KR101724656B1 - 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치 및 그 방법 - Google Patents

차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과거 영상과 현재 영상을 비교하여 획득한 차영상 정보를 기초로 하여 x축 히스토그램을 구성하고, 구성한 x축 히스토그램 상에서 꼭짓점 정보를 이용하여 장애물 영역을 추출하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 장애물 영역 추출 장치는 탐지 물체를 포함하는 전방 영역을 촬영하는 촬영장치로부터 전방 영상을 수신하는 영상 수신부, 현재의 전방 영상과 이전에 저장되어 있는 이전 영상을 비교하여, 비교한 결과를 토대로 차영상을 추출하는 차영상 추출부, 차영상의 픽셀 정보를 이용하여 장애물 후보 영역을 추출하는 후보 영역 추출부 및 후보 영역 추출부에서 추출한 적어도 두개의 장애물 후보 영역을 비교한 결과를 토대로 중복 여부를 판단하고, 판단한 결과를 토대로 장애물 영역을 추출하는 장애물 영역 추출부를 포함한다.

Description

차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR EXTRACTING OBSTACLE EXTRACTION BASE ON DIFFERENCE-IMAGE}
본 발명은 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 과거 영상과 현재 영상을 비교하여 획득한 차영상 정보를 기초로 하여 x축 히스토그램을 구성하고, 구성한 x축 히스토그램 상에서 꼭짓점 정보를 이용하여 장애물 영역을 추출하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 자동 주차 시스템에는 장애물 탐지 장치가 탑재되고 있으며, 차량에 초음파 센서를 추가로 더 부착하여 장애물을 탐지하는데 활용하고 있다. 그러나, 이와 같은 방법을 토대로 장애물을 탐지하는 것은 신뢰성이 낮고 탐지 속도가 만족스럽지 못하며 인식 오류가 발생하는 문제점이 있다.
초음파 센서를 이용하는 장애물 탐지 장치에 비해 카메라를 이용하는 장애물 탐지 장치는 단일 카메라를 이용하여 큰 영역에 대응이 가능하며, 신뢰성이 높아서 운전에 방해를 줄 수 있는 장애물의 존재 유무 및 위치를 사용자아게 알려주고 교통사고를 방지할 수 있다.
영상을 기반으로 하는 도로상의 장애물을 탐지하는 시스템은 많이 연구되고 있다. 예를 들어, 한국공개특허 제10-2013-0094997호 "장애물 검출 및 충돌 경보 장치 및 방법"은 차량 위치에 대한 인식 값, 장애물에 대한 감지 값 카메라로부터 획득된 영상데이터를 토대로 장애물이 탐지되면 기계 학습 기법을 이용하여 근거리 및 원거리에 있는 장애물 움직임을 실시간으로 정확하게 검출하고, 검출된 결과를 운전자에게 알리는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 영상을 기반으로 장애물을 탐지하는 시스템은 모노 영상을 이용한 시스템, 스테레오 영상에서 추출한 깊이 정보를 이용한 시스템, 장애물 학습을 통한 탐지 시스템과 옵티컬 플로우를 이용한 시스템 등이 있다.
모노 영상을 이용한 시스템에서 주로 이용하는 차영상은 고정된 위치에서 배경영상을 제거하고 움직임이 발생하는 영역에 대하여 장애물을 추출한다. 따라서, 움직임이 발생한 차영상을 보면 사람이나 차의 테두리 영역만 차이가 나게 되고, 이 데이터를 레이블링을 하면 크기가 큰 부분만 추출이 되고 장애물의 전체 영역이 탐지 되지 않는 문제점을 가지고 있다. 즉, 모노 영상을 이용한 시스템은 이어지는 영상을 비교하기 때문에 검출 성능에 한계가 있다. 또한, 스테레오 영상을 이용한 시스템도 특정 거리에 있는 물체에 대해서만 거리가 추정되기 때문에 한계가 있으며, 장애물 학습을 통한 탐지 시스템은 왜곡이 존재하는 카메라에는 사용이 불가능하며 옵티컬 플로우를 이용한 시스템은 주변 밝기 변화에 민감한 문제를 가지고 있다.
