KR101837385B1 - 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템 및 측정 방법 - Google Patents

해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템 및 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템에 관한 것으로, 적어도 2대의 해상도가 다른 카메라모듈; 카메라모듈을 팬틸트시키도록 설치된 팬틸트장치;와 카메라모듈과 팬틸트장치의 동작을 제어하고, 목표물까지의 거리를 연산하도록 설치된 제어모듈;을 포함하여 이루어진다.

Description

해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템 및 측정 방법{System and method for measuring length using multiple cameras with differant resoultion and pan-tit device}
본 발명은 거리측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해상도가 다른 카메라에 포착된 목표물까지의 거리에 대해 카메라의 픽셀과 팬틸트장치의 구동각도를 활용하여 정확히 측정할 수 있도록 한 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템 및 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 사회가 발전할수록 공공장소에서의 개인 및 시설물의 안전에 대한 중요성이 대두되고 있다. 그래서, 세계 각국은 공공안전에 대한 필요성을 느끼고 있다. 예컨대, 감시카메라와 같은 감시장비를 공공장소에 설치하여 대형사고나 기타 범죄예방에 적극 활용하고 있다. 특히 근년에는 무차별 테러가 전반적으로 증가하는 추세이기 때문에 대다수의 국가는 자국의 군 기지나 공항 및 원자력 발전소 등 중요 시설물에 대해 그 해당 시설물의 보호 및 보안을 위해 외부인의 접근을 방지하고, 보안 감시를 위한 다양한 형태의 감시 장비들이 활용되고 있다. 최근에는 비교적 광범위한 지역을 날씨나 근무자의 피로누적에 관계없이 감시 및 경계할 수 있는 카메라에 자동 탐지 및 알람 기능을 부가하여 경계근무인력의 부하를 줄여 주고 있다. 특히, 주간은 물론이고 감시환경이 열악한 야간에도 감시가 가능한 장비, 즉 두개의 카메라가 장착된 감시카메라의 이용이 늘어가고 있는 추세이다.
다만, 이러한 감시카메라에 탐지된 목표물까지의 거리를 산출하는 시스템은 아직 갖추어져 있지 않아 사람이 직접 보고 판단하는 번거로움은 아직 존재한다. 이를 극복하기 위해 사람이 영상에 나타난 물체를 인지하고 카메라의 줌 성능을 감안하여 목표물까지의 거리를 개략적으로 예측하는 방법을 쓰는 곳도 있으며 관련된 종래의 기술로는 스테레오카메라 기법으로 2대의 카메라를 이용하여 거리를 산출하는 기술이 있다.
이와 관련하여 종래에 사용되고 있는 목표물까지의 거리를 측정하는 방법에 대해 간략히 설명하기로 한다.
일례로, 도 1에 도시된 바와 같이, 해안을 감시하는 군 경계 초소 등에서 사용하는 방법으로, 선박에 대한 거리 측정을 예로 하여 설명하기로 한다. 선박에 대한 정보를 미리 인지한 상태에서, 카메라를 통해 얻은 영상에 나타난 선박 등의 길이를 모니터상에서 자로 측정하고, 모니터의 길이와 선박의 길이를 대비함으로써, 목표물까지의 거리를 측정할 수 있다.
그러나 목표물인 선박의 정보를 미리 인지하여야 하는 조건이 성립되어야 하고, 모니터상의 선박 길이를 근무자가 직접 자로 측정한 길이를 기초로 거리를 환산하므로, 그 오차가 매우 크게 나타나고 있다는 문제점이 있다.
다른 예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 거리로 떨어져 있는 2대의 카메라로 목표물을 촬영하고, 이들 카메라의 영상에 나타난 목표물의 좌우 픽셀 수를 화각으로 환산하여 목표물까지의 거리를 산출할 수 있다.
