KR101750419B1 - Integated sensor for vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 윈드쉴드의 이미지를 소정의 주기로 순차 획득하여 노멀 이미지를 순차 출력하고, 제1시점과 제2시점에서의 이미지를 차분한 차분 이미지를 상기 노멀 이미지와 별도로 순차 출력하는 이미지 센싱 유닛; 및 상기 이미지 센싱 유닛에서 출력된 노멀 이미지와 차분 이미지를 이용하여 차량에 설치된 와이퍼, 공조기, 조명 장치의 동작 제어를 위한 신호를 각각 출력하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 이미지 센싱유닛은, 상기 노멀 이미지의 생성을 위한 수광 소자와, 상기 수광 소자의 각 픽셀의 출력단에서 분기되는 제1 및 제2출력라인과, 상기 제2출력라인 상에 설치되며, 상기 픽셀의 출력치의 차분값을 출력하는 출력하는 차동 증폭기를 포함하며, 상기 이미지 센싱 유닛의 출력단에는 상기 컨트롤러가 상기 노멀 이미지와 상기 차분 이미지를 교대로 획득하도록 상기 제1 및 제2출력라인의 출력 신호를 일정 주기로, 또는 임의로 설정된 주기로 스위칭시키는 스위치가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 통합 센서를 개시한다.An image sensing unit sequentially outputting normal images by successively acquiring images of a windshield of a vehicle in a predetermined cycle and sequentially outputting a differential image obtained by subtracting the images at the first and second points of view from the normal image sequentially; And a controller for outputting signals for controlling operations of a wiper, an air conditioner, and a lighting device installed in a vehicle using the normal image and the differential image output from the image sensing unit, respectively, wherein the image sensing unit includes: A first and a second output line which are branched at an output terminal of each pixel of the light receiving element; and a differential circuit which is provided on the second output line and outputs a differential value of an output value of the pixel, And a switch for switching the output signals of the first and second output lines at regular or arbitrarily set intervals so that the controller alternately acquires the normal image and the differential image at an output terminal of the image sensing unit And an integrated sensor for a vehicle is provided.
Description
본 발명은 차량의 윈드쉴드의 빗방울을 감지하는 차량용 레인 센서와, 태양의 위치를 감지하는 선로드 센서와, 빛의 밝기를 감지하는 오토 라이트 센서의 기능이 하나의 센서에 통합된 차량용 통합 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle integrated sensor in which the functions of a vehicle rain sensor for detecting raindrops of a windshield of a vehicle, a sunroof sensor for detecting the position of the sun, and an auto light sensor for sensing the brightness of light are incorporated in one sensor .
최근 들어 운전자 보조 시스템, 충돌 경고 시스템, 전자동 온도제어 시스템 등의 차량의 자동화/지능화 기술이 급속히 발전하고 있으며, 이러한 자동화/지능화 기술들로서 차량 주행시 비 또는 눈이 내리는 것을 감지하여 와이퍼의 동작을 제어하는 기술, 차량에 대한 태양의 위치를 감지하여 차량의 공조기를 제어하는 기술, 차량 주변의 빛의 밝기를 감지하여 차량 조명 장치(헤드램프, 미등 등)의 동작을 제어하는 기술들이 있다.In recent years, vehicle automation / intelligent technologies such as a driver assistance system, a collision warning system, and a fully automatic temperature control system have been rapidly developed. These automation / intelligent technologies are used to control the operation of the wiper Technology, a technique for controlling the air conditioner of a vehicle by sensing the position of the sun on the vehicle, and a technique for controlling the operation of a vehicle lighting device (head lamp, taillight, etc.) by sensing the brightness of light around the vehicle.
이러한 기술들을 구현하기 위하여 차량에는 각종 센서가 설치되며, 이러한 센서들로 빗방울의 양을 감지하기 위한 레인 센서(rain sensor), 차량에 대한 태양의 위치를 감지하기 위한 선 로드 센서(sun-load sensor), 차량 주변의 밝기를 감지하기 위한 오토 라이트 센서(auto light sensor) 등을 예로 들 수 있다. 레인센서의 경우 LED 등의 신호광을 윈드쉴드에 비스듬히 입사시키고, 반대쪽에 설치된 광센서(Light Detector)에서 이를 감지하는 광 방식 구조가 일반적으로 사용되고 있고, 선 로드 센서나 오토 라이트 센서는 빛의 세기나 양에 따라 출력 전압이 변화하는 수광 센서를 이용한 구조가 일반적으로 사용되고 있다. 이와 같은 각 센서들은 일반적으로 차량의 여러 위치에 각각 별도로 설치되는데, 이와 같은 개별 구조로 인해 제조 비용을 증가시키고 차량의 효율적인 공간 활용을 저해하는 문제가 있었다.In order to realize these technologies, various sensors are installed in the vehicle. The sensors include a rain sensor for detecting the amount of raindrops, a sun-load sensor for detecting the position of the sun on the vehicle ), An auto light sensor for detecting the brightness of the surroundings of the vehicle, and the like. In the case of a rain sensor, a light type structure is generally used in which a signal light such as an LED is incident on a windshield at an angle and a light detector installed on the opposite side detects the light. A light load sensor or an auto light sensor A structure using a light receiving sensor whose output voltage varies according to the amount is generally used. Each of these sensors is generally installed separately at various positions of the vehicle. Such separate structures increase the manufacturing cost and hinder efficient space utilization of the vehicle.