본 발명의 목적은 과거 영상과 현재 영상을 비교하여 획득한 차영상 정보를 기초로 하여 x축 히스토그램을 구성하고, 구성한 x축 히스토그램 상에서 꼭짓점 정보를 이용하여 장애물 영역을 추출하는 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장애물 영역 추출 장치는
탐지 물체를 포함하는 전방 영역을 촬영하는 촬영장치로부터 전방 영상을 수신하는 영상 수신부; 현재의 전방 영상과 이전에 저장되어 있는 이전 영상을 비교하여, 비교한 결과를 토대로 차영상을 추출하는 차영상 추출부; 상기 차영상의 픽셀 정보를 이용하여 장애물 후보 영역을 추출하는 후보 영역 추출부; 및 상기 후보 영역 추출부에서 추출한 적어도 두개의 장애물 후보 영역을 비교한 결과를 토대로 중복 여부를 판단하고, 판단한 결과를 토대로 장애물 영역을 추출하는 장애물 영역 추출부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치 및 그 방법은 과거 영상과 현재 영상을 비교하여 획득한 차영상 정보를 기초로 하여 x축 히스토그램을 구성하고, 구성한 x축 히스토그램 상에서 꼭짓점 정보를 이용하여 장애물 영역을 추출함으로써, 종래의 레이블링을 이용하는 방법에 비해 주변 노이즈에 대한 강인성과 탐지 성능을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장애물 영역 추출 장치에서 사용하는 전방 카메라의 이미지를 나타내는 참고도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차영상을 기반으로 하여 장애물 영역을 추출하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차영상을 나타내는 참고도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장애물 후보 영역을 나타내는 영상에 해당하는 참고도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 장애물 영역에 해당하는 영상에 해당하는 참고도이다.
도 7은 종래의 레이블링을 이용하여 장애물 영역을 추출하는 기술을 설명하기 위한 참고도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예 따른 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차영상을 기반으로 장애물 영역 추출 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장애물 영역 추출 장치에서 사용하는 전방 카메라의 이미지를 나타내는 참고도이다.
도 1을 참고하면, 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치는 영상 수신부(100), 차영상 추출부(200), 후보 영역 추출부(300), 장애물 영역 추출부(400) 및 장애물 위치 제공부(500)를 포함한다.
영상 수신부(100)는 탐지 물체를 포함하는 전방 영역을 촬영하는 촬영장치로부터 전방 영상을 수신한다.
최근 일반 차량에 카메라를 이용하는 블랙박스와 기타 차량 안전 시스템의 보급이 늘어나고 있다. 특히, 안전 시스템에는 장애물 탐지 시스템이 포함되어 있는데 pc기반의 알고리즘을 탑재하기에는 시스템의 성능이 많이 모자라는 것이 현실이다. 따라서, 본 발명에서 사용하는 영상은 도 2와 같이, 실제 차량에 부착된 어라운드 뷰 모니터링 시스템의 전방 영상에 해당한다.
차영상 추출부(200)는 영상 수신부(100)에서 수신한 현재의 전방 영상과 이전에 저장되어 있는 이전 영상을 비교하여, 비교한 결과를 토대로 차영상을 추출한다.
후보 영역 추출부(300)는 차영상 추출부(200)에서 추출한 차영상의 픽셀 정보를 이용하여 장애물 후보 영역을 추출한다.
구체적으로, 후보 영역 추출부(300)는 차영상의 픽셀 정보를 x축으로 스캔하여, x방향 히스토그램을 추출한다. 다음, 후보 영역 추출부(300)는 추출한 히스토그램의 x축으로 스캔하면서, x좌표에 대응하는 데이터가 경계값보다 크고, x좌표가 꼭짓점에 해당하는 경우, 데이터와 x좌표를 저장한다.
후보 영역 추출부(300)는 꼭짓점에 해당하는 x좌표에 대해 차영상을 y축으로 스캔하여 시작점과 끝점을 저장하고, 저장한 결과를 토대로 꼭짓점들의 간격을 비교한 결과를 토대로 장애물 후보 영역의 시작점(x,y), 가로, 세로를 추출한다.
장애물 영역 추출부(400)는 후보 영역 추출부(300)에서 추출한 적어도 두개의 장애물 후보 영역을 비교한 결과를 토대로 중복 여부를 판단하고, 판단한 결과를 토대로 장애물 영역을 추출한다.
