KR101663292B1 - 주차 보조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 주차 보조 장치는 차량에 설치된 복수의 영상 센서로부터 영상을 획득하는 영상 획득부, 상기 획득된 각 영상을 역-원근 변환(inverse perspective transform)하는 역-원근 변환부, 상기 획득된 각 영상을 이용하여 차량에 대한 에고 모션(ego-motion)을 추정하는 에고 모션 추정부, 상기 역-원근 변환과 에고 모션 추정 결과에 근거하여 로드 마킹(road marking) 및 장애물 중 하나 이상을 포함하는 주차 보조 영상를 생성하는 주차 보조 영상 생성부 및 상기 주차 보조 영상에서 주차 가능 공간을 인식하고 상기 주차 가능 공간에 대한 상기 차량의 상대적인 위치를 계산하여, 상기 주차 가능 공간에 대한 상기 차량의 예측 이동 경로를 표시하는 주차 보조 정보 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

주차 보조 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR PARKING ASSIST SYSTEM}
본 발명은 주차 보조 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 진행 방향에 위치하는 장애물의 정보와 장애물에 대한 차량의 상대적 위치 정보를 제공함으로써 운전자의 주차 과정이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 주차 보조 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량이 실생활에서 차지하는 부분이 점점 많아지게 됨에 따라 운전자의 편의를 돕기 위한 각종 제어 시스템이 개발되고 있다.
특히, 최근 들어서는 차량의 주차시 차량의 전후방에 설치된 초음파 센서 및 영상 센서 등을 통해 감지된 물체에 대한 정보를 기초하여 운전자의 조작이 아닌 차량 ECU의 조작에 의해서 차량이 제어되도록 함으로써 주차가 이루어질 수 있도록 하는 기술들이 개발되고 있으며, 그러한 기술들 중 일부는 실제 차량에 적용되고 있는 실정이다.
그러한 일환으로 전술한 바와 같이 자동차에 탑재되는 각종의 IT 장비들을 이용한 주차보조시스템(PAS, Parking Assist System)에 대한 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
전술한 주차보조시스템에 대한 연구 개발은 장기적인 관점에서는 무인주차 및 자율주행이 가능한 차량의 개발로 연결될 수 있기에 대부분의 자동차 메이커 뿐만 아니라 자동차 부품업체, IT 관련 기업, IT 관련 연구소 등에서도 활발한 연구개발이 이루어지고 있다.
이와 같은 종래의 주차보조시스템의 예로 차량에 설치된 카메라를 이용하여 주차 영역을 탐색하여 주차 영역이 비어 있는지를 확인하고, 확인결과 주차 영역이 비어 있는 경우에는 주차 라인의 모서리를 검출하고, 거리를 감지할 수 있는 초음파 센서를 이용하여 모서리의 좌표를 획득한 후 주차공간과 차량의 크기를 비교하여 주차 가능한지 여부를 파악한 후 관련 정보를 차량 내부에 설치된 모니터에 디스플레이하는 기술이 적용되고 있다.
그러나 여전히 초음파 센서와 영상 센서를 통해 감지되는 정보만을 단순히 활용할 경우에는 차량 주변에 존재하는 장애물을 충분하게 인식하지 못함으로써 운전자가 만족할만한 주차 보조를 수행하지 못하는 한계점이 존재하였다.
대한민국 특허청 공개특허 10-2014-0140544호 (2012.12.31) 대한민국 특허청 공개특허 10-2012-0035122호 (2012.04.13) 대한민국 특허청 등록공보 10-0861543호 (2008.09.26)
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량의 진행 방향에 위치하는 장애물의 정보와 장애물에 대한 차량의 상대적 위치 정보를 제공함으로써 운전자의 주차 과정이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 주차 보조 장치 및 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주차 보조 장치는 차량에 설치된 복수의 영상 센서로부터 영상을 획득하는 영상 획득부; 획득된 각 영상을 역-원근 변환(inverse perspective transform)하는 역-원근 변환부; 획득된 각 영상을 이용하여 차량에 대한 에고 모션(ego-motion)을 추정하는 에고 모션 추정부; 역-원근 변환과 에고 모션 추정 결과에 근거하여 로드 마킹(road marking) 및 장애물 중 하나 이상을 포함하는 주차 보조 영상를 생성하는 주차 보조 영상 생성부; 및 주차 보조 영상에서 주차 가능 공간을 인식하고 주차 가능 공간에 대한 차량의 상대적인 위치를 계산하여, 주차 가능 공간에 대한 차량의 예측 이동 경로를 표시하는 주차 보조 정보 표시부; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주차 보조 장치에서 영상 센서는 차량과 동일한 좌표축을 가지도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주차 보조 장치에서 영상 획득부는 각 영상 센서로부터 특정 시간 간격으로 동기화된 영상을 획득하도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주차 