이러한 문제를 해결하기 위하여 카메라 등의 이미지 센싱 수단을 이용하여 복수의 센서의 기능을 하나의 센서에 수행하는 통합 센서가 제안되고 있으며 (아래의 '특허문헌 1' 및 '특허문헌 2' 참조), 이는 이미지 센싱 수단의 촬영 이미지를 이용하여 빗방울, 밝기 등을 감지하는 구조로 되어 있다. In order to solve such a problem, an integrated sensor that performs the functions of a plurality of sensors on one sensor using an image sensing means such as a camera has been proposed (see
그러나 이러한 기존 기술의 경우 이미지 센싱 수단에서 이미지 센싱 수단에서 획득한 이미지 정보를 그대로 사용하는바, 실시간으로 변화하는 환경 변화에 대처하기 위해서는 계산의 대상이 되는 이미지 데이터량이 증가하고 복잡한 계산이 필요하므로, 고성능의 연산 수단이 필요하게 되는 문제가 있다.However, in the case of the conventional technique, the image information obtained by the image sensing means is used as it is in the image sensing means. In order to cope with the changing environment in real time, the amount of image data to be calculated increases, There is a problem that a high-performance computing means is required.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 레인 센서, 선 로드 센서, 오토 라이트 센서의 기능을 단일 센서에 통합시키되, 계산에 필요한 데이터량을 줄일 수 있고 기존 기술 대비 간단한 계산을 통해 센싱이 가능한 차량용 통합 센서를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to integrate the functions of a rain sensor, a linear load sensor and an auto light sensor into a single sensor, And to provide an integrated vehicle sensor capable of realizing such a vehicle.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 차량의 윈드쉴드의 이미지를 소정의 주기로 순차 획득하여 노멀 이미지를 순차 출력하고, 제1시점과 제2시점에서의 이미지를 차분하여 제1시점과 제2시점에서 화소 데이터에 변화가 발생한 픽셀만이 표시되는 차분 이미지를 상기 노멀 이미지와 별도로 순차 출력하는 이미지 센싱 유닛; 및 상기 이미지 센싱 유닛에서 출력된 노멀 이미지와 차분 이미지를 이용하여 차량에 설치된 와이퍼, 공조기, 조명 장치의 동작 제어를 위한 신호를 각각 출력하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 이미지 센싱유닛은, 상기 노멀 이미지의 생성을 위한 수광 소자와, 상기 수광 소자의 각 픽셀의 출력단에서 분기되는 제1 및 제2출력라인과, 상기 제2출력라인 상에 설치되며, 상기 제1시점과 제2시점에서의 픽셀의 출력치의 차분값을 각 픽셀 별로 출력하고, 출력된 각 픽셀의 차분값의 신호를 조합하여 상기 차분 이미지를 출력하는 차동 증폭기를 포함하며, 상기 이미지 센싱 유닛의 출력단에는 상기 컨트롤러가 상기 노멀 이미지와 상기 차분 이미지를 교대로 획득하도록 상기 제1 및 제2출력라인의 출력 신호를 일정 주기로 또는 임의로 설정된 주기로 스위칭시키는 스위치가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 통합 센서를 개시한다.In order to achieve the above-described object, the present invention provides a windshield of a vehicle, comprising: sequentially acquiring images of a windshield of a vehicle in a predetermined cycle to output normal images sequentially; and calculating a difference between a first viewpoint and a second viewpoint An image sensing unit sequentially outputting a differential image in which only pixels having a change in pixel data are displayed, separately from the normal image; And a controller for outputting signals for controlling operations of a wiper, an air conditioner, and a lighting device installed in a vehicle using the normal image and the differential image output from the image sensing unit, respectively, wherein the image sensing unit includes: A first and a second output line which are branched at the output end of each pixel of the light receiving element and a second output line which is provided on the second output line and outputs the pixel at the first and second points of time And a differential amplifier for outputting the difference value for each pixel and outputting the difference image by combining the signals of the difference values of the output pixels, wherein the output terminal of the image sensing unit is connected to the normal image and the difference When the output signals of the first and second output lines are alternately or periodically set to obtain images alternately And the key is provided with a switch.
본 발명의 차량용 통합 센서에 따르면, 상기 수광 소자는 상기 윈드쉴드의 표면에 초점이 포커싱되도록 구성될 수 있다.According to the vehicle integrated sensor of the present invention, the light receiving element can be configured to focus the focus on the surface of the windshield.
본 발명의 차량용 통합 센서에 따르면, 상기 수광 소자로서 광역역광보정(Wide Dynamic Range) 이미지 센서가 사용될 수 있다.According to the vehicle integrated sensor of the present invention, a wide dynamic range image sensor can be used as the light receiving element.
