KR20150137488A - 카메라, 및 이를 구비한 차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카메라, 및 이를 구비한 차량에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 카메라는, 렌즈와, 렌즈로부터 입사되는 광에 기초하여 이미지를 센싱하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터의 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 휘도의 분산값에 기초하여, 이미지 센서에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 가변하도록 제어하는 프로세서를 구비한다. 이에 의해, 저조도 환경에서 모션 블러를 저감할 수 있게 된다.

Description

카메라, 및 이를 구비한 차량{Camera and Vehicle including the same}
본 발명은 카메라, 및 이를 구비한 차량에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 저조도 환경에서 모션 블러를 저감할 수 있는 카메라, 및 이를 구비한 차량에 관한 것이다.
차량은 탑승하는 사용자가 원하는 방향으로 이동시키는 장치이다. 대표적으로 자동차를 예를 들 수 있다.
한편, 차량을 이용하는 사용자의 편의를 위해, 각 종 센서와 전자 장치 등이 구비되고 있는 추세이다. 특히, 사용자의 운전 편의를 위한 다양한 장치 등이 개발되고 있다.
특히, 차량 운행시 사고 방지를 위한 차량의 안전제어는 여태까지 운전자의 몫이었다. 하지만, 다양한 운행 조건에서 차량을 안전하게 제어하는 것은 인간의 인지 능력으로는 제한적이다. 특히, 고속 주행시에 전방의 장애물을 조금이라도 늦게 인지한다면, 대형 사고로 직결될 수 있고, 저속 주행 시에도 갑자기 나타나는 장애물에 대해서는 회피가 어려울 수 있다. 이러한 문제에 대응하고, 보다 안전한 차량을 만들기 위한 노력이 진행되고 있는데, 그 대표적인 것이 영상을 이용한 장애물 감지 방법이다. 이러한, 장애물 감지를 위해, 카메라가 차량에 장착되는 추세이다.
한편, 한국 공개특허공보 제2008-00548881호는, 일반 카메라에서에 대한 자동 노출 장치 및 그 동작 방법을 개시한다. 특히, 저조도 상태에서 셔터폭 확장, 자동노출 존(AE zone) 확장, 채도조절을 통하여 광보정을 수행하는 내용이 개시된다.
한편, 차량에 장착되는 카메라는, 일반 카메라와 달리, 촬영된 이미지가 높은 dynamic range를 가지는 경향이 있다. 따라서, 휘도 성분 만으로, 이미지의 자동 노출 시간 등을 결정하는 경우, 저조도 환경에서 모션 블러(motion blur)가 발생할 가능성이 높게 된다.
본 발명의 목적은, 저조도 환경에서 모션 블러를 저감할 수 있는 카메라, 및 이를 구비한 차량을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 카메라는, 렌즈와, 렌즈로부터 입사되는 광에 기초하여 이미지를 센싱하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터의 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 휘도의 분산값에 기초하여, 이미지 센서에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 가변하도록 제어하는 프로세서를 구비한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량은, 조향 장치를 구동하는 조향 구동부와, 브레이크 장치를 구동하는 브레이크 구동부와, 동력원을 구동하는 동력원 구동부와, 차량 내의 조향 구동부, 브레이크 구동부, 동력원 구동부 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부와, 차량에 장착되는 카메라를 구비하며, 카메라는, 렌즈와, 렌즈로부터 입사되는 광에 기초하여 이미지를 센싱하는 이미지 센서와, 이미지 센서로부터의 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 휘도의 분산값에 기초하여, 이미지 센서에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 가변하도록 제어하는 프로세서를 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라, 및 이를 구비한 차량은, 이미지 센서로부터의 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 휘도의 분산값에 기초하여, 이미지 센서에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 가변함으로써, 저조도 환경에서 모션 블러가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
특히, 저조도 환경에서, 휘도의 분산값을 고려함으로써, 노출 시간 과다로 인한 모션 블러가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 야간의 차량 주행시, 반대편에서 다가오는 차량의 불빛에 의해 순간적으로 휘도가 높아지는 경우에도, 휘도의 분산값을 고려함으로써, 차량 전방의 원거리에 있는 물체도 안정적으로 검출할 수 있게 된다.
한편, 노출 시간을 가변함으로써, 촬영된 이미지 기반의 물체 검출이 용이하고 신속하게 수행될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 카메라를 구비하는 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 차량에 부착되는 스테레오 카메라의 외관을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 운전 보조 장치의 내부 블록도의 다양한 예를 예시한다.
도 4a 내지 도 4b는 도 3a 내지 도 3b의 프로세서의 내부 블록도의 다양한 예를 예시한다.
도 5a 내지 도 5b는 도 4a 내지 도 4b의 프로세서의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 도 3a 내지 도 3b의 차량 운전 보조 장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 7은 도 1의 차량 내부의 전자 제어 장치의 내부 블록도의 일예이다.
도 8a 내지 도 8b는 도 2의 스테레오 카메라의 내부 블록도를 예시한다.
도 9a 내지 도 9d는 도 8a 또는 도 8b의 스테레오 카메라의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 10a 내지 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 기술되는 차량은, 자동차, 오토바이를 포함하는 개념일 수 있다. 이하에서는, 차량에 대해 자동차를 위주로 기술한다.
한편, 본 명세서에서 기술되는 차량은, 엔진을 구비하는 차량, 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 전기 모터를 구비하는 전기 차량 등을 모두 포함하는 개념일 수 있다. 이하에서는, 엔진을 구비하는 차량을 위주로 기술한다.
한편, 본 명세서에서 기술되는 차량 운전 보조 장치는, 첨단 차량 운전 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS) 또는 참단 차량 운전 보조 장치(Advanced Driver Assistance Apparatus, ADAA)라 할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량의 차량 운전 보조 장치 및 이를 구비하는 차량에 대해 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 카메라를 구비하는 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 차량(200)은, 동력원에 의해 회전하는 바퀴(103FR,103FL,103RL,..), 차량(200)의 진행 방향을 조절하기 위한 핸들(150), 및 차량(200) 내부에 구비되는 스테레오 카메라(195)를 구비할 수 있다.
스테레오 카메라(195)는, 복수의 카메라를 구비할 수 있으며, 복수의 카메라에 의해 획득되는, 스테레오 이미지는, 차량 운전 보조 장치(도 3의 100) 내에서 신호 처리될 수 있다.
한편, 도면에서는 스테레오 카메라(195)가 두 개의 카메라를 구비하는 것을 예시한다.
도 2는 도 1의 차량에 부착되는 스테레오 카메라의 외관을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 스테레오 카메라 모듈(195)은, 제1 렌즈(193a)를 구비하는 제1 카메라(195a), 제2 렌즈(193b)를 구비하는 제2 카메라(195b)를 구비할 수 있다.
한편, 스테레오 카메라 모듈(195)은, 각각, 제1 렌즈(193a)와 제2 렌즈(193b)에 입사되는 광을 차폐하기 위한, 제1 광 차폐부(light shield)(192a), 제2 광 차폐부(192b)를 구비할 수 있다.
도면의 스테레오 카메라 모듈(195)은, 차량(200)의 천정 또는 전면 유리에 탈부착 가능한 구조일 수 있다.
이러한 스테레오 카메라 모듈(195)을 구비하는 차량 운전 보조 장치(도 3의 100)는, 스테레오 카메라 모듈(195)로부터, 차량 전방에 대한 스테레오 이미지를 획득하고, 스테레오 이미지에 기초하여, 디스패러티(disparity) 검출을 수행하고, 디스패러티 정보에 기초하여, 적어도 하나의 스테레오 이미지에 대한, 오브젝트 검출을 수행하며, 오브젝트 검출 이후, 계속적으로, 오브젝트의 움직임을 트래킹할 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 운전 보조 장치의 내부 블록도의 다양한 예를 예시한다.
도 3a 내지 도 3b의 차량 운전 보조 장치(100)는, 스테레오 카메라(195)로부터 수신되는 스테레오 이미지를, 컴퓨터 비젼(computer vision) 기반을 바탕으로 신호 처리하여, 차량 관련 정보를 생성할 수 있다. 여기서 차량 관련 정보는, 차량에 대한 직접적인 제어를 위한 차량 제어 정보, 또는 차량 운전자에게 운전 가이드를 위한 차량 운전 보조 정보를 포함할 수 있다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 도 3a의 차량 운전 보조 장치(100)는, 통신부(120), 인터페이스부(130), 메모리(140), 프로세서(170), 전원 공급부(190), 및 스테레오 카메라(195)를 구비할 수 있다.
통신부(120)는, 이동 단말기(600) 또는 서버(500)와 무선(wireless) 방식으로, 데이터를 교환할 수 있다. 특히, 통신부(120)는, 차량 운전자의 이동 단말기와, 무선으로 데이터를 교환할 수 있다. 무선 데이터 통신 방식으로는, 블루투스(Bluetooth), WiFi Direct, WiFi, APiX 등 다양한 데이터 통신 방식이 가능하다.
통신부(120)는, 이동 단말기(600) 또는 서버(500)로부터, 날씨 정보, 도로의 교통 상황 정보, 예를 들어, TPEG(Transport Protocol Expert Group) 정보를 수신할 수 있다. 한편, 차량 운전 보조 장치(100)에서, 스테레오 이미지를 기반으로 파악한, 실시간 교통 정보를, 이동 단말기(600) 또는 서버(500)로 전송할 수도 있다.
한편, 사용자가 차량에 탑승한 경우, 사용자의 이동 단말기(600)와 차량 운전 보조 장치(100)는, 자동으로 또는 사용자의 애플리케이션 실행에 의해, 서로 페어링(pairing)을 수행할 수 있다.
