KR20080055349A - 차량용 카메라 보정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 카메라 보정 장치에 관한 것으로서, 카메라 전방의 차량 후드에 고정 설치하여 카메라에 의해 촬영된 영상화면을 통해 카메라 보정에 필요한 보정치, 즉 카메라 중심 이탈 거리, 카메라의 틀어진 각도, 소실점 위치 등 정보를 측정할 수 있게 됨으로써, 측정된 보정 정보를 각 차량별 보정치로 ECU에 입력하여 사용하는 경우 간단하게 카메라 보정이 가능하고, 카메라 장착 상태의 양호/불량을 쉽게 판단할 수 있게 되는 차량용 카메라 보정 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 카메라 보정 장치는, 상호 간 상하로 적층 고정되는 상측 원판 및 하측 원판과; 차체 후드에 고정되어 상기 하측 원판의 중심에 수직 하방으로 설치된 수직고정로드를 매개로 상기 상측 원판 및 하측 원판의 조립체를 차체 후드 상측에 고정하기 위한 고정수단;을 포함하고, 상기 상측 원판과 하측 원판은 동일 크기로 제작되어 그 측면에 눈금이 표시되어 있고, 상기 두 원판이 앞뒤 위치에 차이를 두고 서로 고정되는 것을 특징으로 한다.

카메라, 보정 장치, 원판, 눈금, 소실점

Description

차량용 카메라 보정 장치{CAMERA CORRECTOR FOR VEHICLE}

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 보정 장치에 의해 측정될 수 있는 카메라 중심 이탈 거리, 카메라의 틀어진 각도, 소실점 위치에 대해 설명하기 위한 도면,

도 2a 내지 도 2c는 각각 본 발명에 따른 카메라 보정 장치를 도시한 정면도, 측면도, 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 카메라 보정 장치의 설치상태를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 카메라 보정 장치가 후드에 설치된 상태에서 카메라에 의해 촬영된 영상화면에 카메라 중심 이탈 거리, 카메라의 틀어진 각도, 소실점 위치를 표시한 도면,

도 5는 본 발명의 보정 장치를 이용하여 카메라 보정을 수행하는 과정의 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 차체 후드 12 : 상측 원판

12a : 눈금 14 : 하측 원판

14a : 눈금 20 : 고정수단

22 : 수직고정로드 24 : 수평고정로드

24a : 고정단 26 : 자석흡착기(또는 공기흡착기)

본 발명은 차량용 카메라 보정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카메라 전방의 차량 후드에 고정 설치하여 카메라에 의해 촬영된 영상화면을 통해 카메라 보정에 필요한 보정치, 즉 카메라 중심 이탈 거리, 카메라의 틀어진 각도, 소실점 위치 등 정보를 측정할 수 있게 됨으로써, 측정된 보정 정보를 각 차량별 보정치로 ECU에 입력하여 사용하는 경우 간단하게 카메라 보정이 가능하고, 카메라 장착 상태의 양호/불량을 쉽게 판단할 수 있게 되는 차량용 카메라 보정 장치에 관한 것이다.

최근 들어 자동차에는 카메라에 의해 취득된 화상정보를 이용하는 장치의 사용이 늘고 있다.

이러한 장치의 예로서, 주로 전방 카메라에 의해 취득된 화상정보에 근거하여 운용되는 차선이탈경보장치나 차선유지지원장치, 그리고 후방 카메라에 의해 취득된 화상정보에 근거하여 운용되는 후방경보장치, 후방시야확보장치 등을 들 수 있다.

이들 장치는 전방 또는 후방의 영상을 촬영하기 위한 카메라와 더불어 카메라에서 출력되는 영상신호를 처리하기 위한 ECU(E1ectronic Contro1 Unit) 등의 제 어장치, 그리고 필요에 따라서는 촬영된 영상신호를 근거로 목적하는 바의 영상화면을 제공하기 위한 디스플레이 수단 등을 포함하여 구성된다.

한편, 상기한 종류의 장치들을 차량에 설치하는 과정에서 카메라 개개의 광학계의 파라미터를 특정하기 위해서 일반적으로 보정이라 불리는 작업을 하고 있다.