본 발명의 차량용 통합 센서에 따르면, 상기 각 픽셀의 차분값은 상기 제2시점과 제1시점에서의 전압차에 대응되고, 상기 컨트롤러는 상기 차동 증폭기에서 출력된 차분값의 개수를 근거로 와이퍼 제어 신호를 출력할 수 있다.According to the vehicle integrated sensor of the present invention, the differential value of each pixel corresponds to the voltage difference at the second time point and the first time point, and the controller controls the wiper control based on the number of differential values output from the differential amplifier A signal can be output.
본 발명의 차량용 통합 센서에 따르면, 상기 컨트롤러는, 차분값이 출력되는 픽셀수를 전체 픽셀수로 나눈 값을 연산하여 별도의 저장 공간에 저장하고, 상기 저장 공간에 저장된 저장값이 기설정된 임계값 이상이면 출력신호를 생성하며, 상기 저장값이 상기 임계값보다 작으면 다음 주기의 연산값과 누적 합산되도록 상기 저장 공간에 누적시키도록 구성될 수 있다.According to the vehicle integrated sensor of the present invention, the controller calculates a value obtained by dividing the number of pixels for outputting the difference value by the total number of pixels and stores the value in a separate storage space, and when the stored value stored in the storage space exceeds a predetermined threshold value , And accumulates the output signal in the storage space so as to be cumulatively added to the operation value of the next period if the stored value is smaller than the threshold value.
본 발명의 차량용 통합 센서에 따르면, 상기 컨트롤러는, 상기 노멀 이미지의 전압 피크치 정보를 근거로 상기 공조기의 동작 제어를 위한 태양의 좌표 정보에 관한 신호를 출력하며, 상기 노멀 이미지의 전압 평균치 정보를 근거로 상기 조명 장치의 동작 제어를 위한 밝기 정보에 관한 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.According to the vehicle integrated sensor of the present invention, the controller outputs a signal relating to the coordinate information of the sun for controlling the operation of the air conditioner based on the voltage peak value information of the normal image, and based on the voltage average information of the normal image To output a signal relating to brightness information for controlling the operation of the lighting apparatus.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 3가지 기능의 센서를 단일의 센서로 통합하여 센서 장치의 소형화 및 제조 비용의 절감이 가능하며, 센서 설치 공간의 제약을 해소할 수 있다.According to the present invention having the above-described structure, it is possible to reduce the size of the sensor device and the manufacturing cost by integrating the three function sensors into a single sensor, and it is possible to solve the restriction of the sensor installation space.
특히, 순차 획득한 이미지 간의 차분 이미지를 레인 센싱에 이용하며, 이러한 차분 이미지는 검출 대상(즉, 비, 눈, 이물질 등)이 아닌 이미지는 포함하고 있지 않으므로, 계산에 필요한 데이터량을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 이러한 작은 사이즈의 데이터를 이용한 간단한 계산만으로 빗방울 양에 대한 감지 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.Particularly, a differential image between successively acquired images is used for the rain sensing. Since this differential image does not include an image other than a detection target (i.e., a rain, an eye, a foreign object, etc.) It is effective. In addition, the detection result of the amount of raindrops can be obtained by simple calculation using such small-sized data.
또한, 이미지 센싱 유닛에 차동 증폭기를 적용하여 컨트롤러의 처리 없이 회로 구성만으로 차분 이미지를 얻을 수 있으므로, 컨트롤러의 계산 부하를 경감하는 효과가 있다. 그리고, 광역역광보정(Wide Dynamic Range) 기능이 적용된 이미지 센싱 유닛을 사용함으로써 별도의 노출 조정 및 광영역광보정의 전환 타임래그(Time Lag)가 필요하지 않으며, 별도의 조명 및 확산판을 사용할 필요가 없는 이점이 있다.In addition, a differential amplifier can be applied to the image sensing unit, so that a difference image can be obtained only by the circuit configuration without processing the controller, thereby reducing the calculation load of the controller. By using an image sensing unit equipped with Wide Dynamic Range function, it is not necessary to use a time lag to switch the exposure and to adjust the light level separately. It is necessary to use separate illumination and diffusion plate There is no advantage.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 통합 센서 및 이와 연관된 차량의 구성 요소를 나타낸 블록 다이어그램.
도 2는 본 발명과 관련된 차량용 통합 센서의 내부 구조의 일 예를 보인 단면도.
도 3은 본 발명과 관련된 차량용 통합 센서의 설치 위치 및 형태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명과 관련된 차분 이미지의 개념을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명과 관련된 차분 이미지를 예시한 촬영 이미지.
도 6은 도 1에 도시된 이미지 센싱 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도.
도 7은 도 6의 차동 증폭기 중 하나의 구성 및 동작을 나타낸 개략도.
도 8은 본 발명과 관련된 레인 센싱, 선 로드 센싱, 오토 라이트 센싱 프로세스를 나타낸 순서도.
도 9는 도 8의 레인 센싱 프로세스의 상세 순서도.
도 10은 도 8의 선 로드 센싱 프로세스와 관련된 이미지 수광 영역을 나타낸 도면.
도 11은 도 8의 선 로드 센싱 및 오토 라이트 센싱 프로세스와 관련된 노멀 이미지의 전압 분포를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating components of an integrated vehicle sensor and associated vehicle according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a sectional view showing an example of the internal structure of an integrated sensor for a vehicle related to the present invention.