그러나 카메라의 영상에서 목표물의 양 끝단 부분을 한 번에 추출하여 계산하므로 오차가 발생할 수밖에 없고, 목표물이 멀리 떨어져 있거나 작을수록 그 오차가 매우 커진다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1170269호(2012.07.31. 공고) 대한민국 등록특허 제10-1045829호(2011.07.01. 공고) 대한민국 등록특허 제10-0946175호(2010.03.08. 공고)
상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 해상도가 다른 2대의 카메라가 팬틸트장치에 의해 동작하는 다수의 카메라가 1개의 목표물에 대해 교대로 광축에 위치시키고, 이때의 구동각과 픽셀을 활용하여 목표물까지의 정확한 거리를 측정할 수 있도록 한 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상술된 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템은, 적어도 2대의 해상도가 다른 카메라모듈; 카메라모듈을 팬틸트시키도록 설치된 팬틸트장치;와 카메라모듈과 팬틸트장치의 동작을 제어하고, 목표물까지의 거리를 연산하도록 설치된 제어모듈;을 포함하여 이루어진다.
여기서, 제어모듈은 어느 하나의 카메라모듈의 광축 상에 목표물을 위치시키고, 다른 카메라모듈에서 얻을 수 있는 화각, 픽셀 수, 다른 카메라모듈의 광축과 수직으로 교차하는 지점에서 다른 카메라모듈까지의 거리, 어느 하나의 카메라모듈과 다른 카메라모듈 간의 거리 등을 검지 및 연산하여 거리를 측정하고, 카메라모듈의 개수만큼의 거리 개수를 구한다.
또한, 제어모듈은 어느 하나의 카메라모듈의 광축 상에 목표물을 위치시키기 위해 회전된 팬틸트장치의 구동각과, 어느 하나의 카메라모듈과 다른 카메라모듈 간의 거리를 검지 및 연산하여 거리를 측정하여 구한다.
이처럼 카메라모듈을 이용하여 산출된 적어도 2개의 거리와, 팬틸트장치의 구동각을 통해 얻을 적어도 1개의 거리 중 일정 오차 범위 내의 거리들의 평균값을 산출하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 제어모듈을 보다 자세하게 일례를 들어 설명하자면, 제2카메라모듈의 광축 상에 목표물을 위치시키고, 제1카메라모듈과 목표물 사이이면서 제1카메라모듈의 초점거리에 위치한 제1이미지(I1) 상에서의 광축과 목표물 사이의 제1픽셀 수(P1), 광축과 목표물과의 제1화각(θ1), 광축 상에서 목표물이 수직으로 교차하는 지점에서 제1카메라모듈까지의 거리(D1)와, 제1카메라모듈과 제2카메라모듈 간의 거리(L)을 검지 및 연산하여 제1카메라모듈과 목표물까지의 제1거리를 산출한다.
또한, 제1카메라모듈의 광축 상에 목표물을 위치시키고, 제2카메라모듈과 목표물 사이이면서 제1카메라모듈의 초점거리에 위치한 제2이미지(I2) 상에서의 광축과 목표물 사이의 제2픽셀 수(P2), 광축과 목표물과의 제2화각(θ2), 광축 상에서 목표물이 수직으로 교차하는 지점에서 제2카메라모듈까지의 거리(D2)와, 제1카메라모듈과 제2카메라모듈 간의 거리(L)을 검지 및 연산하여 제2카메라모듈과 목표물까지의 제2거리를 산출한다.
또, 제2카메라모듈의 광축 상에 목표물 이 위치된 상태에서 제1카메라모듈을 회전시켜 제1카메라모듈의 광축 상에 목표물이 위치되는 지점까지의 팬틸트장치의 구동각(θ3)와, 제1카메라모듈과 제2카메라모듈 간의 거리(L)를 연산하여 제1카메라모듈에서 목표물까지의 제3거리를 산출한다.
그리고 제1거리, 제2거리와 제3거리 중 오차 범위 내에 있는 적어도 2개의 거리를 선택하여 평균값을 산출하도록 이루어진다.
한편, 카메라모듈은 제어모듈의 제어신호를 수신하여 카메라렌즈의 동작을 제어하기 위한 광축정렬장치를 작동시키는 카메라제어부를 구비하여 이루어진다.
또한, 팬틸트장치는 제어모듈의 제어신호를 수신하여 카메라모듈의 팬틸트 동작을 위해 팬틸트장치를 제어하기 위한 팬틸트 구동모터 및 팬틸트 구동엔코더를 작동시키는 팬틸트제어부를 구비하여 이루어진다.
