KR101771657B1 - 차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 내비게이션 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 내비게이션 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 내비게이션 장치가 개시된다. 이 내비게이션 장치는 차량에 장착된 적어도 하나의 카메라로부터 획득되는 카메라 영상과 주행 지리 정보 영상이 매칭되도록 합성하여 화면 영상을 생성하는 영상 처리부, 및 생성된 영상을 화면 출력하는 영상 출력부를 포함한다. 이와 같이 본 발명은 내비게이션 이용 중 도심 및 복잡한 도로 등 특정 환경에서 사용자가 원하는 경우 실제 영상에 도로 등 지리 정보를 오버레이시켜 볼 수 있게 하므로, 사용자로 하여금 원하는 지점을 시각적으로 용이하게 감지할 수 있게 한다.

Description

차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 내비게이션 장치 및 그 방법{Navigation apparatus for composing camera images of vehicle surroundings and navigation information, method thereof}
본 발명은 차량 운행자에게 길 안내를 하기 위한 내비게이션 기술에 관한 것으로, 특히 이미지화된 주행 지리 정보 외에 실사 영상을 함께 제공하여 길 안내 서비스를 제공하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 내비게이션 장치는 GPS(Global Positioning System)를 이용한 차량 위치 파악 기술 및 저장장치에 저장된 지도 정보 혹은 외부로부터 무선 통신을 통해 획득되는 지도 정보 등을 이용하여 차량의 주행 정보를 이차원 혹은 삼차원 이미지로 생성 및 화면 표시하여 운전자에게 주행 안내 서비스를 제공한다. 그러나 화면상에 단지 지도 이미지만을 표시하여 주행 안내 서비스를 제공하는 경우, 운전자는 내비게이션 장치의 화면에 표시되는 지도 이미지와 운전자의 시야에 실제로 보이는 주변 영상을 매칭시키는 노력을 하여야 한다. 따라서 이 과정에서 운전자는 내비게이션 장치가 제공한 주행 정보를 오인식하는 경우가 발생할 수 있다.
이러한 문제 해결을 위한 기술로, 위성 사진 혹은 항공 사진을 지도 이미지와 함께 표시하거나, 차량의 주행 방향으로 카메라를 장착하고 그 장착된 카메라를 통해 획득된 실시간 영상을 주행 정보와 함께 표시하는 내비게이션 기술이 알려져 있다. 그러나 전자의 경우, 운전자가 의식적으로 매칭시키는 노력은 저감시킬 수 있으나, 해당 지역의 건물이나 도로가 신설, 소멸, 변경되었을 경우 실제와 다른 영상 표시로 인하여 운전자의 혼동이 초래될 수 있다. 후자의 경우에도, 차량의 주행 방향만 촬영된 실시간 영상이 지도 이미지에 단순 오버레이로 보여질 경우, 그 실시간 영상이 실제 지도 이미지 화면과 일치되기 힘들다는 문제가 있다.
본 발명은 주행 안내를 위한 지도 이미지와 정확히 매칭되는 실제의 영상을 화면에 표시 가능하게 하는 내비게이션 장치 및 그 방법을 제공함을 목적으로 한다.