상술한 카메라의 보정을 실시하는 카메라 보정 장치로서는 카메라가 차량에 설치되기 전에 카메라의 보정을 실시하는 것과 카메라가 차량에 설치된 후에 카메라의 보정을 실시하는 것이 알려져 있다.

또한 기존 차량에 적용되고 있는 영상센서, 즉 카메라 중에 전방 좌우 감시용 카메라와 후방 카메라의 경우는 단순히 모니터링이 주목적이기 때문에 초기 또는 중간 정비시 보정을 필요로 하지 않는다.

하지만, 차선이탈경보장치나 차선유지지원장치의 경우에는 전방 도로의 차선을 감지하는 카메라가 필요하다.

특히, 이들 장치는 전방 차선 인식이 주기능이기 때문에 초기 및 정기적인 보정이 필요하며, 이러한 영상센서의 초기 보정은 장치 전체의 성능에 있어서 매우 중요하다.

본 발명의 관련 기술로서, 종래의 카메라 보정 장치에 대해서는 공개특허 제2004-0104578호에 개시된 바 있으며, 여기서는 카메라 생산 공장(제1좌표계)에서 1차 캘리브레이션을 통해 카메라 프레임과 광학계의 위치 관계, 카메라 파라미터 등을 알아내도록 되어 있다.

또한 차량 생산 공장(제2좌표계)에서 카메라 장착시 오차를 보정하기 위해 제1좌표계에서 측정된 카메라 위치 정보를 이용해 바닥에 인쇄된 마커의 위치를 예측하고 실제 찍힌 마커와의 차이를 이용해 보정한다.

그러나, 이러한 종래기술에 따르면, 장치의 구성 및 방법, 과정 등이 매우 복잡할 뿐만 아니라 숙련된 기술 없이는 보정이 불가하며, 전방 차선 인식을 주기능으로 하는 카메라의 보정에는 적합하지 않다.

특히, 초기 생산 공장, 즉 차량이 출고되기 전 라인에서 점검 및 보정은 가능하나, 비용 및 기술 등을 고려할 때 일반 정비 서비스 사업소에서는 적용하기가 쉽지 않다.

또한 바닥 공간이 필요하고, 차량의 정확한 주차가 필요한 바, 정해진 장소가 필요하므로 장소의 제약이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 차선을 감지하는 영상센서, 즉 카메라의 초기 보정 및 중간 보정을 차량 생산 공장뿐만 아니라 일반 정비 서비스 사업소 등에서도 비교적 간단하게 실시할 수 있는 차량용 카메라 보정 장치을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 장치의 구성 및 방법, 과정 등이 간단하면서도 특히 전방 차선 인식을 주기능으로 하는 카메라의 보정에 유용하게 사용할 수 있는 차량용 카메라 보정 장치을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 상호 간 상하로 적층 고정되는 상측 원판 및 하측 원판과; 차체 후드에 고정되어 상기 하측 원판의 중심에 수직 하방으로 설치된 수직고정로드를 매개로 상기 상측 원판 및 하측 원판의 조립체를 차체 후드 상측에 고정하기 위한 고정수단;을 포함하고, 상기 상측 원판과 하측 원판은 동일 크기로 제작되어 그 측면에 눈금이 표시되어 있고, 상기 두 원판이 앞뒤 위치에 차이를 두고 서로 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 카메라 보정 장치를 제공한다.

여기서, 상기 상측 원판 및 하측 원판의 눈금은 차량 정중심에서 볼 때 상하 눈금이 일치되도록 표시되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 상측 원판과 하측 원판은 카메라 설계 틸트각에 맞게 상기 수직고정로드 상단에 기울여 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 고정수단은 수직고정로드의 하단에 일체 연결된 수평고정로드를 더 포함하고, 상기 수평고정로드의 좌우 하방으로는 차량 후드에 밀착 고정될 수 있도록 구비된 흡착기가 고정 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 흡착기는 차량 후드 표면에 부착되는 자석흡착기 또는 공기흡착기인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 수평고정로드의 좌우 양 끝단은 수직 하방으로 연장되게 고정단이 형성되어 차량 후드와 차체 사이의 틈에 끼워 고정될 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 전방 차선 인식을 주기능으로 하는 카메라의 보정에 유용하게 사용할 수 있는 차량용 카메라 보정 장치로서, 장치의 구성 및 방법, 과정 등이 간단하여 차량 생산 공장뿐만 아니라 일반 정비 서비스 사업소 등에서도 비교적 간단하게 카메라의 초기 보정 및 중간 보정을 실시할 수 있도록 하는 차량용 카메라 보정 장치에 관한 것이다.