한편, 본 발명에 따른 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정 방법은 제어모듈이 제1카메라모듈과 제2카메라모듈의 광축 정렬을 초기화하는 제10단계(S10); 제1카메라모듈 또는 제2카메라모듈을 이용하여 경계지역을 감시하는 제20단계(S20); 제1카메라모듈 또는 제2카메라모듈에서 이상물체의 탐지 여부를 판단하는 제30단계(S30); 이상물체인 목표물까지의 거리 측정 여부를 판단하는 제40단계(S40); 제2카메라모듈의 광축에 목표물을 정렬하고, 제1카메라모듈을 이용하여 목표물까지의 제1거리를 산출하는 제50단계(S50); 제1카메라모듈의 광축에 목표물을 정렬하고, 제2카메라모듈을 이용하여 목표물까지의 제2거리를 산출하는 제60단계(S60); 제2카메라모듈의 광축에 목표물이 정렬된 상태에서, 제1카메라모듈의 광축에 목표물이 정렬되도록 회전시키기 위한 팬틸트장치의 구동각을 이용하여 제1카메라모듈에서 목표물까지의 제3거리를 산출하는 제70단계(S70); 제1거리, 제2거리와 제3거리 중 오차 범위 내에 있는 적어도 2개의 거리를 선택하고, 이들의 평균값을 목표물까지의 거리로 특정하는 제80단계(S80);를 포함하여 이루어진다.
여기서, 제50단계(S50)는, 제2카메라모듈의 광축 상에 목표물을 위치시키고, 제1카메라모듈과 목표물 사이이면서 제1카메라모듈의 초점거리에 위치한 제1이미지(I1) 상에서의 광축과 목표물 사이의 제1픽셀 수(P1), 광축과 목표물과의 제1화각(θ1), 광축 상에서 목표물이 수직으로 교차하는 지점에서 제1카메라모듈까지의 거리(D1)와, 제1카메라모듈과 제2카메라모듈 간의 거리(L)을 검지 및 연산하여 제1카메라모듈과 목표물까지의 제1거리를 산출한다.
또한, 제60단계(S60)는, 제1카메라모듈의 광축 상에 목표물을 위치시키고, 제2카메라모듈과 목표물 사이이면서 제1카메라모듈의 초점거리에 위치한 제2이미지(I2) 상에서의 광축과 목표물 사이의 제2픽셀 수(P2), 광축과 목표물과의 제2화각(θ2), 광축 상에서 목표물이 수직으로 교차하는 지점에서 제2카메라모듈까지의 거리(D2)와, 제1카메라모듈과 제2카메라모듈 간의 거리(L)를 검지 및 연산하여 제2카메라모듈과 목표물까지의 제2거리를 산출한다.
또, 제70단계(S70)는, 제2카메라모듈의 광축 상에 목표물이 위치된 상태에서 제1카메라모듈을 회전시켜 제1카메라모듈의 광축 상에 목표물이 위치되는 지점까지의 팬틸트장치의 구동각(θ3)과, 제1카메라모듈과 제2카메라모듈 간의 거리(L)를 연산하여 제1카메라모듈에서 목표물까지의 제3거리를 산출한다.
그리고 카메라모듈이 제3카메라모듈 내지 제n카메라모듈을 구비하는 경우, 제50단계(S50) 내지 제80단계(S80)를 반복하여 수행한다.
전술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 해상도가 다른 2대의 카메라모듈에 촬영된 목표물에 대해 화각, 픽셀 수, 초점거리 등을 이용하여 카메라모듈과 목표물의 거리를 각각의 카메라모듈마다 산출하고, 팬틸트장치의 구동각을 이용하여 카메라모듈과 목표물의 거리를 산출하여 이들의 평균값을 카메라모듈과 물체와의 거리로 특정함으로써, 오차를 최소화하면서 보다 정확한 거리를 산출할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안 된다.
도 1과 도 2는 종래의 감시카메라를 이용한 목표물까지의 거리를 측정하는 방법이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템이 개략적으로 도시된 도면이다.
도 4는 도 3의 거리측정시스템의 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 카메라모듈과 팬틸트장치가 도시된 사시도이다.
도 6은 도 5의 카메라모듈에서 광축정렬장치가 도시된 저면 사시도이다.
도 7은 도 3의 거리측정시스템을 이용하여 목표물까지의 거리를 측정하기 위한 방법이 도시되 순서도이다.