3 is a view showing an installation position and a form of an integrated vehicle sensor related to the present invention.
4 is a diagram showing the concept of a differential image related to the present invention;
5 is a photographed image illustrating a differential image related to the present invention.
Fig. 6 is a schematic view schematically showing the configuration of the image sensing unit shown in Fig. 1; Fig.
Fig. 7 is a schematic diagram showing the configuration and operation of one of the differential amplifiers of Fig. 6; Fig.
FIG. 8 is a flowchart showing a rain sensing, line load sensing, and auto light sensing process according to the present invention. FIG.
9 is a detailed flowchart of the rain sensing process of FIG.
10 shows an image receiving area associated with the pre-load sensing process of Fig.
11 shows voltage distributions of a normal image associated with the linear load sensing and auto light sensing processes of FIG. 8;
이하, 본 발명과 관련된 차량용 통합 센서에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, an integrated vehicle sensor related to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 통합 센서 및 이와 연관된 차량의 구성 요소를 나타낸 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram illustrating components of an integrated vehicle sensor and associated vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1의 도시와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 통합 센서(100)는 레인 센서, 선 로드 센서, 오토 라이트 센서의 기능이 통합된 센서로서, 윈드 쉴드(10)의 표면상태의 이미지를 센싱하여 이를 근거로 와이퍼 제어 정보(레인 센싱 정보), 태양의 좌표 정보(선 로드 센싱 정보), 윈드 쉴드(10)를 통해 입광되는 태양광 및 입사광량을 이용해 빛의 밝기 정보(오토 라이트 센싱 정보)를 출력하여 차량 컨트롤러(200)에 제공될 수 있도록 한다.1, an
차량용 통합 센서(100)는 이미지 센싱유닛(110) 및 컨트롤러(120)를 포함한다. The integrated
이미지 센싱 유닛(110)은 차량의 윈드쉴드(10)의 이미지를 소정의 주기로 순차 획득하여 출력한다. 구체적으로, 이미지 센싱 유닛(110)은 윈드쉴드(10)의 이미지의 그대로의 이미지를 순차 출력하고, 제1시점과 제2시점에서의 이미지를 차분한 차분 이미지를 노멀 이미지와 별도로 순차 출력하도록 구성된다.The
컨트롤러(120)는 이미지 센싱유닛(110)에서 출력된 노멀 이미지와 차분 이미지를 이용하여 차량에 설치된 장치, 즉, 와이퍼(210), 공조기(220), 조명 장치(230)의 동작을 제어하기 위한 신호를 출력한다.The
차량 컨트롤러(200)는 차량의 전자부품의 동작을 제어하기 위한 것으로서, 본 실시예의 경우 이들 부품으로서 와이퍼(210), 공조기(220), 조명 장치(230, 예를 들어, 헤드 램프, 미등 등)을 예시하고 있다.The
차량 컨트롤러(200)는 차량용 통합 센서(100)에서 제공된 와이퍼 제어 정보에 따라 와이퍼(210)의 동작, 예를 들어 동작 주기, 속도 등을 제어한다. 예를 들어 감지된 빗방울의 양이 많은 경우 와이퍼(210)의 동작 주기나 속도를 증가시키도록 동작한다.The
차량 컨트롤러(200)는 차량용 통합 센서(100)에서 제공된 태양의 좌표 정보(즉, 차량에 대한 태양의 상대적인 위치)에 따라 공조기(220)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 태양의 좌우 위치에 따라 운전석과 조수석의 온도를 달리 제어하거나, 태양의 상하 위치에 따라 풍량을 제어한다. 또한 차량 컨트롤러(200)는 차량용 통합 센서(100)에서 제공된 빛의 밝기 정보에 따라 조명 장치(230)의 온/오프, 밝기 등을 제어한다.The
도 2는 본 발명과 관련된 차량용 통합 센서의 내부 구조의 일 예를 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명과 관련된 차량용 통합 센서의 설치 위치 및 형태를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a sectional view showing an example of an internal structure of an integrated sensor for a vehicle according to the present invention, and FIG. 3 is a view showing an installed position and a configuration of an integrated sensor for a vehicle according to the present invention.