인터페이스부(130)는, 차량 관련 데이터를 수신하거나, 프로세서(170)에서 처리 또는 생성된 신호를 외부로 전송할 수 있다. 이를 위해, 인터페이스부(130)는, 유선 통신 또는 무선 통신 방식에 의해, 차량 내부의 ECU(770), AVN(Audio Video Navigation) 장치(400), 센서부(760) 등과 데이터 통신을 수행할 수 있다.
인터페이스부(130)는, AVN 장치(400)와의 데이터 통신에 의해, 차량 주행과 관련한, 맵(map) 정보를 수신할 수 있다.
한편, 인터페이스부(130)는, ECU(770) 또는 센서부(760)로부터, 센서 정보를 수신할 수 있다.
여기서, 센서 정보는, 차량 방향 정보, 차량 위치 정보(GPS 정보), 차량 각도 정보, 차량 속도 정보, 차량 가속도 정보, 차량 기울기 정보, 차량 전진/후진 정보, 배터리 정보, 연료 정보, 타이어 정보, 차량 램프 정보, 차량 내부 온도 정보, 차량 내부 습도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이러한 센서 정보는, 헤딩 센서(heading sensor), 요 센서(yaw sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 휠 센서(wheel sensor), 차량 속도 센서, 차체 경사 감지센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 핸들 회전에 의한 스티어링 센서, 차량 내부 온도 센서, 차량 내부 습도 센서 등으로부터 획득될 수 있다. 한편, 포지션 모듈은, GPS 정보 수신을 위한 GPS 모듈을 포함할 수 있다.
한편, 센서 정보 중, 차량 주행과 관련한, 차량 방향 정보, 차량 위치 정보, 차량 각도 정보, 차량 속도 정보, 차량 기울기 정보 등을 차량 주행 정보라 명명할 수 있다.
메모리(140)는, 프로세서(170)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 차량 운전 보조 장치(100) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
오디오 출력부(미도시)는, 프로세서(170)로부터의 전기 신호를 오디오 신호로 변환하여 출력한다. 이를 위해, 스피커 등을 구비할 수 있다. 오디오 출력부(미도시)는, 입력부(110), 즉 버튼의 동작에 대응하는, 사운드를 출력하는 것도 가능하다.
오디오 입력부(미도시)는, 사용자 음성을 입력받을 수 있다. 이를 위해, 마이크를 구비할 수 있다. 수신되는 음성은, 전기 신호로 변환하여, 프로세서(170)로 전달될 수 있다.
프로세서(170)는, 차량 운전 보조 장치(100) 내의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어한다.
특히, 프로세서(170)는, 컴퓨터 비젼(computer vision) 기반의 신호 처리를 수행한다. 이에 따라, 프로세서(170)는, 스테레오 카메라(195)로부터 차량 전방에 대한 스테레오 이미지를 획득하고, 스테레오 이미지에 기초하여, 차량 전방에 대한 디스패러티 연산을 수행하고, 연산된 디스패러티 정보에 기초하여, 스테레오 이미지 중 적어도 하나에 대한, 오브젝트 검출을 수행하며, 오브젝트 검출 이후, 계속적으로, 오브젝트의 움직임을 트래킹할 수 있다.
특히, 프로세서(170)는, 오브젝트 검출시, 차선 검출(Lane Detection, LD), 주변 차량 검출(Vehicle Detection, VD), 보행자 검출(Pedestrian Detection,PD), 불빛 검출(Brightspot Detection, BD), 교통 표지판 검출(Traffic Sign Recognition, TSR), 도로면 검출 등을 수행할 수 있다.
그리고, 프로세서(170)는, 검출된 주변 차량에 대한 거리 연산, 검출된 주변 차량의 속도 연산, 검출된 주변 차량과의 속도 차이 연산 등을 수행할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 통신부(120)를 통해, 날씨 정보, 도로의 교통 상황 정보, 예를 들어, TPEG(Transport Protocol Expert Group) 정보를 수신할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 차량 운전 보조 장치(100)에서, 스테레오 이미지를 기반으로 파악한, 차량 주변 교통 상황 정보를, 실시간으로 파악할 수도 있다.
한편, 프로세서(170)는, 인터페이스부(130)를 통해, AVN 장치(400)로부터 맵 정보 등을 수신할 수 있다.
한편, 프로세서(170)는, 인터페이스부(130)를 통해, ECU(770) 또는 센서부(760)로부터, 센서 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 센서 정보는, 차량 방향 정보, 차량 위치 정보(GPS 정보), 차량 각도 정보, 차량 속도 정보, 차량 가속도 정보, 차량 기울기 정보, 차량 전진/후진 정보, 배터리 정보, 연료 정보, 타이어 정보, 차량 램프 정보, 차량 내부 온도 정보, 차량 내부 습도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전원 공급부(190)는, 프로세서(170)의 제어에 의해, 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 특히, 전원 공급부(190)는, 차량 내부의 배터리 등으로부터 전원을 공급받을 수 있다.
스테레오 카메라(195)는, 복수의 카메라를 구비할 수 있다. 이하에서는 도 2 등에서 기술한 바와 같이, 2개의 카메라를 구비하는 것으로 한다.
스테레오 카메라(195)는, 차량(200)의 천정 또는 전면 유리에 탈부착 가능할 수 있으며, 제1 렌즈(193a)를 구비하는 제1 카메라(195a), 제2 렌즈(193b)를 구비하는 제2 카메라(195b)를 구비할 수 있다.
한편, 스테레오 카메라(195)는, 각각, 제1 렌즈(193a)와 제2 렌즈(193b)에 입사되는 광을 차폐하기 위한, 제1 광 차폐부(light shield)(192a), 제2 광 차폐부(192b)를 구비할 수 있다.
다음, 도 3b를 참조하면, 도 3b의 차량 운전 보조 장치(100)는, 도 3a의 차량 운전 보조 장치(100)에 비해, 입력부(110) 디스플레이(180), 오디오 출력부(185)를 더 구비할 수 있다. 이하에서는 입력부(110), 디스플레이(180), 오디오 출력부(185)에 대한 설명만을 기술한다.
입력부(110)는, 차량 운전 보조 장치(100), 특히, 스테레오 카메라(195)에 부착되는 복수의 버튼 또는 터치 스크린을 구비할 수 있다. 복수의 버튼 또는 터치 스크린을 통해, 차량 운전 보조 장치(100)의 전원을 온 시켜, 동작시키는 것이 가능하다. 그 외, 다양한 입력 동작을 수행하는 것도 가능하다.
오디오 출력부(185)는, 프로세서(170)에서 처리된 오디오 신호에 기초하여 사운드를 외부로 출력한다. 이를 위해, 오디오 출력부(185)는, 적어도 하나의 스피커를 구비할 수 있다.
디스플레이(180)는, 차량 운전 보조 장치의 동작과 관련한 이미지를 표시할 수 있다. 이러한 이미지 표시를 위해, 디스플레이(180)는, 차량 내부 전면의 클러스터(cluster) 또는 HUD(Head Up Display)를 포함할 수 있다. 한편, 디스플레이(180)가 HUD 인 경우, 차량(200)의 전면 유리에 이미지를 투사하는 투사 모듈을 포함할 수 있다.
도 4a 내지 도 4b는 도 3a 내지 도 3b의 프로세서의 내부 블록도의 다양한 예를 예시하고, 도 5a 내지 도 5b는 도 4a 내지 도 4b의 프로세서의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 도 4a는, 프로세서(170)의 내부 블록도의 일예로서, 차량 운전 보조 장치(100) 내의 프로세서(170)는, 영상 전처리부(410), 디스패러티 연산부(420), 오브젝트 검출부(434), 오브젝트 트래킹부(440), 및 어플리케이션부(450)를 구비할 수 있다.
영상 전처리부(image preprocessor)(410)는, 스테레오 카메라(195)로부터의 스테레오 이미지를 수신하여, 전처리(preprocessing)를 수행한다.
구체적으로, 영상 전처리부(410)는, 스테레오 이미지에 대한, 노이즈 리덕션(noise reduction), 렉티피케이션(rectification), 캘리브레이션(calibration), 색상 강화(color enhancement), 색상 공간 변환(color space conversion;CSC), 인터폴레이션(interpolation), 카메라 게인 컨트롤(camera gain control) 등을 수행할 수 있다. 이에 따라, 스테레오 카메라(195)에서 촬영된 스테레오 이미지 보다 선명한 스테레오 이미지를 획득할 수 있다.
디스패러티 연산부(disparity calculator)(420)는, 영상 전처리부(410)에서 신호 처리된, 스테레오 이미지를 수신하고, 수신된 스테레오 이미지들에 대한 스테레오 매칭(stereo matching)을 수행하며, 스테레오 매칭에 따른, 디스패러티 맵(dispartiy map)을 획득한다. 즉, 차량 전방에 대한, 스테레오 이미지에 대한 디스패러티 정보를 획득할 수 있다.
이때, 스테레오 매칭은, 스테레오 이미지들의 픽셀 단위로 또는 소정 블록 단위로 수행될 수 있다. 한편, 디스패러티 맵은, 스테레오 이미지, 즉 좌,우 이미지의 시차(時差) 정보(binocular parallax information)를 수치로 나타낸 맵을 의미할 수 있다.
세그멘테이션부(segmentation unit)(432)는, 디스패러티 연산부(420)로부터의 디스페러티 정보에 기초하여, 스테레오 이미지 중 적어도 하나에 대해, 세그먼트(segment) 및 클러스터링(clustering)을 수행할 수 있다.
구체적으로, 세그멘테이션부(432)는, 디스페러티 정보에 기초하여, 스테레오 이미지 중 적어도 하나에 대해,배경(background)과 전경(foreground)을 분리할 수 있다.
예를 들어, 디스패리티 맵 내에서 디스페러티 정보가 소정치 이하인 영역을, 배경으로 연산하고, 해당 부분을 제외시킬 수 있다. 이에 의해, 상대적으로 전경이 분리될 수 있다.