도 8 내지 도 10은 거리 측정을 위한 카메라모듈과 팬틸트장치의 동작이 개략적으로 도시된 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는 본 발명에 따른 해상도가 다른 다수의 카메라와 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템에 대해 도 3 내지 도 6을 참조하여 자세히 설명하기로 한다. 여기서, 각각 해상도가 다른 2대의 카메라와, 2대의 카메라를 개별적으로 팬틸트 구동시키도록 설치된 1대의 팬틸트장치의 구성을 일례로 하여 설명하기로 한다. 물론, 이 구성을 1세트로 하여 다수의 세트로 구성될 수도 있고, 1대의 카메라 또는 3대 이상의 카메라를 구동시키도록 팬틸트장치가 설치될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해상도가 다른 다수의 카메라와 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템은 제어모듈(100), 제1카메라모듈(200), 제2카메라모듈(300)과, 팬틸트장치(500)를 포함하여 이루어진다.
제어모듈(100)은 제1카메라모듈(200), 제2카메라모듈(300)과 팬틸트장치(500)의 구동을 유선 또는 무선으로 제어하도록 설치된다. 일례로, 제어모듈(100)은 어느 하나의 카메라모듈에서 촬영된 영상을 인식하고, 팬틸트장치(500)을 작동시켜 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)이 차례대로 각각 목표물(T)을 향하도록 하여 목표물(T)까지의 거리를 측정할 수 있다.
좀 더 자세히 설명하자면, 도 8에서와같이 목표물(T)이 제2카메라모듈(300)의 광축 상에 정렬되도록 제2광축정렬장치(310)를 작동시키고, 이때 제1카메라모듈(200)에 목표물(T)이 위치한 제1화각(θ1), 제1이미지(I1) 상에 나타난 목표물(T)이 위치한 수평방향의 제2픽셀 수(P2), 제1이미지(I1)와 제1카메라모듈(200) 간의 제1초점거리(F1)와, 제1카메라모듈(200)의 광축과 목표물(T)이 수직으로 교차하는 지점에서 제1카메라모듈(200)과의 거리(D1) 등을 대비하여 목표물(T)까지의 제1거리를 산출할 수 있도록 제어하고 연산하는 알고리즘으로 구성될 수 있다.
이하, '제1거리'는 제1카메라모듈(200)을 이용한 목표물(T)까지의 거리를 지칭하고, '제2거리'는 제2카메라모듈(300)을 이용한 목표물(T)까지의 거리를 지칭하며, '제3거리'는 팬틸트장치(500)의 구동각을 이용한 목표물(T)까지의 거리를 지칭하고, 이에 대한 자세한 설명을 하기로 한다.
또한, 도 9에서와같이 목표물(T)이 제1카메라모듈(200)의 광축 상에 정렬되도록 제1광축정렬장치(210)를 작동시키고, 이때 제2카메라모듈(300)에 목표물(T)이 위치한 제2화각(θ2), 제2이미지(I2) 상에 나타난 목표물(T)이 위치한 수평방향의 제2픽셀 수(P2), 제2이미지(I2)와 제2카메라모듈(300) 간의 초점거리(F2)와, 제2카메라모듈(300)의 광축과 목표물(T)이 수직으로 교차하는 지점에서 제2카메라모듈(300)과의 거리(D2) 등을 대비하여 목표물(T)까지의 제2거리를 산출할 수 있도록 제어하고 연산하는 알고리즘으로 구성될 수 있다.
한편, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)의 해상도가 다르기 때문에 제1픽셀 수(P1)와 제2필셀 수(P2)가 다를 수 있고, 이로 인해 산출된 제1거리와 제2거리가 다를 수 있다.
카메라모듈은 도 4 내지 도 6에서 보듯이 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)을 구비한다. 이 카메라모듈은 제3카메라모듈 내지 제n카메라모듈을 포함한 3대 이상으로 구성될 수 있고, 카메라제어부(400)에 의해 별도로 동작하도록 제어될 수 있다. 또한, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)은 1개의 팬틸트장치(500)로 작동될 수 있고, 각각에 설치된 팬틸트장치(500)로 작동될 수도 있으며, 3대 이상의 카메라모듈인 경우에도 적용될 수 있다. 이외에 카메라모듈은 목표물(T)을 향하여 동작한 후 촬영하고, 이 영상을 제어모듈(100)에 전송할 수 있는 통상의 부품 및 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예에서는 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)이 1개의 카메라제어부(400)와 1개의 팬틸트장치(500)에 의해 작동하는 구성에 대해 설명하기로 한다.