첨부한 도 1a 및 도 1b는 본 발명의 보정 장치에 의해 측정될 수 있는 카메라 중심 이탈 거리, 카메라의 틀어진 각도, 소실점 위치에 대해 설명하기 위한 도면으로서, 이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 카메라 보정 장치를 이용하는 경우에 카메라 보정에 필요한 다음의 사항들을 알 수 있다.

통상 카메라를 차량 실내에서 전방을 향해 설치하는 경우에 있어서 차량 전방의 정중심선에 설치하는 것이 쉽지 않고 카메라의 방향을 정중심선과 정확히 일치되는 방향으로 향하도록 설치하는 것은 거의 불가하다.

즉, 실제로 카메라를 장착할 때 장착 오차에 의해 차량 정중심선에 장착하는 것은 불가하고, 특히 실내에 룸미러 등의 다른 구조물이 있을 경우에 이를 피해 설치해야 하기 때문에 카메라를 차량의 정중심선 상에 정확히 맞춰 설치하는 것이 거의 불가한 것이다.

따라서, 카메라를 차량에 우선 설치한 뒤 본 발명의 보정 장치를 이용해 측정한 데이터들을 근거로 차량 생산 라인에서의 초기 카메라 보정 또는 차량 생산 후 일반 정비 서비스 사업소에서의 중간 카메라 보정을 용이하게 실시할 수 있다.

본 발명의 장치를 이용하면 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이 카메라 보정에 필요한 다음의 사항들을 알 수 있게 된다.

도 1a에서, d는 차량 정중심에서 전방을 향해 연장된 차량 정중심선과 카메라에서 전방을 향해 연장된 카메라 중심선 간의 거리, 즉 카메라 중심 이탈 거리를 나타낸다.

또한 θ는 차량에서 전방을 향해 연장된 차량 정중심선과 카메라 방향 사이의 각도, 즉 카메라의 틀어진 각도를 나타내며, 도 1b에서 y는 전방 차선의 연장선이 만나는 소실점의 픽셀값을 나타낸다.

상기 소실점의 픽셀값은 후술하는 바와 같이 카메라에 의해 촬영된 영상화면의 상단 위치에서 전방 차선의 연장선이 만나는 점 위치까지의 거리로 정의된다.

위의 3가지 정보를 알면 차선 인식 프로그램의 보정치(initial offset)로 사용이 가능하다.

첨부한 도 2a 내지 도 2c는 각각 본 발명에 따른 카메라 보정 장치를 도시한 정면도, 측면도, 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 카메라 보정 장치의 설치상태를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 카메라 보정 장치가 후드에 설치된 상태에서 카메라에 의해 촬영된 영상화면에 카메라 중심 이탈 거리, 카메라의 틀어진 각도, 소실점 위치를 표시한 도면이다.

우선, 본 발명의 카메라 보정 장치(10)는 도시된 바와 같이 상호 간 상하로 적층 고정되는 상측 원판(12) 및 하측 원판(14)과, 차체 후드(1)에 고정되어 상기 하측 원판(14)의 중심에 수직 하방으로 설치된 수직고정로드(22)를 매개로 상기 상측 원판(12) 및 하측 원판(14)의 조립체를 차체에 고정하기 위한 고정수단(20)을 포함하여 구성된다.

상기 상측 원판(12) 및 하측 원판(14)은 그 측면에 각각 눈금(12a,14a)이 표시되어 있고, 상측 원판(12) 및 하측 원판(14)의 눈금(12a,14a)은 도 2a에 나타낸 바와 같이 차량 정중심에서 볼 때 상하 눈금(12a,14a)이 일치되도록 표시되어 있다.