다른 예로, 디스패리티 맵 내에서 디스페러티 정보가 소정치 이상인 영역을, 전경으로 연산하고, 해당 부분을 추출할 수 있다. 이에 의해, 전경이 분리될 수 있다.
이와 같이, 스테레오 이미지에 기반하여 추출된 디스페러티 정보 정보에 기초하여, 전경과 배경을 분리함으로써, 이후의, 오브젝트 검출시, 신호 처리 속도, 신호 처리 양 등을 단축할 수 있게 된다.
다음, 오브젝트 검출부(object detector)(434)는, 세그멘테이션부(432)로부터의 이미지 세그먼트에 기초하여, 오브젝트를 검출할 수 있다.
즉, 오브젝트 검출부(434)는, 디스페러티 정보 정보에 기초하여, 스테레오 이미지 중 적어도 하나에 대해, 오브젝트를 검출할 수 있다.
구체적으로, 오브젝트 검출부(434)는, 스테레오 이미지 중 적어도 하나에 대해, 오브젝트를 검출할 수 있다. 예를 들어, 이미지 세그먼트에 의해 분리된 전경으로부터 오브젝트를 검출할 수 있다.
다음, 오브젝트 확인부(object verification unit)(436)는, 분리된 오브젝트를 분류하고(classify), 확인한다(verify).
이를 위해, 오브젝트 확인부(436)는, 뉴럴 네트워크(neural network)를 이용한 식별법, SVM(Support Vector Machine) 기법, Haar-like 특징을 이용한 AdaBoost에 의해 식별하는 기법, 또는 HOG(Histograms of Oriented Gradients) 기법 등을 사용할 수 있다.
한편, 오브젝트 확인부(436)는, 메모리(140)에 저장된 오브젝트들과, 검출된 오브젝트를 비교하여, 오브젝트를 확인할 수 있다.
예를 들어, 오브젝트 확인부(436)는, 차량 주변에 위치하는, 주변 차량, 차선, 도로면, 표지판, 위험 지역, 터널 등을 확인할 수 있다.
오브젝트 트래킹부(object tracking unit)(440)는, 확인된 오브젝트에 대한 트래킹을 수행한다. 예를 들어, 순차적으로, 획득되는 스테레오 이미지들에 내의, 오브젝트를 확인하고, 확인된 오브젝트의 움직임 또는 움직임 벡터를 연산하며, 연산된 움직임 또는 움직임 벡터에 기초하여, 해당 오브젝트의 이동 등을 트래킹할 수 있다. 이에 따라, 차량 주변에 위치하는, 주변 차량, 차선, 도로면, 표지판, 위험 지역, 터널 등을 트래킹할 수 있게 된다.
다음, 어플리케이션부(450)는, 차량 주변에, 위치하는 다양한 오브젝트들, 예를 들어, 다른 차량, 차선, 도로면, 표지판 등에 기초하여, 차량(200)의 위험도 등을 연산할 수 있다. 또한, 앞차와의 추돌 가능성, 차량의 슬립 여부 등을 연산할 수 있다.
그리고, 어플리케이션부(450)는, 연산된 위험도, 추돌 가능성, 또는 슬립 여부 등에 기초하여, 사용자에게, 이러한 정보를 알려주기 위한, 메시지 등을, 차량 운전 보조 정보로서, 출력할 수 있다. 또는, 차량(200)의 자세 제어 또는 주행 제어를 위한 제어 신호를, 차량 제어 정보로서, 생성할 수도 있다.
도 4b는 프로세서의 내부 블록도의 다른 예이다.
도면을 참조하면, 도 4b의 프로세서(170)는, 도 4a의 프로세서(170)와 내부 구성 유닛이 동일하나, 신호 처리 순서가 다른 것에 그 차이가 있다. 이하에서는 그 차이만을 기술한다.
오브젝트 검출부(434)는, 스테레오 이미지를 수신하고, 스테레오 이미지 중 적어도 하나에 대해, 오브젝트를 검출할 수 있다. 도 4a와 달리, 디스패러티 정보에 기초하여, 세그먼트된 이미지에 대해, 오브젝트를 검출하는 것이 아닌, 스테레오 이미지로부터 바로 오브젝트를 검출할 수 있다.
다음, 오브젝트 확인부(object verification unit)(436)는, 세그멘테이션부(432)로부터의 이미지 세그먼트, 및 오브젝트 검출부(434)에서 검출된 오브젝트에 기초하여, 검출 및 분리된 오브젝트를 분류하고(classify), 확인한다(verify).
이를 위해, 오브젝트 확인부(436)는, 뉴럴 네트워크(neural network)를 이용한 식별법, SVM(Support Vector Machine) 기법, Haar-like 특징을 이용한 AdaBoost에 의해 식별하는 기법, 또는 HOG(Histograms of Oriented Gradients) 기법 등을 사용할 수 있다.
도 5a와 도 5b는, 제1 및 제2 프레임 구간에서 각각 획득된 스테레오 이미지를 기반으로 하여, 도 4a의 프로세서(170)의 동작 방법 설명을 위해 참조되는 도면이다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 제1 프레임 구간 동안, 스테레오 카메라(195)는, 스테레오 이미지를 획득한다.
프로세서(170) 내의 디스패러티 연산부(420)는, 영상 전처리부(410)에서 신호 처리된, 스테레오 이미지(FR1a,FR1b)를 수신하고, 수신된 스테레오 이미지(FR1a,FR1b)에 대한 스테레오 매칭을 수행하여, 디스패러티 맵(dispartiy map)(520)을 획득한다.
디스패러티 맵(dispartiy map)(520)은, 스테레오 이미지(FR1a,FR1b) 사이의 시차를 레벨화한 것으로서, 디스패러티 레벨이 클수록, 차량과의 거리가 가깝고, 디스패러티 레벨이 작을수록, 차량과의 거리가 먼 것으로 연산할 수 있다.
한편, 이러한 디스패러티 맵을 디스플레이 하는 경우, 디스패러티 레벨이 클수록, 높은 휘도를 가지고, 디스패러티 레벨이 작을수록 낮은 휘도를 가지도록 표시할 수도 있다.
도면에서는, 디스패러티 맵(520) 내에, 제1 차선 내지 제4 차선(528a,528b,528c,528d) 등이 각각 해당하는 디스패러티 레벨을 가지며, 공사 지역(522), 제1 전방 차량(524), 제2 전방 차량(526)이 각각 해당하는 디스패러티 레벨을 가지는 것을 예시한다.
세그멘테이션부(432)와, 오브젝트 검출부(434), 오브젝트 확인부(436)는, 디스패러티 맵(520)에 기초하여, 스테레오 이미지(FR1a,FR1b) 중 적어도 하나에 대한, 세그먼트, 오브젝트 검출, 및 오브젝트 확인을 수행한다.
도면에서는, 디스패러티 맵(520)을 사용하여, 제2 스테레오 이미지(FR1b)에 대한, 오브젝트 검출, 및 확인이 수행되는 것을 예시한다.
즉, 이미지(530) 내에, 제1 차선 내지 제4 차선(538a,538b,538c,538d), 공사 지역(532), 제1 전방 차량(534), 제2 전방 차량(536)이, 오브젝트 검출 및 확인이수행될 수 있다.
다음, 도 5b를 참조하면, 제2 프레임 구간 동안, 스테레오 카메라(195)는, 스테레오 이미지를 획득한다.
프로세서(170) 내의 디스패러티 연산부(420)는, 영상 전처리부(410)에서 신호 처리된, 스테레오 이미지(FR2a,FR2b)를 수신하고, 수신된 스테레오 이미지(FR2a,FR2b)에 대한 스테레오 매칭을 수행하여, 디스패러티 맵(dispartiy map)(540)을 획득한다.
도면에서는, 디스패러티 맵(540) 내에, 제1 차선 내지 제4 차선(548a,548b,548c,548d) 등이 각각 해당하는 디스패러티 레벨을 가지며, 공사 지역(542), 제1 전방 차량(544), 제2 전방 차량(546)이 각각 해당하는 디스패러티 레벨을 가지는 것을 예시한다.
세그멘테이션부(432)와, 오브젝트 검출부(434), 오브젝트 확인부(436)는, 디스패러티 맵(520)에 기초하여, 스테레오 이미지(FR2a,FR2b) 중 적어도 하나에 대한, 세그먼트, 오브젝트 검출, 및 오브젝트 확인을 수행한다.
도면에서는, 디스패러티 맵(540)을 사용하여, 제2 스테레오 이미지(FR2b)에 대한, 오브젝트 검출, 및 확인이 수행되는 것을 예시한다.
즉, 이미지(550) 내에, 제1 차선 내지 제4 차선(558a,558b,558c,558d), 공사 지역(552), 제1 전방 차량(554), 제2 전방 차량(556)이, 오브젝트 검출 및 확인이수행될 수 있다.
한편, 오브젝트 트래킹부(440)는, 도 5a와 도 5b를 비교하여, 확인된 오브젝트에 대한 트래킹을 수행할 수 있다.
구체적으로, 오브젝트 트래킹부(440)는, 도 5a와 도 5b에서 확인된, 각 오브젝트들의 움직임 또는 움직임 벡터에 기초하여, 해당 오브젝트의 이동 등을 트래킹할 수 있다. 이에 따라, 차량 주변에 위치하는, 차선, 공사 지역, 제1 전방 차량, 제2 전방 차량 등에 대한 트래킹을 수행할 수 있게 된다.
도 6a 내지 도 6b는 도 3의 차량 운전 보조 장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 6a는, 차량 내부에 구비되는 스테레오 카메라(195)에서 촬영되는 차량 전방 상황을 예시한 도면이다. 특히, 차량 전방 상황을 버드 아이 뷰(bird eye view)로 표시한다.