여기서, 제1카메라모듈(200)은 도 5와 도 6에서 보듯이 제2카메라모듈(300)과 일정 거리(L)로 떨어져 팬틸트장치(500)의 일측에 고정된다. 이 제1카메라모듈(200)은 팬틸트장치(500)의 일측에 고정된 제1하우징(220), 제1하우징(220)에 내장되면서 제2카메라렌즈(320)와는 해상도가 다른 제1카메라렌즈(230), 제1카메라렌즈(230)의 광축을 회전시켜 정렬시키도록 설치된 제1광축정렬장치(210)와, 팬틸트장치(500)에 의해 팬틸트하도록 장착된 제1팬틸트힌지축(240)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 제1광축정렬장치(210)는 제1모터(211), 제1모터(211)에 의해 작동하도록 설치된 제1암,수기어(212)와, 제1암,수기어(212)와 치합되면서 제1하우징(220)에 고정된 제1베이스기어(213)를 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서, 제1모터(211)가 작동하여 제1암,수기어(212)및 제1베이스기어(213)가 동작하여 제1하우징(220)의 회전시킬 수 있다. 여기서, 제1베이스기어(213)가 배제될 수도 있고, 제1모터(211)가 제1하우징(220)을 회전시킬 수 있는 최소의 기어를 구비한 구조로 변경될 수도 있다. 또한, 제1암,수기어(212)는 평기어 이외에 헬리컬 기어 등을 포함한 다양한 기어가 사용될 수 있다.
그리고 제2카메라모듈(300)은 도 5와 도 6에서 보듯이 제1카메라모듈(200)과 일정 거리(L)로 떨어져 팬틸트장치(500)의 타측에 고정된다. 이 제2카메라모듈(300)은 제1카메라모듈(200)과 동일하거나 유사하고, 구성 요소 역시 동일하거나 유사하므로 상술된 설명으로 대체하고, 다만 제2카메라렌즈(320)와 제1카메라렌즈(230)의 해상도가 다르다는 점이 인지되어야 할 것이다.
팬틸트장치(500)는 도 3 내지 도 5에서 보듯이, 양측부에 상호 일정 거리로 떨어진 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)이 장착된다. 이 팬틸트장치(500)는 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)의 팬틸트 구동이 가능하도록 설치되고, 제1카메라모듈(200) 또는 제2카메라모듈(300)이 외면에 직접 고정될 수도 있고, 떨어져 배치될 수도 있다. 이 팬틸트장치(500)는 제어모듈(100)로부터 제어신호를 수신하는 팬틸트제어부(510)와, 팬틸트제어부(510)에 의해 작동되는 팬틸트 구동모터(520) 및 팬틸트 구동엔코더(530)를 포함하여 이루어진다. 이외에도 팬틸트장치(500)는 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)을 팬틸트 구동시킬 수 있는 통상의 부품 및 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 따라서, 제어모듈(100)로부터 제어신호를 수신한 팬틸트제어부(510)가 팬틸트 구동모터(520)와 팬틸트 구동엔코더(530)를 작동시켜 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)이 팬틸트회전축을 중심으로 상하, 좌우로 이동되도록 함으로써, 목표물(T)이 제1카메라모듈(200) 또는 제2카메라모듈(300)의 광축 상에 정렬되도록 할 수 있다.
<방법>
이하에서는 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.
먼저, 제어모듈(100)이 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)의 광축 정렬을 초기화한다(S10).
다음으로, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)을 이용하여 경계지역을 감시한다(S20)
다음으로, 제1카메라모듈(200) 또는 제2카메라모듈(300)에 이상물체의 탐지 여부를 판단한다(S30). 이때, 이상물체가 탐지되면, 다음 단계로 넘어가고, 탐지되지 않으면 지속적으로 경계지역을 감시할 수 있다.
다음으로, 이상물체인 목표물까지의 거리 측정 여부를 판단한다(S40). 이때, 거리를 측정하게 되면 다음 단계로 넘어가고, 측정을 원하지 않으면, 지속적으로 경계지역을 감시할 수 있다
다음으로, 제2카메라렌즈(320)의 광축에 목표물(T)을 정렬하고, 제1카메라모듈(200)을 이용하여 목표물(T)까지의 제1거리를 산출한다(S50). 여기서, 제1카메라모듈(200)을 이용한 목표물(T)까지의 제1거리의 산출 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.