보조 장치에서 에고 모션 추정부는 획득된 영상에서 이전 영상 프레임과 이후 영상 프레임의 차이를 비교하여 차량의 자세와 위치를 인식하고 예측 이동 경로를 추정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주차 보조 장치에서 주차 보조 영상 생성부는 차량 및 차량의 주변을 위에서 내려다 보는 탑 뷰(top view) 형태의 주차 보조 영상을 생성하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주차 보조 장치에서 주차 보조 정보 표시부는 주차 보조 영상 내의 장애물 및 주차 가능 공간 중 하나 이상을 특정 색상으로 표시하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주차 보조 장치에서 주차 보조 정보 표시부는 예측 이동 경로를 기준으로 특정 범위 내에 위치한 장애물을 상기 특정 색상 및 알람 중 하나 이상으로 표시하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주차 보조 장치에서 주차 보조 정보 표시부는 초음파 센서로부터 센싱된 정보를 더 포함하여 상기 장애물을 인식하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주차 보조 방법은 (a) 차량에 설치된 복수의 영상 센서로부터 영상을 획득하는 단계; (b) 획득된 각 영상을 역-원근 변환(inverse perspective transform)하는 단계; (c) 획득된 각 영상을 이용하여 차량에 대한 에고 모션(ego-motion)을 추정하는 단계; (d) 역-원근 변환과 에고 모션 추정 결과에 근거하여 로드 마킹(road marking) 및 장애물 중 하나 이상을 포함하는 주차 보조 영상를 생성하는 단계; 및 (e) 주차 보조 영상에서 주차 가능 공간을 인식하고 주차 가능 공간에 대한 차량의 상대적인 위치를 계산하여, 주차 가능 공간에 대한 상기 차량의 예측 이동 경로를 표시하는 단계; 를 포함하는 단계로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주차 보조 방법에서 (c) 단계는 획득된 영상에서 이전 영상 프레임과 이후 영상 프레임의 차이를 비교하여 차량의 자세와 위치를 인식하고 예측 이동 경로를 추정하도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 주차 보조 방법에서 (e) 단계는 초음파 센서로부터 센싱된 정보를 더 포함하여 상기 장애물을 인식하며, 예측 이동 경로를 기준으로 특정 범위 내에 위치한 장애물을 특정 색상 및 알람 중 하나 이상으로 표시하도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주차 가능 공간으로 차량이 진입 시 차량의 진행 방향에 위치하는 장애물의 정보와 상기 장애물에 대한 차량의 상대적 위치 정보를 제공함으로써 운전자가 용이하게 주차할 수 있도록 보조할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 보조 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 보조 과정을 도시한 흐름도.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 주차 보조 장치 및 방법에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 보조 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주차 보조 장치(100)는 영상 획득부(110), 역-원근 변환부(120), 에고 모션 추정부(130), 주차 보조 영상 생성부(140) 및 주차 보조 정보 표시부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 주차 보조 장치(100)에서 영상 획득부(110)는 차량의 전방(front), 후방(rear), 좌측(left) 및 우측(right) 등에 각각 설치된 영상 센서를 포함할 수 있으며 특정 시간 간격으로 영상을 동시에 획득할 수 있다.
여기서, 각각의 영상 센서는 차량과 동일한 좌표축을 가질 수 있도록 설치될 수 있으며, 각 영상 센서들로부터 수신되는 영상들은 특정 시간 간격으로 동기화되도록 제어될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 주차 보조 장치(100)에서 각 영상 센서가 설치된 차량의 주변에 위치하는 장애물을 감지하기 위한 복수의 초음파 센서가 설치될 수 있다.
한편, 역-원근 변환부(120)는 원근 효과를 가지는 영상에 대한 역-원근 변환(inverse perspective transform)을 수행하여 원근 효과를 제거할 수 있다.
이는, 각 영상 센서로부터 수신되는 영상은 원근 효과를 가지고 있으므로 주차 가능 공간(주차 슬롯)과 장애물, 그리고 그에 대한 차량의 상대적 위치가 직관적으로 파악되기 어렵기 때문이다.
역-원근 변환부(120)에 의해 원근 효과가 제거된 동기화된 영상들은 후술하는 주차 보조 영상(차량 및 차량의 주변을 위에서 내려다 보는 것과 같은 탑 뷰(top view) 영상)을 구성하게 되며, 운전자는 주차 보조 영상을 통해서 주차 가능 공간과 장애물, 그리고 그에 대한 차량의 상대적 위치를 직관적으로 파악할 수 있다.