도 2를 참조하면, 차량용 통합 센서(100)는 이미지 센싱유닛(110), 컨트롤러(120) 등을 수용하기 위한 하우징(101)을 포함한다. 하우징(101)의 내부에는 이미지 센싱유닛(110), 컨트롤러(120) 등의 전자 소자가 실장되는 회로기판(102)이 설치되며, 하우징(101)의 개구부에는 집광렌즈(103)가 이미지 센싱유닛(100)의 수광부와 마주하게 설치될 수 있다. 2, the vehicle integrated
도 3의 (a)를 참조하면, 차량용 통합 센서(100)는 그 수광부가 차량의 상부 방향을 지향하도록 차량의 대시보드(20)에 설치될 수 있다. 이는 반대편 차량의 헤드 라이트 빛에 의한 영향이나 차량 주행에 따른 이미지 변화를 줄임으로써 보다 정확한 이미지를 획득하기 위함이다. 태양 빛이나 도로 조명 등으로 인한 영향은 이미지 센싱 유닛(100)에 광역역광보정(Wide Dynamic Range) 기능을 적용함으로써 보상할 수 있다. 또한 윈드쉴드(10)에 초점을 맞추기 때문에 배경 이미지는 선명하지 않아 빗방울 등의 감지 물질과 비교하여 구별하기 용이하다.3 (a), the vehicle integrated
도면에는 도시되지는 않았지만 차량용 통합 센서(100)를 대시보드(20) 뿐만 아니라 룸미러에 설치하는 것도 가능하며, 이러한 경우에도 수광부를 상부 방향으로 지향하도록 설치할 수 있다.Although not shown in the drawings, the
한편 도 3의 (b)와 같이 차량용 통합 센서(100)의 수광부가 수평방향(또는 수직방향)에 대하여 일정 각도로 경사진 방향을 향해 지향하도록 차량용 통합 센서(100)를 배치하는 것도 가능하다 할 것이다.On the other hand, it is also possible to dispose the vehicle integrated
도 4는 본 발명과 관련된 차분 이미지의 개념을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing the concept of a difference image related to the present invention.
컨트롤러(120)는 제1시점과 제2시점에서의 이미지를 차분한 차분 이미지(차분 화상, 차분 영상)를 이용하여 와이퍼(210)의 동작 제어를 위한 신호를 출력한다. 그리고, 컨트롤러(120)는 노멀 이미지, 즉, 윈드쉴드(10) 그대로의 이미지를 차분 이미지와 교대로 획득하여 공조기(220) 및 조명 장치(230)의 동작 제어를 위한 신호를 각각 출력한다.The
도 4의 하나의 사각형은 픽셀을 나타내고 있으며, 이에 따르면 9개(3×3)의 픽셀을 갖는 이미지 프레임을 예시하고 있다.One rectangle in Fig. 4 represents a pixel, which illustrates an image frame having nine (3 x 3) pixels.
이미지 센싱유닛(110)은 이미지를 소정의 주기로 순차 획득하며, 이러한 주기는 임의로 설정 가능하다. 예를 들어 1초당 하나의 이미지 프레임을 순차적으로 획득하도록 설정 가능하다.The
도 4는 제1시점에서의 이미지(F1)과 한 주기 이후의 제2시점에서의 이미지(F2)를 각각 예시하고 있다. 이에 따르면 제2시점의 이미지(F2)와 제1시점의 이미지(F1)와 비교하였을 때 하나의 픽셀에 변화가 발생한 것이 예시되어 있다.4 illustrates an image F1 at a first time point and an image F2 at a second time point after one cycle, respectively. According to this, it is exemplified that a change occurs in one pixel when compared with the image F2 at the second time point and the image F1 at the first time point.
이미지 센싱유닛(110)은 제1시점의 이미지(F1)과 제2시점에서의 이미지(F2)를 차분한 차분 이미지(F2-F1)를 출력한다. 도 4에 따르면 화소 데이터에 변화가 발생한 픽셀만이 차분 이미지(F2-F1)에 남아 있게 되며, 변화가 발생하지 않은 픽셀은 차분 이미지(F2-F1)에 표시되지 않는다. 즉, 변화가 발생하지 않은 픽셀과 관련된 데이터들은 차분 처리 과정에서 제거되는 것이며, 이미지 센싱 유닛(110)에서 컨트롤러(120)로 전달되는 데이터량을 그만큼 줄일 수 있게 된다.The
도 5는 본 발명과 관련된 차분 이미지를 예시한 촬영 이미지이다.5 is a photograph image illustrating a difference image related to the present invention.
도 5는 이미지 센싱유닛(110)이 제1시점에서 실제 촬영한 이미지(F1)와, 그 다음 주기의 제2시점에서 실제 촬영한 이미지(F2) 및 제1 및 제2시점의 이미지를 차분한 차분 이미지(F2-F1)를 나타내고 있다. 촬영 이미지는 제2시점에서 이물이 추가된 것을 나타내고 있으며, 앞선 설명과 같이 차분 이미지(F2-F1)에서 변화가 발생한 부분을 제외한 나머지 부분(배경 건물)이 제거된 것을 확인할 수 있다.FIG. 5 is a diagram showing an example in which the
이미지 센싱유닛(110)은 상기와 같은 차분 이미지를 순차적으로 출력한다. 즉, 이미지 센싱유닛(110)은 제1, 2, 3, 4, … 시점의 이미지(F1, F2, F3, F4, …)를 순차 획득하여, 각 시점 사이의 차분 이미지들(F2-F1, F3-F2, F4-F3, …)를 순차 출력한다.The
도 6은 도 1에 도시된 이미지 센싱 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도이고, 도 7은 도 6의 차동 증폭기 중 하나의 구성 및 동작을 나타낸 개략도이다.Fig. 6 is a schematic view schematically showing the configuration of the image sensing unit shown in Fig. 1, and Fig. 7 is a schematic diagram showing the configuration and operation of one of the differential amplifiers of Fig.
