KR20150025714A - 차량의 영상인식장치 및 그 방법 - Google Patents

차량의 영상인식장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

차량의 영상인식장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 차량 영상인식방법은 적어도 하나의 영상을 촬상하는 단계, 상기 영상에서 추출한 관심영역의 휘도 변화량을 산출하는 단계, 상기 관심영역에서 이물질 영역을 검출하는 단계 및 상기 이물질 영역의 수에 대한 상기 관심영역의 휘도 변화량을 기초로 이물질 영상인지 일반 영상인지 구분하는 단계를 포함한다.

Description

차량의 영상인식장치 및 그 방법{IMAGE RECOGNITION APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 영상인식장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 AVM 시스템에 쓰이는 카메라 렌즈에 흡착되는 이물질을 사전에 감지하는 차량의 영상인식장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 AVM(Around View Monitoring) 시스템으로 카메라가 장착되어 있어, 차선을 바꾼다거나 주차를 할 때 등의 상황에서 사용자가 자동차의 운행을 쉽게 하는데 도움을 준다.
이때 카메라는 자동차가 지나가는 장소(예를 들어 지형이 험한 도로나 공사현장) 또는 기후상태 등에 따른 서리나 빗물, 먼지나 흙탕물 등에 의해 렌즈가 오염될 수 있다.
렌즈가 오염되면 카메라에서 촬상된 영상이 이물질에 의해 잘 보이지 않기 때문에 주행 중 또는 정지시에 운전자의 시계를 정확히 관측할 수 없고, 이물질을 운전자가 일일이 닦아야 하기 때문에 렌즈 표면의 손상 및 불편함을 야기시켰다.
본 발명은 카메라 렌즈에 흡착된 이물질에 의한 영상 인식 불능 상태를 감지하는 차량의 영상인식장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시에에 따른 차량의 영상인식장치는 영상을 촬상하는 적어도 하나의 카메라, 촬상된 상기 영상에 기초하여 각종 물체를 인식하는 영상인식시스템, 촬상된 상기 영상을 분석하여 상기 카메라의 렌즈 오염 여부를 검출하고, 오염 정도에 따라 상기 영상인식시스템을 온-오프하는 렌즈 이물질 검출부를 포함한다.
상기 렌즈 이물질 검출부는 촬상된 상기 영상에서 추출한 관심 영역의 휘도 변화량을 계산하여 이물질 영역을 검출하고, 상기 이물질 영역의 수에 대한 상기 휘도 변화량에 따라 상기 영상을 이물질 영역으로 판단한다.
상기 관심 영역은 상기 차량의 그릴 또는 가니쉬에 의해 가려지는 영역을 제외한 영역이다.
상기 휘도 변화량은 상기 관심 영역의 수평/수직 방향의 인접 화소 간 휘도 차이의 절대값 합의 평균으로 구한다.
상기 렌즈 이물질 검출부는 상기 관심 영역 중 상기 휘도 변화량이 작고 균일하며, 상기 이물질 영역 수에 대한 상기 관심 영역의 휘도 변화량이 이물질 영역 범위에 속하는 경우 상기 이물질 영역으로 각각 검출한다.
검출하려는 이물질 대상 영역은 상기 이물질 대상 영역의 장축과 단축에 기초한 타원을 형성하여, 상기 이물질 대상 영역의 넓이에 대한 상기 이물질 대상 영역을 포괄하는 최소 타원 넓이의 비율이 기설정된 임계치 이상이면 상기 이물질 대상 영역을 타원으로 판단한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 영상인식방법은 적어도 하나의 영상을 촬상하는 단계, 상기 영상에서 추출한 관심영역의 휘도 변화량을 산출하는 단계, 상기 관심영역에서 이물질 영역을 검출하는 단계 및 상기 이물질 영역의 수에 대한 상기 관심영역의 휘도 변화량을 기초로 이물질 영상인지 일반 영상인지 구분하는 단계를 포함한다.
상기 각 이물질 영역은 상기 관심 영역 중 상기 휘도 변화량이 작고 균일하며, 상기 이물질 영역 수에 대한 상기 관심 영역의 휘도 변화량이 이물질 영역 범위에 속하는 경우 상기 이물질 영역으로 각각 검출한다.