제1거리를 산출하기 위해, 도 8에서와같이 제어모듈(100), 카메라제어부(400), 팬틸트제어부(510)를 통해 목표물(T)이 제1카메라모듈(200)의 광축 상에 정렬되도록 한다. 이때, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300) 간의 거리(L), 제1카메라모듈(200)과 목표물(T) 사이이면서 제1카메라모듈(200)의 제1초점거리(F1)에 위치한 제1이미지(I1) 상에서의 광축과 목표물(T) 사이의 제1픽셀 수(P1), 광축과 목표물(T)과의 제1화각(θ1), 광축 상에서 목표물(T)이 수직으로 교차하는 지점에서 제1카메라모듈(200)까지의 거리(D1)를 연산하여 제1거리를 산출한다. 여기서, 제1화각(θ1)은 제1필셀 수((P1)와 제1초점거리(F1)를 연산하여 산출할 수 있다. 여기서, 제1거리의 연산은 통상의 3D스테레오카메라를 이용한 목표물까지의 거리를 산출하는 방식과 동일한 방식으로 이루어진다.
다음으로, 제1카메라렌즈(230)의 광축에 목표물(T)을 정렬하고, 제2카메라모듈(300)을 이용하여 목표물(T)까지의 제2거리를 산출한다(S60). 여기서, 제2카메라모듈(300)을 이용한 목표물(T)까지의 제2거리의 산출 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.
제2거리를 산출하기 위해, 도 9에서와같이 제어모듈(100), 카메라제어부(400), 팬틸트제어부(510)를 통해 팬틸트장치(500)를 회전시켜 목표물(T)이 제1카메라모듈(200)의 광축 상에 정렬되도록 한다. 이때, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300) 간의 거리(L), 제2카메라모듈(300)과 목표물(T) 사이이면서 제2카메라모듈(300)의 제2초점거리(F2)에 위치한 제2이미지(I2) 상에서의 광축과 목표물(T) 사이의 제2픽셀 수(P2), 광축과 목표물(T)과의 제2화각(θ2)과, 광축 상에서 목표물(T)이 수직으로 교차하는 지점에서 제2카메라모듈(300)까지의 거리(D2)를 연산한다. 여기서, 제2화각(θ2)은 제2필셀 수((P2)와 제2초점거리(F2)를 연산하여 산출할 수 있다. 물론, 제2거리의 연산 역시 통상의 3D스테레오카메라를 이용한 목표물까지의 거리를 산출하는 방식과 동일한 방식으로 이루어진다.
다음으로, 팬틸트장치(500)의 구동각을 이용하여 목표물까지의 제3거리를 산출한다(S70). 여기서, 팬틸트장치(500)의 구동각에 의해 측정된 제1카메라모듈(200)에서 목표물까지의 제3거리의 산출 방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.
일례로, 도 10에서와같이 제2카메라모듈(300)의 광축 상에 목표물(T)이 위치된 상태에서 제1카메라모듈(200)을 회전시켜 제1카메라모듈(200)의 광축 상에 목표물(T)이 위치되는 지점까지의 팬틸트장치(500)의 구동각(θ3)과, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300) 간의 거리(L)를 연산하여 제1카메라모듈(200)에서 목표물(T)까지의 거리를 연산하여 제3거리를 얻을 수 있다. 여기서, 구동각(θ3)은 팬틸트장치(500)의 팬틸트 구동엔코더(530) 값을 통해 얻을 수 있다.