나아가 본 발명은 차량의 전방뿐만 아니라 후방 및 측방에 대해서도 실제의 영상을 제공할 수는 내비게이션 장치 및 그 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 내비게이션 장치는 차량에 장착된 적어도 하나의 카메라로부터 획득되는 카메라 영상과 주행 지리 정보 영상이 매칭되도록 합성하여 화면 영상을 생성하는 영상 처리부, 및 생성된 영상을 화면 출력하는 영상 출력부를 포함한다. 여기서 영상 처리부는 차량 주변에 가상의 구면을 설정하여 적어도 하나의 카메라 영상을 설정된 가상 구면 상의 해당 위치에 삼차원(3D) 맵핑하고, 주행 지리 정보 영상을 상기 가상 구면에 상기 카메라 영상과 함께 오버레이시켜 3D 맵핑한 후, 이를 이차원(2D) 사용자 뷰 화면 영상으로 생성한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 내비게이션 방법은 차량 주변에 가상의 구면을 설정하는 단계, 차량의 전후좌우 각각에 장착된 카메라들로부터 획득된 카메라 영상을 설정된 가상 구면 상의 해당 위치에 픽셀 단위로 3D 맵핑하는 단계, 주행 지리 정보를 상기 가상 구면에 오버레이시켜 3D 맵핑하는 단계, 가상 구면에 3D 맵핑된 영상을 2D 사용자 뷰 화면 영상으로 생성하는 단계, 및 생성된 사용자 뷰 화면 영상을 화면 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명은 내비게이션 이용 중 도심 및 복잡한 도로 등 특정 환경에서 사용자가 원하는 경우 실제 영상에 도로 등 지리 정보를 오버레이시켜 볼 수 있게 하므로, 사용자로 하여금 원하는 지점을 시각적으로 용이하게 감지할 수 있게 한다. 또한 본 발명은 사용자로 하여금 뷰 포인트를 자유롭게 설정할 수 있게 하므로, 사용자는 차량 주변의 상황(전방은 물론 후방과 측방을 포함)을 지리 정보와 함께 쉽게 확인할 수 있다. 또한 기존의 차량 주변 모니터링(Around View Monitoring) 시스템과 카메라 등의 장치를 공용으로 사용할 수 있어 부품수를 감소시킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 차량의 전후좌우에 카메라 장착을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내비게이션 장치 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 영상 3D 맵핑 설명을 위한 참조도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내비게이션 장치의 차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 방법 흐름도.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 차량의 전후좌우에 카메라 장착을 나타낸 개략적 도면이다.
도시된 바와 같이, 차량의 전방, 후방, 좌측방, 우측방 각각에 카메라가 장착된다. 일 실시예에 있어서, 이들 카메라는 광각 카메라이다. 이 4대의 카메라, 즉 전방 카메라(110), 후방 카메라(120), 좌측방 카메라(130), 우측방 카메라(140)는 차량 주변 360°를 커버할 수 있도록 적합한 위치에 설치됨이 바람직하다. 일 실시예에 따라, 이 4대의 카메라는 내비게이션 장치에서 주행 지리 정보와 함께 합성될 차량 주변 실사 영상을 제공하는 역할을 한다. 여기서 주행 지리 정보라 함은 차량의 주행 위치와 차량의 주행 장소에 대한 지리 정보를 의미한다. 한편, 각 카메라는 DC 모터에 의해 촬영 각도가 조절될 수 있음이 바람직하며, 내비게이션 장치의 내비게이션 기능 비활성화시에는 차량 주변 모니터링(Around View Monitoring)을 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내비게이션 장치의 블록도이다.
도시된 바와 같이, 내비게이션 장치는 표시부(210), 입력부(220), 지리 정보 데이터베이스(230), 차량 위치 및 각도 추적부(240), 영상 처리부(250), 영상 출력부(260)를 포함한다. 표시부(210)는 영상 표시를 위한 장치로써, 터치스크린으로 구현될 수 있다. 입력부(220)는 사용자 입력을 위한 구성으로써, 터치스크린을 수 있다. 따라서 논리적으로 입력부(220)와 표시부(210)를 별도로 표현하였으나, 이는 단일의 구성으로 구현될 수 있다. 지리 정보 데이터베이스(230)에는 지리 정보가 기저장되어 있으며, 영상 처리부(250)의 영상 합성시 이용된다. 지리 정보 데이터베이스(230)는 필수 구성이 아니며, 지리 정보 데이터베이스가 없을 경우 영상 처리부(250)는 외부로부터 무선 통신을 통해 실시간 수신되는 지리 정보를 이용하여 영상 합성시 이용할 수 있다. 차량 위치 및 각도 추적부(240)는 GPS 모듈, 자이로(Gyro) 센서 및 지자기 센서를 포함하여 구성된다. 이들 구성은 알려진 바와 같이, 차량의 위치를 추적하고 차량의 각도를 계산하기 위해 이용된다.