상기 검출하는 단계는 상기 관심 영역 중 상기 휘도 변화량이 작고 균일한 이물질 대상 영역의 장축과 단축에 기초한 타원을 형성하는 단계, 상기 이물질 대상 영역의 넓이에 대한 상기 이물질 대상 영역을 포괄하는 최소 타원 넓이의 비율을 기설정된 제2 임계치와 비교하는 단계 및 상기 비율이 상기 제2 임계치보다 작으면 상기 이물질 대상 영역을 상기 이물질 영역으로 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 차량의 영상인식장치 및 그 방법은 렌즈 이물질 흡착 상황을 판단하여 영상 인식 시스템의 영상 인식 불능 상황을 사전에 감지할 수 있다. 그 결과 영상 인식 장치의 성능 및 신뢰도가 향상되며, 사용자의 편의성이 증대된다.
도 1은 차량의 영상인식장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 차량의 영상인식방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 관심 영역 중 이물질 영역을 검출하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 원본 영상에서 휘도 균일 영역을 검출한 결과를 나타낸 영상이다.
도 5는 휘도 균일 영역을 검출한 영상에서 휘도 변화량에 기초하여 필터링한 영상을 나타낸 것이다.
도 6은 관심 영역에서 타원형-비타원형의 이물질 대상 영역을 검출한 영상이다.
도 7은 타원 필터링을 설명하기 위한 영상이다.
도 8은 이물질 수에 대한 관심 영역 휘도변화량의 분포를 나타낸 그래프이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 차량의 영상인식장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 차량의 영상인식장치(100)는 카메라(10), 렌즈 이물질 검출부(20) 및 영상인식시스템(30)를 포함한다.
카메라(10)는 차량의 주변 영상(Around View)을 촬상한다.
렌즈 이물질 검출부(20)는 카메라(10)에 의해 촬상된 영상을 수신하여 이물질을 검출한다. 렌즈 이물질 검출부(20)의 동작은 설명의 편의를 위해 도 2 내지 도 8에서 자세히 설명하기로 한다.
영상인식시스템(30)는 렌즈 이물질 검출부(20)에서 필터링된 영상으로부터 각종 물체(예를 들면 움직이는 사람이나 물체, 주차선, 장애물, 전방 차량, 각종 표지물 등)를 인식한다.
도 2는 차량의 영상인식방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 카메라(10)는 주변 영상을 촬상한다(S10). 렌즈 이물질 검출부(20)는 카메라(10)로부터 수신한 영상에서 관심영역을 추출한다(S11).이때 관심영역이란 차량의 그릴 또는 가니쉬에 의해 가려지는 영역을 제외한 영역을 말한다.
렌즈 이물질 검출부(20)는 관심영역의 휘도 변화량을 계산한다(S12). 휘도 변화량은 다양한 방법에 의해 계산 가능하다. 일예로 수학식 1과 같은 그레디언트 평균(Mean of Gradient ; MoG)를 측정하여 휘도 변화량을 구할 수 있다.
Figure pat00001
이때 I(x,y)는 측정하려는 픽셀의 휘도값으로, 휘도변화량은 산출하려는 측정 영역의 수평/수직 방향으로 인접한 화소(pixel) 간 휘도값 차이의 절대값 합의 평균이다.
렌즈 이물질 검출부(20)는 휘도 변화량에 기초하여 관심 영역 내 이물질 영역을 검출한다(S13). 이물질 영역을 검출하는 방법은 도 3에서 자세히 설명하기로 한다.
관심영역에서 이물질 대상 영역이 검출되면, 렌즈 이물질 검출부(20)는 이물질 영역의 수에 대한 관심 영역의 휘도 변화량을 검토한다(S14). 렌즈 이물질 검출부(20)는 해당 이물질 대상 영역이 이물질 영역 범위에 속하는지 판단한다. 관심 영역의 휘도 변화량이 이물질 영역 범위에 속하면 이물질 영상으로 판단하고(S15), 렌즈 이물질 검출부(20)는 오프제어신호를 출력하여 영상인식시스템(30)를 오프시킨다. 관심 영역의 휘도 변화량이 일반 영역 범위에 속하면 일반 영상으로 판단하고(S16), 온제어신호를 출력하여 영상인식시스템(30)를 온시킨다. 이물질 영역의 수에 대한 관심 영역의 휘도 변화량에 따른 이물질 영상 판단 방법은 도 8에서 자세히 설명한다.
도 3은 관심 영역 중 이물질 영역을 검출하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 렌즈 이물질 검출부(20)가 검출한 이물질 대상 영역들 중 휘도 균일 영역을 추출한다(S20). 이물질 내에서는 일반 영상에 비해 휘도 변화량이 작기 때문에 휘도가 균일하면 이물질이 흡착된 영역일 가능성이 높다. 일 실시예로 휘도 균일 영역을 찾기 위해 MSER(Maximally Stable Extremal Regions) 알고리즘을 사용할 수 있다. MSER 알고리즘은 영상을 이진화하는 임계치를 변화시켜가며 안정적으로 이진화 되는 휘도 균일 영역을 검출하는 방법이다. MSER 알고리즘은 "Robust wide baseline stereo from maximally stable extremal regions", J. Matas, O. Chum, M. Urban, and T. , Proc. of British Machine Vision Conference, pages 384-396, 2002.에 의한다.