도 6과 같이, 이미지 센싱유닛(110)은 수광 소자(111), 제1 및 제2출력라인(113, 114), 차동 증폭기(112)를 포함한다.As shown in FIG. 6, the
수광 소자(111)는 빛을 수광하여 윈드쉴드(30)의 이미지를 전기 신호로 변환하는 전기 소자이며, CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 소자(센서)가 사용될 수 있다. 아울러 수광 소자(111)로서 광역역광보정(Wide Dynamic Range) 기능을 갖는 이미지 센서가 사용될 수 있다. 이를 통해 야간 또는 강한 빛의 입광시 등 환경 변화에 대한 견고성을 향상시킬 수 있다. 아울러 기존 기술(특허문헌 1 및 2)에서 사용하는 조명이나 확산판을 사용할 필요가 없다. 참고로 도 6은 9개(3×3)의 픽셀을 갖는 수광 소자(111)를 예시하고 있다. The
수광 소자(111)는 윈드쉴드(10)의 표면에 초점이 포커싱되도록 구성된다. 이를 통해 윈드쉴드(10) 표면의 빗방울의 모양을 정확하게 얻을 수 있으며, 초점에 어긋난 배경 이미지에 대한 데이터를 처리 데이터에서 용이하게 제외할 수 있다.The
제1출력라인(113)과 제2출력라인(114)은 수광 소자(111)의 각 픽셀의 출력단, 구체적으로 각 픽셀의 포토다이오드(PD)에 연결된다. 제1출력라인(113)과 제2출력라인(114)은 수광 소자(111)의 각 픽셀의 출력단으로부터 각각 분기된다. 본 실시예에 따르면, 각 픽셀의 포토다이오드(PD)의 출력단에 앰프(118, Amplifier)가 설치되고, 그 출력단에 제1출력라인(113)과 제2출력라인(114)이 연결된 구성이 예시되어 있다.The
차동 증폭기(112)는 제2출력라인(114) 상에 설치되며, 픽셀의 출력치(예를 들면, 전압값)의 차분값을 출력한다. The
도 7을 참조하면, 차동 증폭기(112)의 하나의 입력단에 각 픽셀의 제1시점에서의 전기 신호(N)가 입력되고, 다른 하나의 입력단에 각 픽셀의 제2시점에서의 전기 신호(N+1)가 입력된다. 차동 증폭기(112)의 출력단에서는 제2시점과 제1시점에서의 전기 신호의 출력치의 차분값, 예를 들어 전압차에 대응하는 차분값[(N+1)-(N)]이 출력되게 된다. 그리고 각 차동 증폭기(112)의 출력단에서 출력되는 신호들이 조합된 차분 이미지가 제2출력라인(114)을 통해 출력되게 된다.7, an electric signal N at a first point in time of each pixel is input to one input terminal of the
상기와 같은 구성에 따르면, 제1출력라인(113)은 각 포토 다이오드(PD)에서 출력되는 전기 신호를 출력하여 노멀 이미지가 출력되도록 한다. 그리고 제2출력라인(114)은 차동 증폭기(112)를 통해 제1시점과 제2시점 사이의 이미지가 차분된 차분 이미지가 출력되도록 한다. According to the above configuration, the
이와 같은 구성에 따르면, 이미지 센싱 유닛(110)은 노멀 이미지와 차분 이미지를 각각 제1 및 제2출력라인(113,114)를 통해 출력하게 각각 출력한다.According to this configuration, the
이미지 센싱 유닛(110)의 출력단에는 컨트롤러(120)가 노멀 이미지와 차분 이미지를 교대로 획득하도록 제1 및 제2출력라인의 출력 신호를 일정 주기로, 또는 임의로 설정된 주기로 스위칭시키는 스위치(130)가 설치된다. 스위치(115)는 제1 및 제2출력라인(113,114)을 출력라인(116)에 교대로 연결시키도록 동작된다. 이러한 스위치(130)의 스위칭 동작은 컨트롤러(120)의 제어에 의해 수행되도록 구성 가능하다. A
스위치(130)에서 나온 노멀 이미지 또는 차분 이미지는 출력 라인(140)을 통해 컨트롤러(120)로 입력된다.The normal image or difference image from the
도 8은 본 발명과 관련된 레인 센싱, 선 로드 센싱, 오토 라이트 센싱 프로세스를 나타낸 순서도이다.FIG. 8 is a flowchart illustrating a rain sensing, pre-load sensing, and auto light sensing processes according to the present invention.