장애물 위치 제공부(500)는 장애물 영역 추출부(400)에서 추출한 장애물 영역을 사용자에게 특정 화면을 통해 제공한다.
다음, 차영상을 기반으로 장애물 영역을 추출하는 방법을 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차영상을 기반으로 장애물 영역을 추출하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치는 탐지 물체를 포함하는 전방 영역을 촬영하는 촬영장치로부터 전방 영상을 수신한다.
도 3을 참고하면, 장애물 영역 추출 장치는 촬영장치로부터 수신한 현재의 전방 영상과 이전에 저장되어 있는 이전 영상을 비교하여, 비교한 결과를 토대로 차영상을 추출한다(S100).
장애물 영역 추출 장치는 S100 단계에서 추출한 차영상의 픽셀 정보를 x축으로 스캔하여 x방향 히스토그램을 추출한다(S200).
장애물 영역 추출 장치는 S200 단계에서 추출한 x방향 히스토그램의 가로길이(imagewidth) 내 i값이 존재하는지 확인한다(S310).
장애물 영역 추출 장치는 x방향 히스토그램의 가로길이(imagewidth) 내 i값이 존재하는 경우, x좌표에 대응하는 데이터가 경계값(threshold)보다 크고, x좌표가 꼭짓점에 해당하는지 판단한다(S320).
장애물 영역 추출 장치는 S320 단계의 판단 결과가 x좌표에 대응하는 데이터가 경계값보다 크고, x좌표가 꼭짓점에 해당하는 경우, x방향 히스토그램에서 꼭짓점(=x좌표)에 대응하는 데이터와 x좌표를 저장한다(S330). 다음, 장애물 영역 추출 장치는 i값을 증가시키고(S340), 다시 S310 단계를 수행한다.
장애물 영역 추출 장치는 S310 단계에서 S340 단계를 통해 획득한 꼭짓점에 해당하는 x좌표에 대해 차영상을 y축으로 스캔하여 시작점과 끝점을 저장한다(S400).
장애물 영역 추출 장치는 S400 단계에서 저장한 꼭지점에 해당하는 x좌표 즉, i값과 꼭짓점 수를 비교한다(S510).
장애물 영역 추출 장치는 S400 단계에서 저장한 꼭지점에 해당하는 i값이 꼭짓점 수보다 작은 경우, 꼭짓점끼리 거리 즉, 간격이 설정된 갭(GAP)보다 작은지를 판단한다(S520).
장애물 영역 추출 장치는 S520 단계 판단 결과 꼭짓점들의 간격이 설정된 갭(GAP)보다 작은 경우, 장애물 후보 영역의 시작점(x,y), 가로, 세로를 추출한다(S530). 다음, 장애물 영역 추출 장치는 i값을 증가시키고(S540), 다시 S510 단계를 수행한다.
장애물 영역 추출 장치는 S510 단계에서 S540 단계를 통해 획득한 적어도 두개의 장애물 후보 영역을 비교한 결과를 토대로 중복 여부를 판단하고(S600), 판단한 결과를 토대로 장애물 영역을 추출한다(S700).
본 발명은 장애물 영역 추출 장치는 영상 수신부(100)에서 수신한 현재의 전방 영상과 이전에 저장되어 있는 이전 영상을 비교하여 도 4와 같은 차영상을 추출한다. 다음, 장애물 영역 추출 장치는 차영상을 기반으로 하는 x방향 히스토그램을 추출하고, 추출한 x방향 히스토그램에서 꼭지점을 추출하고, 꼭지점의 x축에 대한 차영상의 y축의 시작점과 끝점 즉, 도 5와 같은 장애물 후보 영역을 나타내는 영상을 추출한다. 최종적으로, 장애물 영역 추출 장치는 도 5와 같은 장애물 후보 영역을 연결하여 도 6과 같은 장애물 영역에 해당하는 영상을 추출한다.