도면을 참조하면, 왼쪽에서 오른쪽으로, 제1 차선(642a), 제2 차선(644a), 제3 차선(646a), 제4 차선(648a)이 위치하며, 제1 차선(642a)과 제2 차선(644a) 사이에 공사 지역(610a)이 위치하며, 제2 차선(644a)과 제3 차선(646a) 사이에 제1 전방 차량(620a)가 위치하며, 제3 차선(646a)과 제4 차선(648a) 사이에, 제2 전방 차량(630a)이 배치되는 것을 알 수 있다.
다음, 도 6b는 차량 운전 보조 장치에 의해 파악되는 차량 전방 상황을 각종 정보와 함께 표시하는 것을 예시한다. 특히, 도 6b와 같은 이미지는, 차량 운전 보조 장치에서 제공되는 디스플레이(180) 또는 AVN 장치(400)에서 표시될 수도 있다.
도 6b는, 도 6a와 달리, 스테레오 카메라(195)에서 촬영되는 이미지를 기반으로하여 정보 표시가 되는 것을 예시한다.
도면을 참조하면, 왼쪽에서 오른쪽으로, 제1 차선(642b), 제2 차선(644b), 제3 차선(646b), 제4 차선(648b)이 위치하며, 제1 차선(642b)과 제2 차선(644b) 사이에 공사 지역(610b)이 위치하며, 제2 차선(644b)과 제3 차선(646b) 사이에 제1 전방 차량(620b)가 위치하며, 제3 차선(646b)과 제4 차선(648b) 사이에, 제2 전방 차량(630b)이 배치되는 것을 알 수 있다.
차량 운전 보조 장치(100)는, 스테레오 카메라(195)에서 촬영되는 스테레오 이미지를 기반으로 하여, 신호 처리하여, 공사 지역(610b), 제1 전방 차량(620b), 제2 전방 차량(630b)에 대한 오브젝트를 확인할 수 있다. 또한, 제1 차선(642b), 제2 차선(644b), 제3 차선(646b), 제4 차선(648b)을 확인할 수 있다.
한편, 도면에서는 공사 지역(610b), 제1 전방 차량(620b), 제2 전방 차량(630b)에 대한 오브젝트 확인을 나타내기 위해, 각각 테두리로 하이라이트되는 것을 예시한다.
한편, 차량 운전 보조 장치(100)는, 스테레오 카메라(195)에서 촬영되는 스테레오 이미지를 기반으로 하여, 공사 지역(610b), 제1 전방 차량(620b), 제2 전방 차량(630b)에 대한 거리 정보를 연산할 수 있다.
도면에서는, 공사 지역(610b), 제1 전방 차량(620b), 제2 전방 차량(630b) 각각에 대응하는, 연산된 제1 거리 정보(611b), 제2 거리 정보(621b), 제3 거리 정보(631b)가 표시되는 것을 예시한다.
한편, 차량 운전 보조 장치(100)는, ECU(770) 또는 센서부(760)로부터 차량에 대한 센서 정보를 수신할 수 있다. 특히, 차량 속도 정보, 기어 정보, 차량의 회전각(요각)이 변하는 속도를 나타내는 요 레이트 정보(yaw rate), 차량의 각도 정보를 수신할 수 있으며, 이러한 정보들을 표시할 수 있다.
도면에서는, 차량 전방 이미지 상부(670)에, 차량 속도 정보(672), 기어 정보(671), 요 레이트 정보(673)가 표시되는 것을 예시하며, 차량 전방 이미지 하부(680)에, 차량의 각도 정보(682)가 표시되는 것을 예시하나 다양한 예가 가능하다. 그 외, 차량의 폭 정보(683), 도로의 곡률 정보(681)가, 차량의 각도 정보(682)와 함께 표시될 수 있다.
한편, 차량 운전 보조 장치(100)는, 통신부(120) 또는 인터페이스부(130)를 통해, 차량 주행 중인 도로에 대한, 속도 제한 정보 등을 수신할 수 있다. 도면에서는, 속도 제한 정보(640b)가 표시되는 것을 예시한다.
차량 운전 보조 장치(100)는, 도 6b에 도시된 다양한 정보들을 디스플레이(180) 등을 통해 표시하도록 할 수 있으나, 이와 달리, 별도의 표시 없이, 각종 정보를 저장할 수도 있다. 그리고, 이러한 정보들을 이용하여, 다양한 어플리케이션에 활용할 수도 있다.
도 7은 도 1의 차량 내부의 전자 제어 장치의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 차량(200)은 차량 제어를 위한 전자 제어 장치(700)를 구비할 수 있다. 전자 제어 장치(700)는, 상술한 차량 운전 보조 장치(100), 및 AVN 장치(400)와 데이터를 교환할 수 있다.
전자 제어 장치(700)는, 입력부(710), 통신부(720), 메모리(740), 램프 구동부(751), 조향 구동부(752), 브레이크 구동부(753), 동력원 구동부(754), 썬루프 구동부(755), 서스펜션 구동부(756), 공조 구동부(757), 윈도우 구동부(758), 에어백 구동부(759), 센서부(760), ECU(770), 표시부(780), 오디오 출력부(785), 전원 공급부(790)를 구비할 수 있다.
입력부(710)는, 차량(200) 내부에 배치되는 복수의 버튼 또는 터치 스크린을 구비할 수 있다. 복수의 버튼 또는 터치 스크린을 통해, 다양한 입력 동작을 수행하는 것이 가능하다.
통신부(720)는, 이동 단말기(600) 또는 서버(500)와 무선(wireless) 방식으로, 데이터를 교환할 수 있다. 특히, 통신부(720)는, 차량 운전자의 이동 단말기와, 무선으로 데이터를 교환할 수 있다. 무선 데이터 통신 방식으로는, 블루투스(Bluetooth), WiFi Direct, WiFi, APiX 등 다양한 데이터 통신 방식이 가능하다.
통신부(720)는, 이동 단말기(600) 또는 서버(500)로부터, 날씨 정보, 도로의 교통 상황 정보, 예를 들어, TPEG(Transport Protocol Expert Group) 정보를 수신할 수 있다.
한편, 사용자가 차량에 탑승한 경우, 사용자의 이동 단말기(600)와 전자 제어 장치(700)는, 자동으로 또는 사용자의 애플리케이션 실행에 의해, 서로 페어링을 수행할 수 있다.
메모리(740)는, ECU(770)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 전자 제어 장치(700) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
램프 구동부(751)는, 차량 내,외부에 배치되는 램프의 턴 온/턴 오프를 제어할 수 있다. 또한, 램프의 빛의 세기, 방향 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 방향 지시 램프, 브레이크 램프 등의 대한 제어를 수행할 수 있다.
조향 구동부(752)는, 차량(200) 내의 조향 장치(steering apparatus)(미도시)에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 이에 의해, 차량의 진행 방향을 변경할 수 있다.
브레이크 구동부(753)는, 차량(200) 내의 브레이크 장치(brake apparatus)(미도시)에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 바퀴에 배치되는 브레이크의 동작을 제어하여, 차량(200)의 속도를 줄일 수 있다. 다른 예로, 좌측 바퀴와 우측 바퀴에 각각 배치되는 브레이크의 동작을 달리하여, 차량(200)의 진행 방향을 좌측, 또는 우측으로 조정할 수 있다.
동력원 구동부(754)는, 차량(200) 내의 동력원에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다.
예를 들어, 화석 연료 기반의 엔진(미도시)이 동력원인 경우, 동력원 구동부(754)는, 엔진에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 이에 의해, 엔진의 출력 토크 등을 제어할 수 있다.
다른 예로, 전기 기반의 모터(미도시)가 동력원인 경우, 동력원 구동부(754)는, 모터에 대한 제어를 수행할 수 있다. 이에 의해, 모터의 회전 속도, 토크 등을 제어할 수 있다.
썬루프 구동부(755)는, 차량(200) 내의 썬루프 장치(sunroof apparatus)(미도시)에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 썬루프의 개방 또는 폐쇄를 제어할 수 있다.
서스펜션 구동부(756)는, 차량(200) 내의 서스펜션 장치(suspension apparatus)(미도시)에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 도로면에 굴곡이 있는 경우, 서스펜션 장치를 제어하여, 차량(200)의 진동이 저감되도록 제어할 수 있다.
공조 구동부(757)는, 차량(200) 내의 공조 장치(air cinditioner)(미도시)에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 차량 내부의 온도가 높은 경우, 공조 장치가 동작하여, 냉기가 차량 내부로 공급되도록 제어할 수 있다.
윈도우 구동부(758)는, 차량(200) 내의 서스펜션 장치(window apparatus)(미도시)에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 차량의 측면의 좌,우 윈도우들에 대한 개방 또는 폐쇄를 제어할 수 있다.
에어백 구동부(759)는, 차량(200) 내의 서스펜션 장치(airbag apparatus)에 대한 전자식 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 위험시, 에어백이 터지도록 제어할 수 있다.
센서부(760)는, 차량(100)의 주행 등과 관련한 신호를 센싱한다. 이를 위해, 센서부(760)는, 헤딩 센서(heading sensor), 요 센서(yaw sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 휠 센서(wheel sensor), 차량 속도 센서, 차체 경사 감지센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 핸들 회전에 의한 스티어링 센서, 차량 내부 온도 센서, 차량 내부 습도 센서 등을 구비할 수 있다.
이에 의해, 센서부(760)는, 차량 방향 정보, 차량 위치 정보(GPS 정보), 차량 각도 정보, 차량 속도 정보, 차량 가속도 정보, 차량 기울기 정보, 차량 전진/후진 정보, 배터리 정보, 연료 정보, 타이어 정보, 차량 램프 정보, 차량 내부 온도 정보, 차량 내부 습도 정보 등에 대한 센싱 신호를 획득할 수 있다.