영상 처리부(250)는 전방 카메라(110), 후방 카메라(120), 좌측방 카메라(130), 우측방 카메라(140) 각각으로부터 전달되는 영상을 수신한다. 그리고 수신된 카메라 영상들과 주행 지리 정보 영상이 매칭되도록 합성하여 화면 영상을 생성한다. 이에 영상 출력부(260)는 생성된 영상을 표시부(210)로 화면 출력한다. 이때 영상 출력부(260)는 생성된 영상을 표시부(210) 출력에 맞게 RGB 변환하여 화면 출력하는 역할을 수행할 수 있다.
이하, 영상 처리부(250)의 영상 처리에 대해 구체적으로 설명한다. 일 실시예에 있어서, 영상 처리부(250)는 ‘카메라 영상의 3D 맵핑 → 주행 지리 정보의 3D 오버레이 맵핑 → 2D 사용자 뷰 생성’의 순서로 영상 합성을 수행한다. 우선 카메라 영상의 3D 맵핑 단계에서, 영상 처리부(250)는 도 3과 같이 차량 주변에 가상의 구면을 설정하여 카메라들에 의해 촬영된 영상을 각 구면 상의 각각의 위치에 픽셀 단위로 맵핑을 수행한다. 이때 차량 주위의 실제 모습과 카메라 영상이 최대한 비슷하게 보이기 위해, 영상 처리부(250)는 카메라의 특성 또는 장착 위치에 따라 사전에 미리 설정된 맵 테이블을 이용하여 픽셀 단위로 맵핑을 수행할 수 있다.
주행 지리 정보의 3D 오버레이 맵핑 단계에서, 영상 처리부(250)는 차량 위치 및 각도 추적부(240)로부터 얻어지는 GPS 정보를 이용한 차량의 현재 위치 정보와 자이로(Gyro) 센서 및 지자기 센서 정보를 이용한 차량의 방위 정보를 이용하여 지도상의 차량의 위치 및 각도를 계산한 후, 해당 위치 주변의 3D 지리 주행 정보를 도 3의 가상 구면에 카메라 영상과 함께 오버레이시켜 맵핑한다. 그 다음으로 2D 사용자 뷰 생성 단계에서, 영상 처리부(250)는 카메라 영상의 3D 맵핑 및 주행 지리 정보의 3D 오버레이 맵핑을 통해 생성된 3D 정보를 사전에 미리 지정된 지점에서 보는 것처럼 보이도록 2D 영상으로 맵핑하여 영상 출력부(260)를 통해 표시부(210)로 화면 출력한다. 바람직하게, 영상 처리부(250)는 ‘카메라 영상의 3D 맵핑 → 주행 지리 정보의 3D 오버레이 맵핑 → 2D 사용자 뷰 생성’이라는 전체 과정이 매 초당 25회 이상 처리되도록 하여 부드러운 화면으로 표시 가능하게 한다.
한편, 영상 처리부(250)는 입력부(220)를 통한 사용자 입력에 따라 카메라 영상 혹은 주행 지리 정보 영상의 위치 조절을 수행할 수 있다. 이는 ‘카메라 영상의 3D 맵핑 → 주행 지리 정보의 3D 오버레이 맵핑 → 2D 사용자 뷰 생성’이라는 영상 합성을 통해서도 미세하게나마 매칭 오류가 발생되었을 경우에, 사용자로 하여금 직접 카메라 영상 혹은 주행 지리 정보 영상의 위치를 조절하여 카메라 영상과 주행 지리 정보 영상이 정확히 일치될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 사용자는 전방 버드뷰, 후방 버드뷰 등 원하는 뷰 포인트를 입력부(220)를 통해 선택할 수 있다. 이에 영상 처리부(250)는 선택된 뷰 포인트에 따라 2D 사용자 뷰를 생성하여 영상 출력부(260)를 통해 표시부(210)로 화면 출력한다. 한편, 영상 처리부(250)는 사용자 선택에 따라 주행 지리 정보만을 생성하여 영상 출력부(260)로 출력하거나, 카메라 실사 영상만을 생성하여 영상 출력부(260)로 출력하거나, 카메라 실사 영상에 지리 주행 정보가 오버레이된 영상을 생성하여 영상 출력부(260)로 출력할 수도 있다. 즉, 사용자가 표시 모드를 선택할 수 있도록 하는 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내비게이션 장치의 차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 방법 흐름도이다.