즉, 본 발명은 과거 영상과 현재 영상을 비교하여 획득한 차영상 정보를 기초로 하여 x축 히스토그램을 구성하고, 구성한 x축 히스토그램 상에서 꼭짓점 정보를 이용하여 장애물 영역을 추출함으로써, 도 7과 같은 종래의 레이블링을 이용하는 방법에 비해 주변 노이즈에 대한 강인성과 탐지 성능을 개선할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100; 영상 수신부
200; 차영상 추출부
300; 후보 영역 추출부
400; 장애물 영역 추출부
500; 장애물 위치 제공부

Claims (10)

  1. 탐지 물체를 포함하는 전방 영역을 촬영하는 촬영장치로부터 전방 영상을 수신하는 영상 수신부;
    현재의 전방 영상과 이전에 저장되어 있는 이전 영상을 비교하여, 비교한 결과를 토대로 차영상을 추출하는 차영상 추출부;
    상기 차영상의 픽셀 정보를 x축으로 스캔하여 x방향 히스토그램을 추출하고, 추출된 상기 x방향 히스토그램의 x축을 스캔하여 꼭지점에 상응하는 x좌표 및 상기 x좌표에 상응하는 데이터를 저장하며, 상기 꼭지점에 상응하는 상기 x좌표에 대해 상기 차영상을 y축으로 스캔하여 y축 데이터의 시작점 및 끝점을 저장하고, 복수개의 상기 꼭지점들의 간격을 비교하여 장애물 후보 영역을 추출하는 후보 영역 추출부; 및
    상기 후보 영역 추출부에서 추출한 적어도 두 개의 장애물 후보 영역을 비교한 결과를 토대로 중복 여부를 판단하고, 판단한 결과를 토대로 장애물 영역을 추출하는 장애물 영역 추출부
    를 포함하는 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 후보 영역 추출부는,
    상기 x방향 히스토그램의 x축을 스캔하여, 상기 x좌표에 상응하는 데이터가 경계값보다 크고, 상기 x좌표가 꼭지점인 경우, 상기 x좌표 및 상기 x좌표에 대응하는 데이터를 저장하는 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    저장된 상기 꼭지점에 상응하는 정보를 기반으로, 상기 복수의 꼭지점들 간의 간격이 기 설정된 갭보다 작은 경우, 상기 장애물 후보 영역의 시작점, 가로 및 세로 중에서 적어도 하나를 추출하는 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    추출된 상기 장애물 영역을 출력하는 장애물 위치 제공부를 더 포함하는 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치.
  6. 차 영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 장치에 의한 장애물 영역 추출 방법에 있어서,
    탐지 물체를 포함하는 전방 영역을 촬영하는 촬영장치로부터 전방 영상을 수신하는 단계;
    현재의 전방 영상과 이전에 저장되어 있는 이전 영상을 비교하여, 비교한 결과를 토대로 차영상을 추출하는 단계;
    상기 차영상의 픽셀 정보를 x축으로 스캔하여 x방향 히스토그램을 추출하는 단계;
    추출된 상기 x방향 히스토그램의 x축을 스캔하여 꼭지점에 상응하는 x좌표 및 상기 x좌표에 상응하는 데이터를 저장하는 단계;
    상기 꼭지점에 상응하는 상기 x좌표에 대해 상기 차영상을 y축으로 스캔하여 y축 데이터의 시작점 및 끝점을 저장하는 단계;
    복수개의 상기 꼭지점들의 간격을 비교하여 장애물 후보 영역을 추출하는 단계; 및
    추출된 적어도 두 개의 상기 장애물 후보 영역을 비교한 결과를 토대로 중복 여부를 판단하고, 판단한 결과를 토대로 장애물 영역을 추출하는 단계
    를 포함하는 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 꼭지점에 상응하는 x좌표 및 상기 x좌표에 상응하는 데이터를 저장하는 단계는,
    상기 x방향 히스토그램의 x축을 스캔하여, 상기 x좌표에 상응하는 데이터가 경계값보다 크고, 상기 x좌표가 꼭지점인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 x좌표에 대응하는 데이터가 상기 경계값보다 크고, 상기 x좌표가 꼭지점인 경우, 상기 x좌표 및 상기 x좌표에 상응하는 데이터를 저장하는 단계
    를 더 포함하는 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 장애물 후보 영역을 추출하는 단계는,
    저장된 상기 꼭지점에 상응하는 정보를 기반으로, 상기 복수의 상기 꼭지점들 간의 간격이 기 설정된 갭보다 작은 경우 상기 장애물 후보 영역의 시작점, 가로, 세로 중에서 적어도 하나를 추출하는 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    추출된 상기 장애물 영역을 출력하는 단계를 더 포함하는 차영상을 기반으로 하는 장애물 영역 추출 방법.
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