한편, 에고 모션 추정부(130)는 영상 획득부(110)에 의해 획득된 영상 프레임들 간 차이들(예를 들어, 각 오브젝트의 특징점 등)을 비교함으로써 차량의 자세와 위치를 인식하고 차량의 예측 이동 경로를 추정할 수 있다.
이를 위해, 에고 모션 추정부(130)는 에고 모션 파라미터를 결정할 수 있으며, 에고 모션 파라미터는 차량의 이동 거리 및 이동의 수평 및 수직 경로인 방향, 그리고 차량의 회전 각도를 포함할 수 있다.
참고로, 차량은 각 영상 센서들과 동일한 좌표 축을 가지고 있으므로, 각 영상 센서에서 촬영된 영상의 변화는 곧 차량의 이동 경로를 나타내며 이동의 수평 및 수직 경로는 각각 x축 및 y축에 대응할 수 있다.
구체적으로, 에고 모션 추정부(130)는 에고 모션 파라미터를 결정하기 위해 각 영상 센서들에 의해 획득된 한 쌍의 영상 프레임(전/후 영상 프레임)들을 처리할 수 있다.
예를 들어, 초당 30 프레임(fps)으로 영상 프레임들을 처리하는 경우, 연속된 영상 프레임들간 시간 간격은 대략 0.06초(2 프레임 ÷ 초당 30 프레임 = 0.06s)이며, 에고 모션 추정부(130)는 차량의 속도와 영상 프레임들간 시간에 근거하여 연속된 영상 프레임들간에 이동할 수 있는 최대 거리를 결정할 수 있다.
한편, 전술한 차량의 속도는 차량용 CAN(Control Area Network) 통신을 통해서 획득될 수 있으며, 차량의 최대 이동 거리는 화소들로 나타낼 수 있다.
주차 시 차량의 속도를 10 ~ 20 km/h 이하로 가정하고 에고 모션 추정부(130)가 초당 30 프레임(fps)으로 영상 프레임들을 처리한다고 하면, 연속된 영상 프레임들 간 이동할 수 있는 차량의 최대 거리는 대략 0.33미터((20km/h ÷ 3600 s) × 0.06 s × 1000 m = 0.33)이다.
따라서, 한 쌍의 전/후 영상 프레임간 차량의 최대 이동 거리는 최대 수평 성분(Tx) 및 최대 수직 성분(Ty)을 포함하는 최대 병진 벡터(Tx, Ty)로 나타낼 수 있다.
또한, 한 쌍의 전/후 영상 프레임간 차량의 회전 각도는 최대 병진 벡터(Tx, Ty)에 대한 아크탄젠트 역삼각함수를 이용하여 계산될 수 있다.
에고 모션 추정부(130)는 차량이 주차를 위해 이동할 때마다 전술한 내용을 반복적으로 수행하여 에고 모션 파라미터를 결정하고, 그에 따라서 차량의 자세와 위치를 인식하고 차량의 예측 이동 경로를 추정할 수 있다.
한편, 주차 보조 영상 생성부(140)는 전술한 역-원근 변환과 에고 모션 추정 결과, 그리고 초음파 센서를 통해 획득된 정보를 이용하여 차량의 주변에 위치하는(고정되거나 움직이는) 장애물과, 로드 마킹, 주차 가능 공간 등을 포함하는 주차 보조 영상을 생성할 수 있다.
여기서 '주차 보조 영상'은 역-원근 변환부(120)에 의해 원근 효과가 제거되어 동기화된 영상들을 포함할 수 있으며, 차량 및 차량의 주변을 위에서 내려다 보는 것과 같은 탑 뷰(top view) 형태일 수 있다.
참고로, 주차 보조 영상 생성부(140)는 주차 가능 공간의 차선 및 경계에 대한 에지 정보에서 잡음 요소를 제거하기 위해 선형 근사 필터를 적용할 수 있으며, 주차선의 특징으로 에지 점을 검출하기 위해 소벨 연산자(sobel operator)를 사용할 수 있다.
일반적으로 미분 연산자는 잡음도 두드러지게 하는 경항이 있지만, 소벨 연산자는 자체적으로 영상의 밝기 차이를 두드러기게 할 뿐만 아니라 평활화 효과를 가지고 있는 것이 특징이다.
또한, 주차 보조 영상 생성부(140)는 입력된 영상의 질을 다소 향상시키기 위해 히스토그램 균등화를 적용할 수 있다.
이는 일정한 분포를 가지는 히스토그램을 생성하는 것으로서, 어두운 영상을 밝아지고 너무 밝은 영상은 조금 어두워져 적당한 명도 값을 유지하게 된다.
그리고 히스토그램 평활화는 영상이 어두운 영역에서 세밀한 부분을 가질 때 효과적으로 수행될 수 있다.