휘도 균일 영역의 휘도 변화량이 기설정된 임계치보다 작고(S21), 휘도 균일 영역의 형태가 타원형인 경우(S22), 렌즈 이물질 검출부(20)는 해당 휘도 균일 영역을 이물질 영역이라고 판단한다(S23).
그러나 휘도 균일 영역의 휘도 변화량이 기설정된 임계치 이상이고(S21), 휘도 균일 영역의 형태가 타원형이 아닌 경우(S22), 렌즈 이물질 검출부(20)는 해당 휘도 균일 영역을 비이물질 영역이라고 판단한다(S24).
도 4는 원본 영상에서 휘도 균일 영역을 검출한 결과를 나타낸 영상이고, 도 5는 휘도 균일 영역을 검출한 영상에서 휘도 변화량에 기초하여 필터링한 영상을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, (a)는 카메라에 의해 촬상된 원본 영상이고, (b)는 원본 영상에서 휘도 균일 영역을 검출한 영상이다. 도시된 바와 같이 휘도 균일 영역에는 이물질 외에 다른 영역들도 다수 포함될 수 있어, 이물질 영역만을 검출하기 위해 다양한 필터링 기법이 필요하다. 일 실시예로 도 5를 참조하면, 앞서 상술한대로 이물질 내의 휘도 변화량이 일반 영상보다 작다는 점을 기초로 휘도 변화량이 기설정된 기준치보다 크면 일반영상으로써 필터링한다. 그 결과 파란 색으로 덧칠해진 휘도 균일 영역이 필터링 전의 영상(a)보다 필터링된 영상(b)에서 더 줄어든 것을 볼 수 있다.
도 6은 관심 영역에서 타원형-비타원형의 이물질 대상 영역을 검출한 영상이고, 도 7은 타원 필터링을 설명하기 위한 영상이다.
렌즈 이물질 검출부(20)는 휘도 변화량에 따른 필터링 후, 이물질 대상 영역의 형태가 타원형인지를 판별하여 한번 더 필터링을 수행한다.타원형인지 판별하기 위해서는 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 이물질 대상 영역(a) 각각마다 장축과 단축을 구하여 타원을 형성(b)한다. 그리고 형성된 타원 내 휘도 균일 영역의 비율을 구하여, 비율이 높은 경우 타원으로 판단한다. 즉, 검출된 휘도 균일 영역의 넓이와 해당 영역을 포괄화는 최소 타원 넓이가 기설정된 임계치 이상이면 (c)타원형 영역으로 판단한다. 그러나 검출된 휘도 균일 영역의 넓이와 해당 영역을 포괄화는 최소 타원 넓이가 기설정된 임계치 미만이면 (d)비타원형 영역으로 판단한다.
그리고, 도7에 도시한 바와 같이 휘도 균일 영역을 1차적으로 필터링한 영상(a)에서 타원 영역만 남기도록 2차 필터링하면, 이물질 영역을 검출할 수 있다.
이렇게 이물질 영역이 검출되면, 관심 영역의 휘도 변화량과 이물질 영역 수를 기초로 최종적으로 이물질 발생여부를 판단한다.
도 8은 이물질 수에 대한 관심 영역 휘도변화량의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 8의 그래프에 도시한 바대로, 사이즈가 큰 이물질이 흡착되는 경우 이물질 수가 적고, 관심 영역 휘도 변화량이 작게된다. 또한 사이즈가 작은 이물질이 다수 흡착된 경우 이물질 수가 많고 다수 이물질 경계에 의해 상대적으로 관심 영역의 휘도 변화량이 커지게 된다. 따라서, 관심 영역 휘도 변화량에 대한 이물질 수를 그래프로 나타내면, 일반 영상과 이물질 영상을 구분할 수 있는 판단 경게를 구할 수 있다.
렌즈 이물질 검출부(20)는 관심영역 휘도 변화량과 이물질 수가 이물질 영상 범위에 속하는 경우(그래프에서 경계 하부, 붉은색 영역) 이물질 영상으로 판단하고, 그 외의 경우(그래프에서 경계 상부, 녹색 영역) 일반 영상으로 판단한다.
그 결과, 렌즈 이물질 흡착 상황을 판단하여 영상 인식 시스템의 영상 인식 불능 상황을 사전에 감지함으로써, 영상 인식 장치의 성능 및 신뢰도가 향상되며, 사용자의 편의성이 증대된다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 차량의 영상인식장치
10 : 카메라
20 : 렌즈 이물질 검출부
30 : 영상인식시스템