그리고, 상측 원판(12)과 하측 원판(14)은 동일 크기의 원판으로 제작되며, 도 2c의 평면도에서 알 수 있는 바와 같이 두 원판(12,14)이 앞뒤 위치에 약간의 차이를 두고 서로 고정된다.

즉, 상측 원판(12)을 하측 원판(14) 상측에 약간 뒤로 위치시켜 고정하는 것이다.

또한 상기 상측 원판(12)과 하측 원판(14)은 도 2b에 나타낸 바와 같이 초기 카메라 설계 틸트각에 맞게 수직고정로드(22) 상단에 기울여 고정한다.

그리고, 상기 고정수단(20)은 수직고정로드(22)의 하단에 일체 연결된 수평고정로드(24)를 포함하고, 상기 수평고정로드(24)의 좌우 하방으로는 차량 후드(1)에 밀착 고정될 수 있도록 구비된 자석흡착기(26) 또는 공기흡착기가 고정 설치된다.

이와 함께 상기 수평고정로드(24)의 좌우 양 끝단은 수직 하방으로 연장되게 고정단(24a)을 형성하여 차량 후드(1)와 차체 사이의 틈에 끼워 고정될 수 있도록 한다.

이하, 첨부한 도 5는 본 발명의 보정 장치를 이용하여 카메라 보정을 수행하는 과정의 순서도로서, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 카메라 보정을 수행하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 3과 도 4에 나타낸 바와 같이, 차량 후드(1)에 수평고정로드(24)의 고정단(24a)을 차량 후드(1)와 차체 사이의 틈에 끼워 고정하고, 이와 동시에 자석흡착기(26) 또는 공기흡착기를 차량 후드(1) 표면에 부착하여 고정하여, 상측 원판(12)과 하측 원판(14)의 정중심 기준 눈금(12aa,14aa)이 차량 정중심에 위치하도록 본 발명의 보정 장치(10) 전체를 차량 후드(1) 상측에 완전히 고정한다.

이때, 수평고정로드(24)의 고정단(24a)을 차량 후드(1)와 차체 사이의 틈에 끼워 조정하게 되면 원판의 정중심 기준 눈금(12aa,14aa)은 차량 전방의 정중심에 위치하게 된다.

이러한 상태에서 영상센서, 즉 전방 카메라(2)를 온 시키고, 이어 ECU 상에서 카메라 보정 모드로 조작한 뒤, 차량 후드(1)에 설치된 보정 장치(10)를 이용하여 카메라 보정치를 획득한다.

여기서, 상기와 같은 보정 장치(10)를 차량의 후드(1)에 장치하고, 카메라 영상을 통하면, 앞서 언급한 3가지 정보, 즉 카메라 중심 이탈 거리(d), 카메라의 틀어진 각도(θ), 소실점 위치(y)를 측정할 수 있다.

카메라 중심 이탈 거리를 측정함에 있어서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 카메라(2)가 촬영하는 화면의 중심과 보정 장치(10)의 중심 간에 거리를 측정하면 카메라 중심 이탈 거리를 측정할 수 있게 된다.

상기 화면의 중심은 고정된 값(픽셀값, x, y 좌표값임)으로 이미 알고 있는 값이고, 보정 장치(10)의 중심은 화면상에서 측정하는 값(픽셀값, x, y 좌표값임)으로서 원판 정중심의 기준 눈금(12a,14a) 위치이며, 화면 중심의 픽셀값 x 좌표와 보정 장치(10) 중심의 픽셀값 x 좌표의 차가 곧 카메라 중심 이탈 거리가 된다.

그리고, 카메라(2)의 틀어진 각도(차량의 정중심에서 카메라가 측방으로 틀어진 각도)를 측정함에 있어서, 상측 원판(12)과 하측 원판(14)이 앞뒤 위치에 차이를 두고 고정되는 바, 카메라(2)가 차량의 정중심에서 약간 옆으로 설치된다면 상측 원판(12)과 하측 원판(14)의 눈금(12a,14a)(원근의 차이로 인해)은 일치하지 않고 차이를 나타내게 된다.