한편, 센서부(760)는, 그 외, 가속페달센서, 압력센서, 엔진 회전 속도 센서(engine speed sensor), 공기 유량 센서(AFS), 흡기 온도 센서(ATS), 수온 센서(WTS), 스로틀 위치 센서(TPS), TDC 센서, 크랭크각 센서(CAS), 등을 더 구비할 수 있다.
ECU(770)는, 전자 제어 장치(700) 내의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
입력부(710)에 의한 입력에 의해, 특정 동작을 수행하거나, 센서부(760)에서 센싱된 신호를 수신하여, 차량 운전 보조 장치(100)로 전송할 수 있으며, AVN 장치(400)로부터 맵 정보를 수신할 수 있으며, 각 종 구동부(751,752, 753,754,756)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, ECU(770)는, 통신부(720)로부터 날씨 정보, 도로의 교통 상황 정보, 예를 들어, TPEG(Transport Protocol Expert Group) 정보를 수신할 수 있다.
표시부(780)는, 차량 운전 보조 장치의 동작과 관련한 이미지를 표시할 수 있다. 이러한 이미지 표시를 위해, 표시부(780)는, 차량 내부 전면의 클러스터(cluster) 또는 HUD(Head Up Display)를 포함할 수 있다. 한편, 표시부(780)가 HUD 인 경우, 차량(200)의 전면 유리에 이미지를 투사하는 투사 모듈을 포함할 수 있다. 한편, 표시부(780)는, 입력이 가능한, 터치 스크린을 포함할 수 있다.
오디오 출력부(785)는, ECU(770)로부터의 전기 신호를 오디오 신호로 변환하여 출력한다. 이를 위해, 스피커 등을 구비할 수 있다. 오디오 출력부(785)는, 입력부(710), 즉 버튼의 동작에 대응하는, 사운드를 출력하는 것도 가능하다.
전원 공급부(790)는, ECU(770)의 제어에 의해, 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 특히, 전원 공급부(790)는, 차량 내부의 배터리(미도시) 등으로부터 전원을 공급받을 수 있다.
한편, 도 2 등에서 상술한 바와 같이, 차량 전방 이미지를 촬영하기 위한 스테레오 카메라(195)의 내부 구조에 대해서는 도 8a 이하를 참조하여 기술한다.
도 8a 내지 도 8b는 도 2의 스테레오 카메라의 내부 블록도를 예시한다.
먼저, 도 8a를 참조하면, 스테레오 카메라(195)는, 제1 카메라(195a), 제2 카메라(195b), 및 이미지 프로세서(830)를 구비할 수 있다.
한편, 차량 운전 보조 장치(도 3의 100)는, 도 8a의 이미지 프로세서(830)와 별도로, 도면과 같은, 프로세서(170)를 구비할 수 있다.
제1 카메라(195a)는, 제1 렌즈(193a)와, 제1 이미지 센서(820)를 구비하며, 제2 카메라(195b)는, 제2 렌즈(193b)와, 제2 이미지 센서(825)를 구비할 수 있다.
제1 렌즈(193a)와 제2 렌즈(193b)는, 대략 200mm 내지 400mm 간격으로 이격될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 이미지 센서(820)는, 적어도 하나의 노출 시간에 대응하는 이미지를 센싱할 수 있다. 그리고, 제2 이미지 센서(825)는, 복수의 노출 시간에 대응하는 이미지들을 센싱할 수 있다.
한편, 이미지 프로세서(830)는, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)들에 의해 획득된 이미지들에 기초하여, 디스패러티 맵 및 RGB 이미지를 생성할 수 있다. 이때 생성되는 RGB 이미지는, HDR(High dynamic range) 이미지 기반의 RGB 이미지일 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 이미지 센서(820)에서 획득되는 이미지의 노출 시간과, 제2 이미지 센서(825)에서 획득되는 이미지들의 노출 시간이 서로 다른 것이 바람직하다.
이미지 프로세서(830)는, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)들로부터의, 서로 다른 노출 시간에 대응하는 이미지들에 기초하여, 디스패러티 맵 및 RGB 이미지를 생성할 수 있다.
구체적으로, 이미지 프로세서(830)는, RGB 이미지 획득시, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)들로부터의, 서로 다른 노출 시간에 대응하는 이미지들에 기초하여, RGB 이미지를 생성하며, 디스패러티 맵 획득시, 서로 다른 노출 시간에 대응하는 이미지들에 대한 신호 처리를 수행하여, 동일 노출 시간을 가지도록 신호 처리하고, 동일 노출 시간을 가진 이미지들에 기초하여, 디스패러티 맵을 생성할 수 있다.
이에 따라, 이미지 프로세서(830)는, 감도 손실과 아티팩트가 저감된, 디스패러티 맵 및 RGB 이미지를 획득할 수 있게 된다.
한편, 이미지 프로세서(830)는, 동일 노출 시간을 가지도록 하는 신호 처리의 일예로, 제1 이미지 센서(820)에서 획득된 이미지를 결합한 제1 결합 이미지를 생성하고, 제2 이미지 센서(825)에서 획득된 이미지들을 결합한 제2 결합 이미지를 생성할 수 있다. 그리고, 생성된 제1 및 제2 결합 이미지들에 기초하여, 디스패러티 맵을 생성할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 이미지 센서(825)는, 전기 신호에 기초하여, 노출 시간을 조절할 수 있다.
예를 들어, 제1 프레임 구간 동안, 제1 이미지 센서(820)에서, 제1 프레임 구간에 대응하는 노출 시간을 가지는 제1 이미지를 출력하며, 제1 프레임 구간 동안, 제2 이미지 센서(825)에서, 제1 프레임 구간의 일부에 해당하는 노출 시간을 가지는 제2 이미지와, 제2 프레임 구간의 다른 일부에 해당하는 노출 시간을 가지는 제3 이미지를 출력할 수 있다.
특히, 제2 이미지 센서(825)는, 전기 신호의 온 또는 오프에 의해, 서로 다른 노출 시간을 가지는 제2 이미지와 제3 이미지를 출력할 수 있다.
한편, 이미지 프로세서(830)는, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)에 대한 노출 시간을 설정을 수행할 수 있으며, 설정된 노출 시간에 따라, 제1 및 제2 이미지 센서(825)가 동작하도록 제어할 수도 있다.
한편, 스테레오 카메라(195)는, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)에 대한 노출 시간 조절을 위해, 제1 렌즈(193a)로 입사되는 광을 개폐하는 제1 조리개(도 9a의 194a)와, 제 렌즈(193b)로 입사되는 광을 개폐하는 제2 조리개(도 9a의 194b)를 더 구비할 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 조리개(도 9a의 194a,194b)의, 개폐에 따라, 서로 다른 노출 시간을 가지는 이미지를 획득할 수 있다.
한편, 이미지 프로세서(830)는, 복수의 프레임들 중 제1 프레임 동안, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)에서 획득되는 이미지의 노출 시간과, 제2 프레임 동안, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)에서 획득되는 이미지의 노출 시간이 다르도록 제어할 수도 있다. 즉, 이미지 프로세서(830)는, 프레임 단위로, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)의 노출 시간이 가변되도록 제어할 수도 있다.
예를 들어, 이미지 프로세서(830)는, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)로부터 획득된, 노출 시간이 서로 다른 이미지들에 기초하여, RGB 이미지를 획득하며, 제2 프레임 동안, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)로부터 획득된, 노출 시간이 서로 동일한 이미지들에 기초하여, 디스패러티 맵을 생성할 수도 있다.
한편, 이미지 프로세서(830)는, 터널 진입시, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825) 중 적어도 하나의 노출 시간이 증가되도록 제어하며, 터널 탈출시, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825) 중 적어도 하나의 노출 시간이 감소되도록 제어할 수도 있다.
한편, 차량 운전 보조 장치(도 3의 100) 내의 프로세서(170)는, 스테레오 카메라(195) 내의 이미지 프로세서(830)에서 생성된, 디스패러티 맵 및 RGB 이미지를 수신하고, 그에 따른 신호 처리를 수행할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(170)는, 디스패러티 맵 및 RGB 이미지에 기초하여, 차량 전방의 RGB 이미지에 대한, 오브젝트 검출을 수행하며, 오브젝트 검출 이후, 계속적으로, 오브젝트의 움직임을 트래킹할 수 있다. 그리고, 주변 차량에 대한 거리 연산, 검출된 주변 차량의 속도 연산, 검출된 주변 차량과의 속도 차이 연산 등을 수행할 수 있다.
또는, 프로세서(170)는, 연산된 주변 차량의 속도, 주변 차량과의 거리 등에 기초하여, 차량(200)의 자세 제어 또는 주행 제어를 위한 제어 신호를, 생성하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 차량 내의 조향 구동부(752), 브레이크 구동부(753), 동력원 구동부(754), 서스펜션 구동부(756) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
한편, 상술한 바와 달리, 이미지 프로세서(830)는, 디스패러티 맵 및 RGB 이미지 생성 외에, 추가로, 디스패러티 맵 및 RGB 이미지에 기초하여, 차량 전방의 RGB 이미지에 대한, 오브젝트 검출을 수행하며, 오브젝트 검출 이후, 계속적으로, 오브젝트의 움직임을 트래킹할 수 있다. 그리고, 주변 차량에 대한 거리 연산, 검출된 주변 차량의 속도 연산, 검출된 주변 차량과의 속도 차이 연산 등을 수행할 수 있다.