컨트롤러(120)는 차분 이미지와 노멀 이미지를 일정 주기로 교대로 반복하여 획득한다(S10,S20). The
컨트롤러(120)는 차분 이미지를 근거로 레인 센싱 프로세스를 수행한다. 컨트롤러(120)는 이미지 센싱 유닛(110)에서 출력되는 차분값의 개수를 근거로 와이퍼 제어용 신호를 출력할 수 있다(S30,S40). The
도 9는 도 8의 레인 센싱 프로세스의 상세 순서도이다. 도 9와 같이, 컨트롤러(120)는 차분값이 출력되는 픽셀수를 전체 픽셀수로 나눈 값을 연산한다(S30). 그리고 이러한 연산값을 별도의 저장 공간(예를 들어, 메모리 등의 기억수단)에 저장한다(S41).9 is a detailed flowchart of the rain sensing process of FIG. As shown in FIG. 9, the
다음으로 컨트롤러(120)는 저장 공간에 저장된 저장값과 기설정된 임계값을 비교한다(S42). 그 결과 저장 공간에 저장된 저장값이 기설정된 임계값(예를 들어, 30%) 이상이면 출력신호를 생성한다(S43). 즉, 전체 수광 영역 중 변화한 영역이 일정 비율 이상인 경우, 이것을 빗방울이 윈드쉴드(10)의 전체 영역 중 일정 비율 이상으로 가리는 것으로 판단하여, 와이퍼(30)를 동작시키는 신호를 발생하게 하는 것이다.Next, the
컨트롤러(120)는 저장값과 임계값의 비교 결과 저장값이 임계값보다 작으면 저장값이 다음 주기의 연산값과 누적 합산되도록 저장값을 저장 공간에 누적시킨다(S44). 이러한 경우 저장공간에 누적 합산된 저장값은 임계값 이상이 될 때까지 누적 합산되어 갱신된다. 컨트롤러(120)는 누적 합산된 저장값이 임계값 이상이 되는 경우 출력신호를 생성한다. 출력 신호는 펄스파 형태를 가질 수 있으며, 차량 컨트롤러(200)는 1 펄스당 와이퍼(210)를 기설정된 횟수로 왕복 이동시키도록 와이퍼(210)의 구동기를 제어하는 구성을 가질 수 있다.The
컨트롤러(120)는 노멀 이미지의 전압 분포를 근거로 선 로드 센싱 프로세스와 오토 라이트 센싱 프로세스를 수행한다. 다시 말해, 컨트롤러(120)는 노멀 이미지의 전압 분포를 근거로 공조기(220) 동작을 위한 태양의 좌표 정보에 관한 신호와, 조명 장치(230)의 동작 제어를 위한 밝기 정보에 관한 신호를 출력한다. 이미지 센싱 유닛(110)의 포커스가 윈드쉴드(110)에 맞춰져 있기 때문에 불선명한 이미지를 얻을 수 있지만, 태양의 위치 및 빛의 밝기를 산출하기에는 충분하다 할 것이다.The
도 10은 도 8의 선 로드 센싱 프로세스와 관련된 이미지 수광 영역을 나타낸 도면이고, 도 11는 도 8의 선 로드 센싱 및 오토 라이트 센싱 프로세스와 관련된 노멀 이미지의 전압 분포를 나타낸 도면이다.Fig. 10 is a view showing an image receiving area associated with the pre-load sensing process of Fig. 8, and Fig. 11 is a diagram showing a voltage distribution of a normal image related to the pre-load sensing and the auto light sensing process of Fig.
도 10은 노멀 이미지를 복수 개의 메쉬 형태의 영역으로 분할한 수광 소자(111)의 분할 화면을 보이고 있으며, 분할 영역의 개수는 최대로 픽셀의 개수까지 다양하게 설정 가능하다. 그리고 도 11은 컨트롤러(120)가 획득한 노멀 이미지의 전압 신호 레벨의 분포를 X 방향(또는 Y 방향)을 따라 나타낸 것이다.10 shows a divided screen of the
선 로드 센싱 프로세스와 관련하여, 컨트롤러(120)는 노멀 이미지의 분할 화면에서 전압 피크치가 검출된 영역 정보(즉, 도 10에서 붉은 색으로 표시된 부분 및 도 11에서 피크치로 표시된 부분)를 검출한다(S50), 그리고 검출된 전압 피크치 정보를 근거로 태양의 좌표 정보에 관한 신호를 출력한다(S60). 컨트롤러(120)는 피크치의 전압 레벨이 기설정된 임계값 이상이면 이를 태양으로 판단하고, 가장 높은 레벨값(X-Y 방향의 중심값)을 태양의 좌표로 산출한다.In connection with the pre-load sensing process, the
오토 라이트 센싱 프로세스와 관련하여, 컨트롤러(120)는 노멀 이미지로부터 전압 평균치(도 11 참조)를 산출하여(S70), 밝기 정보에 관한 신호를 출력한다(S80). 컨트롤러(120)는 전압 레벨을 복수의 구간으로 나누고, 구간에 대응하는 밝기 레벨을 출력 신호로 생성할 수 있다. 즉, 컨트롤러(120)는 산출된 전압 평균치가 해당하는 구간을 산출한 후, 해당 구간에 대응되는 밝기 레벨을 출력 신호로 생성할 수 있다.Regarding the auto light sensing process, the
이와 같은 방식에 따르면 전압 분포를 산출하는 프로세스를 통해 선로드 센싱과 오토 라이트 센싱을 동시에 수행할 수 있으므로, 그만큼 계산 부하를 경감할 수 있는 이점이 있다. According to this method, since the line load sensing and the auto light sensing can be simultaneously performed through the process of calculating the voltage distribution, there is an advantage that the calculation load can be reduced accordingly.