영상 처리부(250)는 도 3에 예시된 바와 같이 차량 주변에 가상의 구면을 설정한다(S410). 그리고 차량의 전후좌우 각각에 장착된 카메라들로부터 획득된 카메라 영상을 각 가상 구면 상의 각각의 위치에 픽셀 단위로 3D 맵핑을 수행한다(S420). 전술한 바와 같이, 영상 처리부(250)는 사전에 미리 설정된 맵 테이블을 이용하여 픽셀 단위로 맵핑을 수행할 수 있다. 카메라 영상의 3D 맵핑이 완료되면, 영상 처리부(250)는 GPS 정보를 이용한 차량의 현재 위치 정보와 자이로 센서 및 지자기 센서 정보를 이용한 차량의 방위 정보를 이용하여 지도상의 차량의 위치 및 각도를 계산한 후, 해당 위치 주변의 지리 주행 정보를 가상 구면에 맵핑된 카메라 영상에 오버레이시켜 3D 맵핑한다(S430). 이후, 영상 처리부(250)는 카메라 영상의 3D 맵핑 및 주행 지리 정보의 3D 오버레이 맵핑을 통해 생성된 3D 정보를 사전에 미리 지정된 지점에서 보는 것처럼 보이도록 2D 영상으로 맵핑하여 화면 출력한다(S440)(S450).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 전방 카메라 120 : 후방 카메라
130 : 좌측방 카메라 140 : 우측방 카메라
210 : 표시부 220 : 입력부
230 : 지리 정보 DB 240 : 차량 위치 및 각도 추적부
250 : 영상 처리부

Claims (6)

  1. 차량에 장착된 적어도 하나의 카메라로부터 획득되는 카메라 영상과 주행 지리 정보 영상이 매칭되도록 합성하여 화면 영상을 생성하는 영상 처리부; 및
    상기 생성된 영상을 화면 출력하는 영상 출력부를 포함하고,
    상기 영상 처리부는 차량 주변에 가상의 구면을 설정하여 상기 적어도 하나의 카메라 영상을 상기 설정된 가상 구면 상의 해당 위치에 삼차원 맵핑하고, 상기 주행 지리 정보 영상을 상기 가상 구면에 상기 카메라 영상과 함께 오버레이시켜 삼차원 맵핑한 후, 이를 이차원 사용자 뷰 화면 영상으로 생성하는 것인 차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 내비게이션 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는 카메라 영상과 주행 지리 정보 영상의 매칭을 위한 사용자 입력에 따라 카메라 영상 혹은 주행 지리 정보 영상의 위치 조절을 수행함을 특징으로 하는 차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 내비게이션 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 카메라 영상은 차량의 전후좌우 각각에 설치된 카메라들로부터 획득되는 영상임을 특징으로 하는 차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 내비게이션 장치.
  5. 차량 주변에 가상의 구면을 설정하는 단계;
    차량의 전후좌우 각각에 장착된 카메라들로부터 획득된 카메라 영상을 상기 설정된 가상 구면 상의 해당 위치에 픽셀 단위로 삼차원 맵핑하는 단계;
    주행 지리 정보를 상기 가상 구면에 오버레이시켜 삼차원 맵핑하는 단계;
    상기 가상 구면에 삼차원 맵핑된 영상을 이차원 사용자 뷰 화면 영상으로 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 사용자 뷰 화면 영상을 화면 출력하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 내비게이션 장치의 차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사용자 뷰 포인트는 사용자에 의해 설정 가능함을 특징으로 하는 차량 주변 실사 영상과 주행 지리 정보를 합성하여 표시하는 방법.
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