영부를 통해 촬영된 영상에 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함하는 물체 검출장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 검출된 물체와의 거리들을 기준으로 3개의 초음파 센서를 선정하며, 상기 선정된 3개의 초음파 센서의 좌표를 중심으로 하고 상기 물체와의 거리를 반지름으로 하는 3개의 구 방정식을 산출하며, 상기 산출된 3개의 구 방정식 중에서 임의의 2개의 구 방정식에 의한 2개의 구가 교차하는 원 방정식을 산출하며, 상기 산출된 원 방정식에 의한 원과 나머지 1개의 구 방정식에 의한 구가 만나는 교점 좌표를 산출하며, 상기 복수의 초음파 센서들이 위치한 좌표를 근거로 상기 교점 좌표 중에서 유효한 좌표를 판단하고, 상기 판단된 유효한 좌표를 상기 물체의 3차원 좌표로 판단하고, 상기 판단된 물체의 3차원 좌표를 이용하여 상기 물체의 3차원 위치정보를 표시하도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 하는 물체 검출장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 산출된 교점 좌표 중 상기 차량 외부에 위치한 좌표를 상기 검출된 물체의 좌표로 판단하는 것을 특징으로 하는 물체 검출장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 영상촬영부를 통해 상기 차량의 전방 또는 후방 영상을 촬영하고, 상기 촬영된 영상 상에 상기 판단된 물체의 3차원 좌표가 표시되도록 영상을 생성하며, 상기 생성된 영상이 표시되도록 상기 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 하는 물체 검출장치.
차량 주변의 물체를 검출하도록 마련된 복수의 초음파 센서; 및
상기 복수의 초음파 센서를 이용하여 각 초음파 센서와 상기 물체 간의 거리를 각각 검출하고, 상기 검출된 물체와의 거리들 중 상기 물체와의 거리가 가까운 3개의 초음파 센서를 선정하며, 선정된 3개의 초음파 센서의 좌표를 중심으로 하고 상기 물체와의 거리를 반지름으로 하는 3개의 구 방정식을 산출하며, 상기 산출된 3개의 구 방정식 중에서 임의의 2개의 구 방정식에 의한 2개의 구가 교차하는 원 방정식을 산출하며, 상기 산출된 원 방정식에 의한 원과 나머지 1개의 구 방정식에 의한 구가 만나는 교점 좌표를 산출하며, 상기 복수의 초음파 센서들이 위치한 좌표를 근거로 상기 교점 좌표 중에서 유효한 좌표를 판단하고, 상기 판단된 유효한 좌표를 상기 물체의 3차원 좌표로 판단하고, 상기 판단된 물체의 3차원 좌표를 이용하여 상기 물체의 3차원 위치정보를 디스플레이부에 표시하도록 제어하는 제어부를 포함하는 물체 검출장치.
차량의 전방과 후방 중 적어도 한 곳의 물체를 검출하도록 마련된 복수의 초음파 센서를 이용하여 각 초음파 센서와 상기 물체 간의 거리를 각각 검출하고,
상기 검출된 물체와의 거리들 중 상기 물체와의 거리가 가까운 3개의 초음파 센서를 선정하고,
상기 선정된 3개의 초음파 센서의 좌표를 중심으로 하고 상기 물체와의 거리를 반지름으로 하는 3개의 구 방정식을 산출하고,
상기 산출된 3개의 구 방정식 중에서 임의의 2개의 구 방정식에 의한 2개의 구가 교차하는 원 방정식을 산출하고,
상기 산출된 원 방정식에 의한 원과 나머지 1개의 구 방정식에 의한 구가 만나는 교점 좌표를 산출하고,
상기 복수의 초음파 센서들이 위치한 좌표를 근거로 상기 교점 좌표 중에서 유효한 좌표를 판단하고,
상기 판단된 유효한 좌표를 상기 물체의 3차원 좌표로 판단하고,
영상촬영부를 통해 상기 물체가 위치한 곳의 영상을 촬영하고,
상기 판단된 물체의 3차원 좌표를 이용하여 상기 물체의 3차원 위치정보를 상기 촬영된 영상에 표시시키는 물체 검출방법.
제6항에 있어서,
상기 유효한 좌표를 판단하는 것은, 상기 산출된 교점 좌표 중 상기 차량 외부에 위치한 좌표를 상기 검출된 물체의 좌표로 판단하는 것을 특징으로 하는 물체 검출방법.
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