이때, 프로세서(170)는, 주변 차량에 대한 거리 정보, 검출된 주변 차량의 속도 정보, 검출된 주변 차량과의 속도 차이 정보를 이미지 프로세서(830)로부터 수신하고, 이에 기초하여, 차량 내의 조향 구동부(752), 브레이크 구동부(753), 동력원 구동부(754), 서스펜션 구동부(756) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
한편, 상술한 바와 달리, 이미지 프로세서(830)가, 디스패러티 맵 및 RGB 이미지 생성, 오브젝트의 검출, 오브젝트의 움직임을 트래킹, 주변 차량에 대한 거리 연산, 검출된 주변 차량의 속도 연산, 검출된 주변 차량과의 속도 차이 연산, 그리고, 차량 내의 조향 구동부(752), 브레이크 구동부(753), 동력원 구동부(754), 서스펜션 구동부(756) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 것도 가능하다.
즉, 도 8b와 같이, 스테레오 카메라(195)는, 제1 카메라(195a), 제2 카메라(195b), 및 이미지 프로세서(830)를 구비하며, 이때의, 차량 운전 보조 장치(도 3의 100)는, 별도로, 도 8a와 같은 프로세서(170)를 구비하지 않을 수 있다. 즉, 스테레오 카메라(195) 내의 이미지 프로세서(830)가 상술한 프로세서(170)의 기능을 모두 수행하는 것이 가능하다.
이때의 도 8b의 스테레오 카메라(195)는, 상술한, 차량 운전 보조 장치(도 3의 100)와 동일 개념일 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 도 8a 또는 도 8b의 스테레오 카메라의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 9a는, 스테레오 카메라(900a) 내의, 제1 카메라(195a)와 제2 카메라(195b)에 대한 단면도의 일예이다.
제1 카메라(195a)는, 제1 조리개(194a), 제1 렌즈(820a), 제1 이미지 센서(820a)를 구비할 수 있으며, 제2 카메라(195b)는, 제2 조리개(194b), 제2 렌즈(820b), 제2 이미지 센서(820b)를 구비할 수 있다.
제1 조리개(194a)는, 제1 렌즈(820a)로 입사되는 광을 개폐하며, 제2 조리개(194b)는, 제2 렌즈(820b)로 입사되는 광을 개폐할 수 있다.
제1 이미지 센서(820a)는, RGB 색상을 센싱하기 위해, RGb 필터(910a)와, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 센서 어레이(911a)를 구비할 수 있다.
제2 이미지 센서(825a)는, RGB 색상을 센싱하기 위해, RGb 필터(915a)와, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 센서 어레이(911b)를 구비할 수 있다.
이에 따라, 제1 이미지 센서(820a)와 제2 이미지 센서(815a)는, 각각 RGB 이미지를 센싱하여, 출력할 수 있다.
도 9b는 도 9a의 제1 센서 어레이(911a)의 간략한 회로도를 예시한다.
도면을 참조하면, 제1 센서 어레이(911a)는, 화소 회로부(1010)와, row decoder(1013)와, column decoder(1016)를 구비할 수 있다.
화소 회로부(1010) 내의 각 화소 마다, 광 검출을 위한 포토 다이오드와, 포토 다이오드에서 검출된 신호를 열과,행으로 전송하기 위한 회로 소자들이 구비될 수 있다. 그리고, 각 화소에서 센싱된 전기 신호는, row decoder(1013)와, column decoder(1016)를 통해, 외부로 출력될 수 있다.
도 9c는 제1 이미지 센서(820a)와 제2 이미지 센서(825a)에서 각각 센싱된, 제1 이미지(920a)와 제2 이미지(925a)에 기초한, 이미지 프로세서(830)의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
제1 이미지 센서(820a)에서 센싱된 제1 이미지(920a)는, RGB 색상 기반의 이미지일 수 있으며, 제2 이미지 센서(825a)에서 센싱된 제2 이미지(925a)는, RGB 색상 기반의 이미지일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 이미지 센서(820)는, 적어도 하나의 노출 시간에 대응하는 이미지를 센싱할 수 있으며, 제2 이미지 센서(825)는, 복수의 노출 시간에 대응하는 이미지들을 센싱할 수 있다.
이미지 프로세서(830)는, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)들에 의해 획득된 이미지들에 기초하여, 디스패러티 맵(940) 및 RGB 이미지(950)를 생성할 수 있다. 이때 생성되는 RGB 이미지(950)는, HDR(High dynamic range) 이미지 기반의 RGB 이미지일 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 이미지 센서(820)에서 획득되는 이미지의 노출 시간과, 제2 이미지 센서(825)에서 획득되는 이미지들의 노출 시간이 서로 다른 것이 바람직하다.
이미지 프로세서(830)는, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)들로부터의, 서로 다른 노출 시간에 대응하는 이미지들에 기초하여, 디스패러티 맵(940) 및 RGB 이미지(950)를 생성할 수 있다.
이에 따라, 이미지 프로세서(830)는, 감도 손실과 아티팩트가 저감된, 디스패러티 맵(940) 및 RGB 이미지(950)를 획득할 수 있게 된다.
한편, 도 9d는 이미지 프로세서의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
상술한, 이미지 프로세서(830)는, 디스패러티 맵(940)을 생성하는 스테레오 이미지 생성부(832), 및 RGB 이미지(950)를 생성하는 HDR 이미지 생성부(834)를 별도로 구비할 수 있다.
구체적으로, 스테레오 이미지 생성부(832)는, 제1 및 제2 이미지 센서(820,825)들로부터의, 이미지들(920a,925a) 사이의 시차(disparity)를 구하고, 시차에 기반한, 디스패러티 맵을 생성할 수 있다. 특히, 이미지들(920a,925a) 사이의, 휘도 성분에 대한 시차를 구비하고, 휘도 성분의 시차에 기반한, 디스패러티 맵을 생성할 수 있다.
특히, 서로 다른 노출 시간을 가지는, 이미지들에 대해, 동일 노출 시간이 되도록, 신호 처리를 수행한 후, 동일 노출 시간을 가진 이미지들에 기초하여, 디스패러티 맵을 생성할 수 있다.
즉, 스테레오 이미지 생성부(832)는, 제1 이미지 센서(820)에서 획득된 이미지를 결합한 제1 결합 이미지를 생성하고, 제2 이미지 센서(825)에서 획득된 이미지들을 결합한 제2 결합 이미지를 생성할 수 있다. 그리고, 생성된 제1 및 제2 결합 이미지들에 기초하여, 디스패러티 맵(disparity map)을 생성할 수 있다. 이때의 제1 결합 이미지와 제2 결합 이미지는, 동일한 제1 프레임 구간에 대응하는 이미지일 수 있다.
HDR 이미지 생성부(834)는, 서로 다른 노출 시간을 가지는, 이미지들에 기초하여, RGB 기반의 이미지를 생성할 수 있다. 구체적으로, 각 노출 시간에 대응하는 이미지들 내에서, 일부 영역들을 추출하고, 추출된 일부 영역들을 조합하여, 새로운, RGB 이미지를 생성할 수 있다. 특히, 각 노출 시간에 대응하는 휘도 영역들을 추출하고, 추출된 휘도 영역들을 조합하여, 새로운 RGB 이미지를 생성할 수 있다. 이에 따라, HDR(High dynamic range) 이미지 기반의 RGB 이미지를 생성할 수 있다. 즉, 콘트라스트와 다이나믹 레인지가 가능한, HDR 이미지를 획득할 수 있게 된다.
한편, 차량에 장착되는 카메라(195a,195b)는, 일반 카메라와 달리, 촬영된 이미지가 높은 dynamic range를 가지는 경향이 있다. 따라서, 휘도 성분 만으로, 이미지의 자동 노출 시간 등을 결정하는 경우, 저조도 환경에서 모션 블러(motion blur)가 발생할 가능성이 높게 된다.
본 발명의 실시예에서는, 저조도 환경에서 모션 블러 등을 저감하기 위한 기법을 제안한다. 이에 대해서는, 이하의 도 10a 내지 도 13b를 참조하여 상세히 기술한다.
도 10a 내지 도 13b의 내용은 스테레오 카메라(195a,195b) 모두에 적용되는 것이 가능하다. 이하에서는, 편의상 차량에 장착되는 스테레오 카메라(195a,195b) 중 어느 하나의 카메라로부터 획득되는 이미지를 중심으로 기술한다.
도 10a의 (a)는 실제 이미지(1010)의 일예를 예시한다. 이미지(1010)는, 저조도의 제1 영역(1012)과 제1 영역(1012) 보다 높은 휘도의 제2 영역(1014)으로 구분될 수 있다. 제1 영역(1012)의 크기가 제2 영역(1014)의 크기 보다 상당히 큰 경우, 전체 이미지(1010)의 휘도는, 제1 영역(1012)의 휘도 성분에 더 영향을 받게 되며, 따라서, 이미지(1010)는, 저조도의 휘도를 가지게 된다. 도면에서는 이미지(1010)의 휘도(GR)가 La인 것을 예시한다.
이때, 제1 카메라(195a)의 이미지 센서(820a)가, 휘도 성분에 기초하여, 도 10a의 (b)와 같이, 노출 시간(Tex)으로 Ta를 가지는 경우, 획득되는 이미지(1015)는, 도 10a의 (c)와 같이, 모션 블러가 발생할 수 있다. 구체적으로, 휘도(GR)가 La에 기초하여, 설정되는 노출 시간(Tex)으로 Ta에 의해, 제2 영역(1012)은 선명하나, 제1 영역(1016)은 블러(blur)가 발생하게 된다.
이러한 점을 개선하기 위해, 본 발명의 실시예에서는, 저조도 환경에서 모션 블러 등을 저감하기 위해, 이미지 센서로부터의 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 휘도의 분산값에 기초하여, 이미지 센서에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 가변하도록 한다.
특히, 프로세서(830)는, 이미지 센서(820a)로부터의 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 휘도의 분산값에 기초하여, 이미지 센서(820a)에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 가변하도록 제어한다.
도 10b의 (a)는, 도 10a의 (a)와 동일한 실제 이미지(1010)의 일예를 예시한다.