Claims (10)

  1. 영상을 촬상하는 적어도 하나의 카메라;
    촬상된 상기 영상에 기초하여 각종 물체를 인식하는 영상인식시스템;
    촬상된 상기 영상을 분석하여 상기 카메라의 렌즈 오염 여부를 검출하고, 오염 정도에 따라 상기 영상인식시스템을 온-오프하는 렌즈 이물질 검출부를 포함하는 차량의 영상인식장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 이물질 검출부는
    촬상된 상기 영상에서 추출한 관심 영역의 휘도 변화량을 계산하여 이물질 영역을 검출하고, 상기 이물질 영역의 수에 대한 상기 휘도 변화량에 따라 상기 영상을 이물질 영역으로 판단하는 차량의 영상인식장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 관심 영역은
    상기 차량의 그릴 또는 가니쉬에 의해 가려지는 영역을 제외한 영역인 차량의 영상인식장치.
  4. 제2항에 잇어서, 상기 휘도 변화량은
    상기 관심 영역의 수평/수직 방향의 인접 화소 간 휘도 차이의 절대값 합의 평균으로 구하는 차량의 영상인식장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 렌즈 이물질 검출부는
    상기 관심 영역 중 상기 휘도 변화량이 작고 균일하며, 상기 이물질 영역 수에 대한 상기 관심 영역의 휘도 변화량이 이물질 영역 범위에 속하는 경우 상기 이물질 영역으로 각각 검출하는 차량의 영상인식장치.
  6. 제5항에 있어서, 검출하려는 이물질 대상 영역은
    상기 이물질 대상 영역의 장축과 단축에 기초한 타원을 형성하여, 상기 이물질 대상 영역의 넓이에 대한 상기 이물질 대상 영역을 포괄하는 최소 타원 넓이의 비율이 기설정된 임계치 이상이면 상기 이물질 대상 영역을 타원으로 판단하는 차량의 영상 인식장치.
  7. 적어도 하나의 영상을 촬상하는 단계;
    상기 영상에서 추출한 관심영역의 휘도 변화량을 산출하는 단계;
    상기 관심영역에서 이물질 영역을 검출하는 단계; 및
    상기 이물질 영역의 수에 대한 상기 관심영역의 휘도 변화량을 기초로 이물질 영상인지 일반 영상인지 구분하는 단계를 포함하는 차량의 영상인식방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 각 이물질 영역은
    상기 관심 영역 중 상기 휘도 변화량이 작고 균일하며, 상기 이물질 영역 수에 대한 상기 관심 영역의 휘도 변화량이 이물질 영역 범위에 속하는 경우 상기 이물질 영역으로 각각 검출하는 차량의 영상인식방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 검출하는 단계는
    상기 관심 영역 중 상기 휘도 변화량이 작고 균일한 이물질 대상 영역의 장축과 단축에 기초한 타원을 형성하는 단계;
    상기 이물질 대상 영역의 넓이에 대한 상기 이물질 대상 영역을 포괄하는 최소 타원 넓이의 비율을 기설정된 제2 임계치와 비교하는 단계; 및
    상기 비율이 상기 제2 임계치보다 작으면 상기 이물질 대상 영역을 상기 이물질 영역으로 검출하는 단계를 포함하는 차량의 영상인식방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 휘도 변화량은
    상기 관심 영역의 수평/수직 방향의 인접 화소 간 휘도 차이의 절대값 합의 평균으로 구하는 차량의 영상인식방법.
KR1020130103680A 2013-08-30 2013-08-30 차량의 영상인식장치 및 그 방법 KR102066290B1 (ko)

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