영상의 명도 값의 분포를 수정함으로써 영상의 전체적인 콘트라스트 밸런스가 좋게 개선될 수 있다.
한편, 주차 보조 정보 표시부(150)는 주차 보조 영상에 포함된 장애물, 로드 마킹, 주차 가능 공간 등을 인식할 수 있으며, 주차 보조 영상 내의 장애물과 주차 가능 공간을 특정 색상으로 표시할 수 있다.
이때, 주차 보조 정보 표시부(150)는 에고 모선 추정 결과에 따른 주차 가능 공간에 대한 차량의 상대적인 위치를 계산하고, 해당 위치로부터 주차 가능 공간에 대한 차량의 예측 이동 경로를 표시할 수 있다.
그리고, 에고 모선 추정 결과에 따른 차량의 예측 이동 경로를 기준으로 특정 범위 내에 존재하는 장애물이 존재하는 경우, 해당 장애물을 특정 색상 및 알람 중 하나 이상으로 표시함으로써, 운전자가 주차 보조 영상을 통해서 장애물과 주차 가능 공간을 더욱 용이하게 식별 하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 주차 보조 장치(100)에서 주차 보조 정보 표시부(150)는 주차 보조 영상에서 인식된 주차 가능 공간의 비율에 맞게 실제 차량 이미지를 축소하여 합성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주차 보조 과정을 도시한 흐름도이다.
도 2에 도시된 흐름도는 도 1의 주차 보조 장치(100)에 의해 수행될 수 있으며, 이하 주차 보조 장치(100)를 주체로 도 2의 흐름도를 설명하도록 한다.
주차 보조 장치(100)는 차량의 전방, 후방, 좌측 및 우측에 각각 설치된 영상 센서와 초음파 센서로부터 특정 시간 간격으로 동기화된 영상 및 초음파 센싱 정보를 수신한다(S201).
S201 후, 주차 보조 장치(100)는 영상 센서로부터 수신된 영상에 대하여 역원근 변환을 수행하여 원근 효과를 제거한다(S202).
S202 후, 주차 보조 장치(100)는 에고 모션 추정을 통해서, S201에서 획득된 영상 프레임들 간 차이들을 비교함으로써 차량의 자세와 위치를 인식하고 차량의 예측 이동 경로를 추정한다(S203).
S203 후, 주차 보조 장치(100)는 역-원근 변환과 에고 모션 추정 결과, 그리고 초음파 센서를 통해 획득된 정보를 이용하여 차량의 주변에 위치하는(고정되거나 움직이는) 장애물과, 로드 마킹, 주차 가능 공간 등을 포함하는 주차 보조 영상을 생성한다(S204).
여기서 주차 보조 영상은 차량 및 차량의 주변을 위에서 내려다 보는 것과 같은 탑 뷰(top view) 형태일 수 있다.
S204 후, 주차 보조 장치(100)는 주차 보조 영상에서 인식된 주차 가능 공간의 비율에 맞게 실제 차량 이미지를 축소하여 합성하며, 에고 모션 추정 결과에 따른 주차 가능 공간에 대한 차량의 상대적인 위치를 계산하고, 해당 위치로부터 주차 가능 공간으로의 예측 이동 경로를 표시한다(S205).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 주차 보조 장치
110 : 영상 획득부
120 : 역-원근 변환부
130 : 에고 모션 추정부
140 : 주차 보조 영상 생성부
150 : 주차 보조 정보 표시부

Claims (11)

  1. 차량에 설치된 복수의 영상 센서로부터 영상을 획득하는 영상 획득부; 상기 영상 획득부에서 획득된 주차 보조 영상을 생성하는 주차 보조 영상 생성부; 상기 주차 보조 영상에서 주차 가능 공간을 인식하고 상기 주차 가능 공간에 대한 상기 차량의 상대적인 위치를 계산한 후 상기 주차 가능 공간에 상기 차량의 예측 이동 경로를 표시하는 주차 보조 정보 표시부; 를 포함하여 구성되는 주차 보조 장치에 있어서,
    상기 주차 보조 영상 생성부는 역-원근 변환부에 의해 역-원근 변환된 영상과 에고 모션 추정부에 의해 추정된 에고 모션 추정 결과에 근거하여 상기 주차 보조 영상에 로드 마킹 및 장애물 중 하나 이상이 포함되도록 하되 상기 주차 가능 공간의 차선 및 경계에 대한 에지 정보에서 잡음 요소를 제거하기 위한 선형 근사 필터가 적용되며,
    상기 에고 모션 추정부는 상기 획득된 영상에서 이전 영상 프레임과 이후 영상 프레임의 차이를 비교하여 상기 차량의 자세와 위치를 인식하고 상기 예측 이동 경로를 추정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 주차 보조 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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  10. 삭제
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