끝으로, 상기된 공정(S50, S60, S70)에서 획득한 제1거리, 제2거리와 제3거리의 평균값을 목표물까지의 거리로 특정한다(S80). 상술된 방법으로 얻은 제1거리, 제2거리와 제3거리 중 오차 범위 내에 있는 적어도 2개의 거리를 취하고, 이들의 평균값을 목표물까지의 거리로 확정할 수 있다. 일례로, 제1거리, 제2거리와 제3거리가 일정 오차 범위, 대략 0.1~1% 이내에 있는 경우, 이들 3개 거리의 평균을 구하고, 이 평균값을 목표물까지의 거리로 확정할 수 있다. 다른 예로, 제1거리, 제2거리와 제3거리 중 2개의 거리만 오차 범위 이내에 있는 경우, 이들 2개 거리의 평균을 구하여 목표물까지의 거리로 확정할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 2대의 카메라모듈을 구성하였지만, 3대 이상의 카메라모듈을 구성하여 목표물을 측정할 수 있음은 당연하고, 이때 각 카메라모듈의 해상도는 다를 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시 예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100:제어모듈
200:제1카메라모듈 210:제1광축정렬장치
211:제1모터 212:제1암,수기어
213:제1베이스기어 220:제1하우징
230:제1카메라렌즈 240:제1팬틸트힌지축
300:제2카메라모듈 310:제2광축정렬장치
320:제2카메라렌즈
400:카메라제어부
500:팬틸트장치 510:팬틸트 제어부
520:팬틸트 구동모터 530:팬틸트 구동엔코더.

Claims (9)

  1. 적어도 2대의 해상도가 다른 카메라모듈;
    상기 카메라모듈을 팬틸트 시키도록 설치된 팬틸트장치(500);와
    상기 카메라모듈과 팬틸트장치(500)의 동작을 제어하고, 목표물까지의 거리를 연산하도록 설치된 제어모듈(100);을 포함하고,
    어느 하나의 카메라모듈의 광축 상에 목표물을 위치시키고, 다른 카메라모듈에서 얻을 수 있는 화각, 픽셀 수, 다른 카메라모듈의 광축과 수직으로 교차하는 지점에서 다른 카메라모듈까지의 거리, 어느 하나의 카메라모듈과 다른 카메라모듈 간의 거리 등을 검지 및 연산하여 거리를 측정하고, 카메라모듈의 개수만큼의 거리 개수를 구하며,
    어느 하나의 카메라모듈의 광축 상에 목표물(T)을 위치시키기 위해 회전된 팬틸트장치(500)의 구동각과, 어느 하나의 카메라모듈과 다른 카메라모듈 간의 거리를 검지 및 연산하여 거리를 측정하고,
    카메라모듈을 이용하여 산출된 적어도 2개의 거리와, 팬틸트장치(500)의 구동각을 통해 얻을 적어도 1개의 거리들 중 일정 오차 범위 내의 거리들의 평균값를 산출하도록 이루어진 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 제어모듈(100)은,
    제2카메라모듈(300)의 광축 상에 목표물(T)을 위치시키고, 제1카메라모듈(200)과 목표물(T) 사이이면서 제1카메라모듈(200)의 초점거리에 위치한 제1이미지(I1) 상에서의 광축과 목표물(T) 사이의 제1픽셀 수(P1), 광축과 목표물(T)과의 제1화각(θ1), 광축 상에서 목표물이 수직으로 교차하는 지점에서 제1카메라모듈(200)까지의 거리(D1)와, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300) 간의 거리(L)을 검지 및 연산하여 제1카메라모듈(200)과 목표물(T)까지의 제1거리를 산출하고,
    제1카메라모듈(200)의 광축 상에 목표물(T)을 위치시키고, 제2카메라모듈(300)과 목표물(T) 사이이면서 제1카메라모듈(200)의 초점거리에 위치한 제2이미지(I2) 상에서의 광축과 목표물(T) 사이의 제2픽셀 수(P2), 광축과 목표물(T)과의 제2화각(θ2), 광축 상에서 목표물이 수직으로 교차하는 지점에서 제2카메라모듈(300)까지의 거리(D2)와, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300) 간의 거리(L)을 검지 및 연산하여 제2카메라모듈(300)과 목표물(T)까지의 제2거리를 산출하고,
    상기 제2카메라모듈(300)의 광축 상에 목표물(T)이 위치된 상태에서 제1카메라모듈(200)을 회전시켜 제1카메라모듈(200)의 광축 상에 목표물(T)이 위치되는 지점까지의 팬틸트장치(500)의 구동각(θ3)와, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300) 간의 거리(L)를 연산하여 제1카메라모듈(200)에서 목표물(T)까지의 제3거리를 산출하고,
    상기 제1거리, 제2거리와 제3거리 중 오차 범위 내에 있는 적어도 2개의 거리를 선택하여 평균값을 산출하도록 이루어진 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 카메라모듈은 제어모듈(100)의 제어신호를 수신하여 카메라렌즈의 동작을 제어하기 위한 광축정렬장치를 작동시키는 카메라제어부(400)를 구비하여 이루어진 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템.