이상에서 설명한 차량용 통합 센서는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.The vehicle integrated sensor described above is not limited to the configuration and the method of the embodiments described above, but various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
10: 윈드쉴드 20: 대시보드
30: 와이퍼 100: 차량용 레인센서
110: 이미지 센싱유닛 111: 수광 소자
112: 차동 증폭기 120: 컨트롤러
130: 스위치 140: 출력라인
200: 차량 컨트롤러 210: 와이퍼
220: 공조기 230: 조명 장치10: Windshield 20: Dashboard
30: Wiper 100: Rain sensor for vehicle
110: Image sensing unit 111: Light receiving element
112: differential amplifier 120: controller
130: switch 140: output line
200: vehicle controller 210: wiper
220: air conditioner 230: lighting device
Claims (6)
상기 이미지 센싱 유닛에서 출력된 노멀 이미지와 차분 이미지를 이용하여 차량에 설치된 와이퍼, 공조기, 조명 장치의 동작 제어를 위한 신호를 각각 출력하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 이미지 센싱유닛은,
상기 노멀 이미지의 생성을 위한 수광 소자;
상기 수광 소자의 각 픽셀의 출력단에서 분기되는 제1 및 제2출력라인; 및
상기 제2출력라인 상에 설치되며, 상기 제1시점과 제2시점에서의 픽셀의 출력치의 차분값을 각 픽셀 별로 출력하고, 출력된 각 픽셀의 차분값의 신호를 조합하여 상기 차분 이미지를 출력하는 차동 증폭기를 포함하며,
상기 이미지 센싱 유닛의 출력단에는 상기 컨트롤러가 상기 노멀 이미지와 상기 차분 이미지가 교대로 획득하도록 상기 제1 및 제2출력라인의 출력 신호를 임의로 설정된 주기로 스위칭시키는 스위치가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 통합 센서.The image of the windshield of the vehicle is successively acquired at a predetermined cycle to sequentially output the normal images, and only the pixels at which the pixel data at the first and second points of time are changed are obtained by subtracting the images at the first and second points An image sensing unit sequentially outputting a displayed difference image separately from the normal image; And
And a controller for outputting a signal for controlling the operation of the wiper, the air conditioner, and the lighting device installed in the vehicle using the normal image and the differential image output from the image sensing unit,
The image sensing unit includes:
A light receiving element for generating the normal image;
First and second output lines branched at the output terminal of each pixel of the light receiving element; And
Outputting a difference value between the output values of the pixels at the first view point and the second view point for each pixel and combining the signals of the difference values of the output pixels to output the difference image; A differential amplifier,
Wherein a switch is provided at an output terminal of the image sensing unit to switch the output signals of the first and second output lines at arbitrary set intervals so that the controller can alternately acquire the normal image and the differential image. .
상기 수광 소자는 상기 윈드쉴드의 표면에 초점이 포커싱되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 통합 센서.The method according to claim 1,
Wherein the light receiving element is configured to focus the focus on the surface of the windshield.
상기 수광 소자는 광역역광보정(Wide Dynamic Range) 이미지 센서인 것을 특징으로 하는 차량용 통합 센서.The method according to claim 1,
Wherein the light receiving element is a wide dynamic range image sensor.
상기 각 픽셀의 차분값은 상기 제2시점과 제1시점에서의 전압차에 대응되고,
상기 컨트롤러는 상기 차동 증폭기에서 출력된 차분값의 개수를 근거로 와이퍼 제어용 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합 센서.The method according to claim 1,
Wherein a difference value of each pixel corresponds to a voltage difference between the second and first time points,
Wherein the controller outputs a wiper control signal based on the number of differential values output from the differential amplifier.
차분값이 출력되는 픽셀수를 전체 픽셀수로 나눈 값을 연산하여 별도의 저장 공간에 저장하고,
상기 저장 공간에 저장된 저장값이 기설정된 임계값 이상이면 출력신호를 생성하며,
상기 저장값이 상기 임계값보다 작으면 다음 주기의 연산값과 누적 합산되도록 상기 저장 공간에 누적시키는 것을 특징으로 하는 차량용 통합 센서.5. The apparatus of claim 4,
A value obtained by dividing the number of pixels for which the difference value is output by the total number of pixels is calculated and stored in a separate storage space,
Generates an output signal when the stored value stored in the storage space is equal to or greater than a predetermined threshold value,
If the stored value is smaller than the threshold value, accumulates the accumulated value in the storage space so as to be cumulatively added to the calculated value of the next cycle.
상기 노멀 이미지의 전압 피크치 정보를 근거로 상기 공조기의 동작 제어를 위한 태양의 좌표 정보에 관한 신호를 출력하며,
상기 노멀 이미지의 전압 평균치 정보를 근거로 상기 조명 장치의 동작 제어를 위한 밝기 정보에 관한 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합 센서.2. The apparatus of claim 1,
And outputs a signal relating to the coordinate information of the sun for controlling the operation of the air conditioner based on the voltage peak value information of the normal image,
And outputs a signal relating to brightness information for controlling the operation of the lighting device based on the voltage average value information of the normal image.
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---|---|---|---|
KR1020160160480A KR101750419B1 (en) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Integated sensor for vehicle |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009139159A (en) | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Niles Co Ltd | Raindrop detecting device |
JP2013236170A (en) | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Denso Corp | Solid state imaging apparatus and on-vehicle control apparatus |
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