프로세서(830)는, 이미지 센서(820a)로부터의 촬영된 이미지에 기반하여, 촬영된 이미지 내의 휘도 평균 레벨과 휘도의 분산값을 연산할 수 있다. 그리고, 연산된 휘도 평균 레벨과 휘도의 분산값에 기초하여, 이미지 센서(820a)에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 가변하도록 제어할 수 있다.
도 10b의 (a)의 실제 이미지(1010)는, 평균 휘도(GR)가 La으로 제1 레벨(L1) 보다 낮으나, 휘도의 분산값(Va)이, Lv1으로 상대적으로 제2 레벨(L2) 보다 큰 값을 가지므로, 프로세서(830)는, 도 10a의 (b)의 노출 시간인 Ta 보다, 더 작은 노출 시간(Tb)을 설정할 수 있다.
보다 노출 시간이 짧아지므로, 노출 시간 조정에 따라 획득되는 이미지(1020)는, 도 10b의 (c)와 같이, 모션 블러가 상당히 저감될 수 있다. 도면에서는, 제2 영역(1012)은 물론, 제1 영역(1017)도 선명한 것을 예시한다.
이와 같이, 평균 휘도가 저조도인 경우에도, 휘도의 분산값을 더 이용하여, 노출 시간을 조정함으로써, 모션 블러를 저감할 수 있게 된다.
한편, 이러한 기법은, 촬영된 이미지 내의 휘도가 다른 영역에 대한 검출을 수행하지 않고, 휘도의 분산값을 이용함으로써, 데이터 연산량이 상당히 저감되게 된다.
한편, 프로세서(830)는, 이미지의 노출 시간 외에, 이미지 신호 처리시의, 각 주파수 별 게인(gain)도, 휘도의 평균 레벨 및 휘도의 분산값을 이용하여 조정하는 것이 가능하다. 이에 의해, 보다 선명한 이미지를 획득할 수 있게 된다.
한편, 이러한 기법은, 저조도 외에, 높은 dynamic range를 갖는 이미지에 대해서도 적용 가능하게 된다.
한편, 프로세서(830)는, 촬영된 이미지의 휘도의 레벨(La)이 제1 레벨(L1) 이하인 상태에서 휘도의 분산값(Lv1)이 제2 레벨(L2) 이상인 경우, 휘도의 레벨(La)이 제1 레벨(L1) 이하인 상태에서 휘도의 분산값(Lv2)이 제2 레벨(L2) 미만인 경우 보다, 노출 시간이 짧도록, 제어할 수 있다.
도 10c의 (a)는, 도 10b의 (a)의 실제 이미지(1010) 보다, 휘도의 평균 레벨이 더 낮으며, 휘도의 분산값도 더 낮은, 실제 이미지(1011)를 예시한다. 특히, 휘도의 평균 레벨(La1)이 L1 보다 작으며, 분산값(Lv2)이 L2 보다 작은 것을 예시한다.
도면에서는, 이미지(1011)가, 제1 영역(1014)과 제2 영역(1013)을 구비하며, 특히, 제2 영역(1013)의 크기가, 도 10b에 비해 ΔA 만큼 더 큰 것을 예시한다.
프로세서(830)는, 휘도의 평균 레벨이 저조도이나, 분산값이 상대적으로 작은 경우, 이미지의 노출 시간이 보다 증가하도록 제어할 수 있다.
즉, 도 10c의 (b)와 같이, 도 10b의 (b)의 노출 시간인 Tb 보다, 더 큰 노출 시간(Tc)을 설정할 수 있다. 다만, 도 10a의 (b)의 노출 시간 Ta 보다는 작은 것이 바람직하다.
이에 따라, 노출 시간 조정에 따라 획득되는 이미지(1021)는, 도 10c의 (c)와 같이, 모션 블러가 상당히 저감될 수 있다. 도면에서는, 제2 영역(1013)은 물론, 제1 영역(1018)도 선명한 것을 예시한다.
한편, 도 10c와 도 10b 비교시, 도 10b를 기준으로 살펴보면, 프로세서(830)는, 저조도에서, 휘도의 분산값이 더 큰 경우, 도 10c의 (b)의 노출 시간인 Tc 보다, 더 작은 노출 시간(Tb)을 설정할 수 있다.
한편, 프로세서(830)는, 휘도의 레벨이 제1 레벨(L1) 초과인 상태에서, 높아질수록, 노출 시간이 짧아지도록 제어한다.
한편, 프로세서(830)는, 휘도의 레벨이 제1 레벨(L1) 초과인 상태에서, 휘도의 분산값이 제2 레벨(L2) 이상인 경우, 휘도의 레벨이 제1 레벨(L1) 초과인 상태에서 휘도의 분산값이 제2 레벨(L2) 미만인 경우보다, 노출 시간이 길도록, 제어한다.
도 10d와 도 10e는 도 10b와 도 10c에 비해, 휘도 평균 레벨이 큰 경우를 예시한다.
도 10d의 (a)의 실제 이미지(1030)는, 평균 휘도(GR)가 Lb로 제1 레벨(L1) 보다 높으며, 휘도의 분산값(Va)이, Lv11으로 제2 레벨(L2) 큰 값을 가지므로, 프로세서(830)는, 도 10b의 (b)의 노출 시간인 Tb 보다, 더 작은 노출 시간(Td)을 설정할 수 있다.
보다 노출 시간이 짧아지므로, 노출 시간 조정에 따라 획득되는 이미지(1040)는, 도 10d의 (c)와 같이, 선명할 수 있다. 도면에서는, 제2 영역(1032)은 물론, 제1 영역(1017)도 선명한 것을 예시한다.
이와 같이, 평균 휘도가 고조도인 경우에도, 휘도의 분산값을 더 이용하여, 노출 시간을 조정함으로써, 선명한 이미지를 획득할 수 있게 된다.
도 10e의 (a)는, 도 10d의 (a)의 실제 이미지(1030) 보다, 휘도의 평균 레벨이 더 낮으며, 휘도의 분산값도 더 낮은, 실제 이미지(1031)를 예시한다. 특히, 휘도의 평균 레벨(Lb1)이 L1 보다 크며, 분산값(Lv12)이 L2 보다 작은 것을 예시한다.
도면에서는, 이미지(1031)가, 제1 영역(1014)과 제2 영역(1033)을 구비하며, 특히, 회색 영역인 제2 영역(1033)의 크기가, 도 10d에 비해 ΔA 만큼 더 큰 것을 예시한다.
프로세서(830)는, 휘도의 평균 레벨이 고조도이고, 분산값이 상대적으로 작은 경우, 이미지의 노출 시간이 보다 감소하도록 제어할 수 있다.
즉, 도 10e의 (b)와 같이, 도 10d의 (b)의 노출 시간인 Td 보다, 더 작은 노출 시간(Te)을 설정할 수 있다.
이에 따라, 노출 시간 조정에 따라 획득되는 이미지(1041)는, 도 10e의 (c)와 같이, 선명할 수 있다. 도면에서는, 제2 영역(1033)은 물론, 제1 영역(1018)도 선명한 것을 예시한다.
한편, 도 10e와 도 10d 비교시, 도 10d를 기준으로 살펴보면, 프로세서(830)는, 고조도에서, 휘도의 분산값이 더 큰 경우, 도 10e의 (b)의 노출 시간인 Te 보다, 더 긴 노출 시간(Td)을 설정할 수 있다.
한편, 프로세서(830)는, 제1 이미지 센서(820a)에서 획득되는 이미지 또는 제2 이미지 센서(820b)에서 획득되는 이미지의, 휘도 레벨과 휘도의 분산값에 기초하여, 제2 이미지 센서(820b)의 노출 시간이 가변되도록 제어할 수도 있다.
한편, 프로세서(830)는, 제1 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 제1 시점 이후의 제2 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과의 차이가 소정치 이상인 경우, 제2 시점 이후, 이미지 센서(820a)에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 순차적으로 가변할 수 있다.
한편, 프로세서(830)는, 제1 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨이, 제2 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨 보다 작은 경우, 노출 시간이 순차적으로 감소할 수 있다.
특히, 프로세서(830)는, 터널 진입시, 터널 내에서, 터널 탈출시 등에 따라, 각각의 노출 시간 조정을 수행할 수 있다. 이에 대해서는, 도 11a 내지 도 12b를 참조하여 기술한다.
먼저, 도 11a는, 차량(200)이 전방 차량(1800)을 포함하는 이미지를 촬영하되, 터널 진입 전을 예시한다.
도 11b는, 차량(200)이 전방 차량(1800)을 포함하는 이미지를 촬영하되, 차량(200)은 터널 진입 전이고, 전방 차량(1800)은, 터널 진입한 경우를 예시한다.
도 11c는, 차량(200)이 전방 차량(1800)을 포함하는 이미지를 촬영하되, 차량(200)과 전방 차량(1800) 모두 터널 내에 위치한 경우를 예시한다.
도 11b는, 차량(200)이 전방 차량(1800)을 포함하는 이미지를 촬영하되, 차량(200)은 터널 내에 위치하고, 전방 차량(1800)은, 터널 외부로 탈출한 경우를 예시한다.
프로세서(830)는, 도 11a와 도 11c의 경우, 차량(200)과 전방 차량(1800)이, 각각 터널 외부 또는 터널 내부에 위치하므로, 카메라에서 촬영된 이미지의 평균 휘도 레벨과 휘도의 분산값에 기초하여, 노출 시간을 결정할 수 있다.
차량이 주간에 주행하는 경우, 도 11c의 노출 시간이 더 길도록 설정할 수 있으며, 차량이 야간에 주행하는 경우, 도 11a의 노출 시간이 더 길도록 설정할 수 있다.