결국, 보정 장치(10)의 원판에 쓰여진 눈금(12a,14a)의 차이, 즉 두 원판(12,14)의 동일 기준 눈금(12a,14a)의 차이(두 원판의 기준 눈금 픽셀값의 x 좌표 차임)를 측정하게 되면 카메라의 틀어진 각도를 구할 수 있다.

물론, 카메라(2)가 차실 내 다른 구조물의 간섭 없이, 그리고 장착 오차 없이 차량의 정중심선 상에 설치된다면 상측 원판(12)과 하측 원판(14)의 눈금(12a,14a) 차이는 나타나지 않게 된다.

또한 소실점 위치는 촬영된 화면의 상단에서 보정 장치(10)의 상측 원판(12) 상단까지의 거리로 정의될 수 있는데, 우선 상측 원판(12) 상단 픽셀값을 측정하 고, 측정된 값과 초기 설계값의 차이값(y 좌표의 차이값임)이 장착된 카메라(2)의 틸트각(tilt angle)의 옵셉(offset)값이 된다.

이와 같이 본 발명의 보정 장치(10)를 이용하여 카메라 보정에 사용되는 상기 3가지 정보를 측정한 뒤, 이를 각 차량별 보정치로 ECU에 입력하여 사용하게 되며, 소실점 값(y)으로 미리 정해진 임계값과 비교하여 카메라 장착(틸트각) 상태의 양호/불량 등을 판단할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 카메라 보정 장치에 의하면, 카메라 전방의 차량 후드에 고정 설치하여 카메라에 의해 촬영된 영상화면을 통해 카메라 보정에 필요한 보정치, 즉 카메라 중심 이탈 거리, 카메라의 틀어진 각도, 소실점 위치 등 정보를 측정할 수 있게 됨으로써, 측정된 보정 정보를 각 차량별 보정치로 ECU에 입력하여 사용하는 경우 간단하게 카메라 보정이 가능하고, 카메라 장착 상태의 양호/불량을 쉽게 판단할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 보정 장치에 의하면, 차선을 감지하는 영상센서, 즉 카메라의 초기 보정 및 중간 보정을 차량 생산 공장뿐만 아니라 일반 정비 서비스 사업소 등에서도 비교적 간단하게 카메라 보정 작업을 실시할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 보정 장치에 의하면, 구성 및 사용 방법, 사용 과정 등이 간단하면서도 특히 전방 차선 인식을 주기능으로 하는 카메라의 보정에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (6)

1. 상호 간 상하로 적층 고정되는 상측 원판 및 하측 원판과;

   차체 후드에 고정되어 상기 하측 원판의 중심에 수직 하방으로 설치된 수직고정로드를 매개로 상기 상측 원판 및 하측 원판의 조립체를 차체 후드 상측에 고정하기 위한 고정수단;

   을 포함하고, 상기 상측 원판과 하측 원판은 동일 크기로 제작되어 그 측면에 눈금이 표시되어 있고, 상기 두 원판이 앞뒤 위치에 차이를 두고 서로 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 카메라 보정 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 상측 원판 및 하측 원판의 눈금은 차량 정중심에서 볼 때 상하 눈금이 일치되도록 표시되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 카메라 보정 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 상측 원판과 하측 원판은 카메라 설계 틸트각에 맞게 상기 수직고정로드 상단에 기울여 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 카메라 보정 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 고정수단은 수직고정로드의 하단에 일체 연결된 수평고정로드를 더 포함하고, 상기 수평고정로드의 좌우 하방으로는 차량 후드에 밀착 고정될 수 있도록 구비된 흡착기가 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 카메라 보정 장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 흡착기는 차량 후드 표면에 부착되는 자석흡착기 또는 공기흡착기인 것을 특징으로 하는 차량용 카메라 보정 장치.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 수평고정로드의 좌우 양 끝단은 수직 하방으로 연장되게 고정단이 형성되어 차량 후드와 차체 사이의 틈에 끼워 고정될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 카메라 보정 장치.

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