  4. 제2항에서,
    상기 팬틸트장치는 제어모듈(100)의 제어신호를 수신하여 카메라모듈의 팬틸트 동작을 위해 팬틸트장치(500)를 제어하기 위한 팬틸트 구동모터(520) 및 팬틸트 구동엔코더(530)를 작동시키는 팬틸트제어부(510)를 구비하여 이루어진 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정시스템.
  5. 해상도가 다른 적어도 2대의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정 방법에서,
    제어모듈(100)이 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300)의 광축 정렬을 초기화하는 제10단계(S10);
    상기 제1카메라모듈(200) 또는 제2카메라모듈(300)을 이용하여 경계지역을 감시하는 제20단계(S20);
    상기 제1카메라모듈(200) 또는 제2카메라모듈(300)에서 이상물체의 탐지 여부를 판단하는 제30단계(S30);
    상기 이상물체인 목표물까지의 거리 측정 여부를 판단하는 제40단계(S40);
    상기 제2카메라모듈(300)의 광축에 목표물(T)을 정렬하고, 제1카메라모듈(200)을 이용하여 목표물(T)까지의 제1거리를 산출하는 제50단계(S50);
    상기 제1카메라모듈(200)의 광축에 목표물(T)을 정렬하고, 제2카메라모듈(300)을 이용하여 목표물(T)까지의 제2거리를 산출하는 제60단계(S60);
    상기 제2카메라모듈(300)의 광축에 목표물(T)이 정렬된 상태에서, 제1카메라모듈(200)의 광축에 목표물(T)이 정렬되도록 회전시키기 위한 팬틸트장치(500)의 구동각(θ3)을 이용하여 제1카메라모듈(200)에서 목표물(T)까지의 제3거리를 산출하는 제70단계(S70);
    상기 제1거리, 제2거리와 제3거리 중 오차 범위 내에 있는 적어도 2개의 거리를 선택하고, 이들의 평균값을 목표물(T)까지의 거리로 특정하는 제80단계(S80);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 제50단계(S50)는,
    제2카메라모듈(300)의 광축 상에 목표물(T)을 위치시키고, 제1카메라모듈(200)과 목표물(T) 사이이면서 제1카메라모듈(200)의 초점거리에 위치한 제1이미지(I1) 상에서의 광축과 목표물(T) 사이의 제1픽셀 수(P1), 광축과 목표물(T)과의 제1화각(θ1), 광축 상에서 목표물이 수직으로 교차하는 지점에서 제1카메라모듈(200)까지의 거리(D1)와, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300) 간의 거리(L)를 검지 및 연산하여 제1카메라모듈(200)과 목표물(T)까지의 제1거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 제60단계(S60)는,
    제1카메라모듈(200)의 광축 상에 목표물(T)을 위치시키고, 제2카메라모듈(300)과 목표물(T) 사이이면서 제1카메라모듈(200)의 초점거리에 위치한 제2이미지(I2) 상에서의 광축과 목표물(T) 사이의 제2픽셀 수(P2), 광축과 목표물(T)과의 제2화각(θ2), 광축 상에서 목표물(T)이 수직으로 교차하는 지점에서 제2카메라모듈(300)까지의 거리(D2)와, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300) 간의 거리(L)를 검지 및 연산하여 제2카메라모듈(300)과 목표물(T)까지의 제2거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 제70단계(S70)는,
    상기 제2카메라모듈(300)의 광축 상에 목표물(T)이 위치된 상태에서 제1카메라모듈(200)을 회전시켜 제1카메라모듈(200)의 광축 상에 목표물(T)이 위치되는 지점까지의 팬틸트장치(500)의 구동각(θ3)과, 제1카메라모듈(200)과 제2카메라모듈(300) 간의 거리(L)를 연산하여 제1카메라모듈(200)에서 목표물(T)까지의 제3거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정 방법.

  9. 제8항에서,
    상기 카메라모듈이 제3카메라모듈 내지 제n카메라모듈을 구비하는 경우, 제50단계(S50) 내지 제80단계(S80)를 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 해상도가 다른 다수의 카메라모듈과 팬틸트장치를 이용한 거리측정 방법.
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