한편, 차량이 주간에 주행하는 중에, 순차적으로 도 11a에서 도 11b의 경우가 발생하는 경우, 프로세서(830)는, 제1 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 제1 시점 이후의 제2 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과의 차이가 소정치 이상인 경우, 제2 시점 이후, 이미지 센서(820a)에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 순차적으로 가변할 수 있다.
즉, 도 11b의 경우, 터널 내에 진입한 전방차량(1800)을 포함하는 이미지의 평균 휘도가, 도 11a의 경우의 평균 휘도 보다, 상당히 작아지므로, 도 12a와 같이, 노출 시간이 길어지도록 제어할 수 있다.
도 12a의 (a)는, 도 11a의 경우에 대응하는 노출 시간(Texm)과, 노출 시간(Texm)에 따른 이미지(1910)를 예시하며, 도 12a의 (b)는, 도 11b의 경우에 대응하는 노출 시간(Texn)과, 노출 시간(Texn)에 따른 이미지(1911)를 예시한다. 즉, 도 12a의 (c)와 같이, 순차적으로 노출 시간(Tex)이 증가할 수 있다.
한편, 차량이 주간에 주행하는 중에, 순차적으로 도 11c에서 도 11d의 경우가 발생하는 경우, 프로세서(830)는, 제1 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 제1 시점 이후의 제2 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과의 차이가 소정치 이상인 경우, 제2 시점 이후, 이미지 센서(820a)에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 순차적으로 가변할 수 있다.
즉, 도 11d의 경우, 터널 외부로 탈출한 전방차량(1800)을 포함하는 이미지의 평균 휘도가, 도 11c의 경우의 평균 휘도 보다, 상당히 커지므로, 도 12b와 같이, 노출 시간이 짧아지도록 제어할 수 있다.
도 12b의 (a)는, 도 11c의 경우에 대응하는 노출 시간(Texn)과, 노출 시간(Texn)에 따른 이미지(1911)를 예시하며, 도 12b의 (b)는, 도 11d의 경우에 대응하는 노출 시간(Texm)과, 노출 시간(Texm)에 따른 이미지(1910)를 예시한다. 즉, 도 12b의 (c)와 같이, 순차적으로 노출 시간(Tex)이 감소할 수 있다.
한편, 차량이 야간에 주행하는 중에, 순차적으로 도 11a에서 도 11b의 경우가 발생하는 경우, 도 12b와 같이, 노출 시간이 순차적으로 감소할 수 있으며, 차량이 야간에 주행하는 중에, 순차적으로 도 11c에서 도 11d의 경우가 발생하는 경우, 노출 시간이 순차적으로 증가할 수 있다.
한편, 차량에 장착되는 카메라(195a,195b)는, 전방에 위치하는 전방 차량을 포함하는 이미지를 획득한다. 그리고, 프로세서(830 또는 170)는, 전방 이미지에 기초하여, 오브젝트 검출 및 확인 등을 수행한다.
한편, 차량이 야간에 주행 중인 경우, 반대 차선에서 다가오는 차량의 불빛 때문에 자차 카메라의 촬영된 영상 평균 밝기가 순간적으로 증가하게 된다. 이러한 경우에도, 본 발명의 실시예에 따르면, 프로세서(830)는, 이미지 내의 휘도의 평균 레벨과 휘도의 분산값을 이용하여, 이미지 센서의 노출 시간을 결정하고, 결정된 노출 시간에 따라, 선명한 이미지를 검출하는 것이 가능하다.
도 13a의 (a)는, 차량(200)이 야간에 주행 중이며, 전방 램프에 의한 전방 램프 영역(1210)이 전방 차량(1800) 주변에 발생하는 것을 예시한다. 카메라(195a,195b)는, 전방 램프 영역(1210)이 고려된, 전방 차량(1800)을 포함하는 이미지를 획득할 수 있다.
한편, 도 13a의 (b)는, 반대 차선에서 다가오는 차량(1810)의 전방 램프에 의한 전방 램프 영역(1220)과, 차량(200)에 의한 전방 램프 영역(1210)이 일부 중첩되어, 중첩 영역(1215)이 발생하는 것을 예시한다.
이러한 경우, 도 13b의 (a)와 같이, 획득된 이미지의 휘도 성분만을 고려하여, 노출 시간(Tk)을 결정하면, 짧은 노출 시간(Tk)에 대응하는 이미지(1950)는, 전방 차량 영역에 대해 블러가 발생할 수 있다.
따라서, 획득된 이미지의 휘도 평균 레벨 및 분산을 고려하여, 노출 시간(Tm)이 노출 시간(Tk) 보다 길어지도록 설정하면, 노출 시간(Tm)에 대응하는 이미지(1955)는, 전방 차량 영역에 대해 선명할 수 있다. 따라서, 야간에 전방 차량에 대한 오브젝트 검출 및 확인을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 카메라 및 차량의 동작방법은 카메라 또는 차량에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 렌즈;
    상기 렌즈로부터 입사되는 광에 기초하여 이미지를 센싱하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서로부터의 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 휘도의 분산값에 기초하여, 상기 이미지 센서에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 가변하도록 제어하는 프로세서;를 구비하는 것을 특징으로 하는 카메라.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 촬영된 이미지의 휘도의 레벨이 제1 레벨 이하인 상태에서 상기 휘도의 분산값이 제2 레벨 이상인 경우, 상기 휘도의 레벨이 제1 레벨 이하인 상태에서 상기 휘도의 분산값이 제2 레벨 미만인 경우 보다, 상기 노출 시간이 짧도록, 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 휘도의 레벨이, 상기 제1 레벨 초과인 상태에서, 높아질수록, 상기 노출 시간이 짧아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 휘도의 레벨이 상기 제1 레벨 초과인 상태에서, 상기 휘도의 분산값이 상기 제2 레벨 이상인 경우, 상기 휘도의 레벨이 상기 제1 레벨 초과인 상태에서 상기 휘도의 분산값이 제2 레벨 미만인 경우보다, 상기 노출 시간이 길도록, 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    제1 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 상기 제1 시점 이후의 상기 제2 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과의 차이가 소정치 이상인 경우,
    상기 제2 시점 이후, 상기 이미지 센서에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 순차적으로 가변하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨이, 상기 제2 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨 보다 큰 경우, 상기 노출 시간이 순차적으로 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨이, 상기 제2 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨 보다 작은 경우, 상기 노출 시간이 순차적으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는, 상기 프로세서로부터의 전기 신호에 기초하여, 상기 노출 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 카메라.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈로 입사되는 광을 개폐하는 조리개;를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 이미지 센서에서 센싱되는 이미지의 노출 시간이 가변되도록, 상기 조리개의 개폐 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈와 이격되는 제2 렌즈; 및
    상기 제2 렌즈로부터 입사되는 광에 기초하여 제2 이미지를 센싱하는 제2 이미지 센서;를 더 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 이미지 센서에서 센싱되는 제2 이미지의 노출 시간을 가변하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라.
  11. 조향 장치를 구동하는 조향 구동부;
    브레이크 장치를 구동하는 브레이크 구동부,
    동력원을 구동하는 동력원 구동부;
    상기 차량 내의 조향 구동부, 브레이크 구동부, 동력원 구동부 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부; 및
    차량에 장착되는 카메라;를 구비하며,
    상기 카메라는,
    렌즈;
    상기 렌즈로부터 입사되는 광에 기초하여 이미지를 센싱하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서로부터의 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 휘도의 분산값에 기초하여, 상기 이미지 센서에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 가변하도록 제어하는 프로세서;를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 촬영된 이미지의 휘도의 레벨이 제1 레벨 이하인 상태에서 상기 휘도의 분산값이 제2 레벨 이상인 경우, 상기 휘도의 레벨이 제1 레벨 이하인 상태에서 상기 휘도의 분산값이 제2 레벨 미만인 경우 보다, 상기 노출 시간이 짧도록, 제어하는 것을 특징으로 하는 차량.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 휘도의 레벨이 상기 제1 레벨 초과인 상태에서, 높아질수록, 상기 노출 시간이 짧아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 휘도의 레벨이 상기 제1 레벨 초과인 상태에서, 상기 휘도의 분산값이 상기 제2 레벨 이상인 경우, 상기 휘도의 레벨이 상기 제1 레벨 초과인 상태에서 상기 휘도의 분산값이 제2 레벨 미만인 경우보다, 상기 노출 시간이 길도록, 제어하는 것을 특징으로 하는 차량.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    제1 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과, 상기 제1 시점 이후의 상기 제2 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨과의 차이가 소정치 이상인 경우,
    상기 제2 시점 이후, 상기 이미지 센서에서 센싱되는 이미지의 노출 시간을 순차적으로 가변하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨이, 상기 제2 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨 보다 큰 경우, 상기 노출 시간이 순차적으로 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨이, 상기 제2 시점에 촬영된 이미지 내의 휘도 레벨 보다 작은 경우, 상기 노출 시간이 순차적으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라는,
    상기 렌즈와 이격되는 제2 렌즈; 및
    상기 제2 렌즈로부터 입사되는 광에 기초하여 제2 이미지를 센싱하는 제2 이미지 센서;를 더 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 이미지 센서에서 센싱되는 제2 이미지의 노출 시간을 가변하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 이미지 센서와 상기 제2 이미지 센서로부터의 스테레오 이미지에 기초하여, 디스패러티 맵 및 RGB 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 이미지 센서와 상기 제2 이미지 센서로부터의 스테레오 이미지에 기초하여, 디스패러티 맵 및 RGB 이미지를 생성하는 제2 프로세서;를 더 포함하며,
    상기 제2 프로세서 또는 상기 제어부는,
    상기 디스패러티 맵 및 상기 RGB 이미지에 기초하여, 상기 차량 내의 상기 조향 구동부, 상기 브레이크 구동부, 상기 동력원 구동부 중 적어도 하나를 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량.

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