KR20190037932A - 카메라 각도 자동 보정 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법 - Google Patents

카메라 각도 자동 보정 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카메라 각도 자동 보정 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 장치는, 차량의 조향각이 미리 정한 제 1 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍(Blob)의 장축방향 각도를 이용하여 영상의 롤 각도를 보정하는 롤 각도 보정부; 및 상기 조향각이 상기 제 1 범위 외의 미리 정한 제 2 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍의 면적을 이용하여 영상의 요 각도를 보정하는 요 각도 보정부를 포함할 수 있다.

Description

카메라 각도 자동 보정 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법{Apparatus for automatic correction of camera angle, system having the same and method thereof}
본 발명은 카메라 각도 자동 보정 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 주행 중 차량 내 설치된 카메라의 각도 오차를 자동 보정할 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근 차량 내 설치된 카메라를 이용하여 운전자의 얼굴을 촬영하고 촬영된 영상을 분석하여 운전자의 전방주시태만, 피로, 졸음운전 등을 판단하는 시스템이 제공되고 있다.
그런데, 이러한 차량내 카메라는 장착공차나 장착물의 변형으로 카메라 방향이 틀어지는 경우가 발생하며, 이처럼 카메라 방향이 틀어지는 경우 좌우 얼굴 방향을 오인식 하거나 미인식하는 오류가 발생할 수 있다. 특히 대형 버스나 트럭의 경우 카메라와 운전자 얼굴과의 거리가 소형차에 비하여 멀어 카메라의 작은 각도 공차로도 오류가 발생할 수 있다.
차량 실외 카메라는 차선과의 관계를 이용하여 주행 중 자동 보정이 가능하나 차량 실내 카메라는 보정에 사용할 수 있는 기준이 없어서 자동 보정이 불가능하다. 이에 카메라를 이용한 얼굴 인식 등의 데이터의 신뢰도가 낮아질 뿐만 아니라 카메라의 데이터를 이용하는 차량 내 타 시스템들의 신뢰도도 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 카메라의 광원에 의해 조향휠 뒷면에 반사되어 나타내는 블랍을 추출하여, 차량 주행 중 차량 내 설치된 카메라의 각도 오차를 자동 보정함으로써 카메라에 의한 운전자 얼굴 인식률을 향상시킬 수 있는 카메라 각도 자동 보정 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 장치는, 차량의 조향각이 미리 정한 제 1 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍(Blob)의 장축방향 각도를 이용하여 영상의 롤 각도를 보정하는 롤 각도 보정부; 및 상기 조향각이 상기 제 1 범위 외의 미리 정한 제 2 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍의 면적을 이용하여 영상의 요 각도를 보정하는 요 각도 보정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 조향휠 각속도가 미리 정한 기준치 이하일 때 상기 롤 각도 보정부 또는 상기 요 각도 보정부가 동작하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 블랍의 추출을 위해 영상을 촬영하기 위한 카메라의 노출을 고정하고 상기 카메라의 광원이 일정 강도로 출력되도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 롤 각도 보정부는, 상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 블랍을 추출하는 블랍 추출부; 상기 추출된 블랍의 장축 방향 각도를 추정하는 장축 방향 각도 추정부; 상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값이 발생하면 롤 각도 오차로 판단하는 롤 각도 오차 판단부; 및 상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값을 이용하여 영상을 회전하여 롤 각도 오차를 보정하는 영상 보정부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 블랍 추출부는, 하나의 블랍을 추출하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 범위는, 상기 하나의 블랍이 추출될 수 있는 조향각 범위인 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 요 각도 보정부는, 상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 복수개의 블랍을 추출하는 블랍 추출부; 상기 복수개의 블랍의 면적을 각각 산출하는 면적 산출부; 상기 복수개의 블랍의 면적 차이값을 이용하여 요 각도 오차를 판단하는 요 각도 오차 판단부; 및 상기 복수개의 블랍의 면적 비율을 이용하여 요 각도 오차를 보정하는 영상 보정부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 2 범위는, 상기 복수개의 블랍이 추출될 수 있는 조향각 범위인 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수개의 블랍의 면적 비율별 보정각도값을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수개의 블랍은, 2 개의 블랍인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 시스템은 차량 내 구비되어 운전자의 얼굴을 촬영하는 카메라; 차량의 조향각을 센싱하는 조향각 센서; 및 상기 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍(Blob)의 장축방향 각도를 이용하여 영상의 롤 각도를 보정하고, 상기 추출된 블랍의 면적을 이용하여 영상의 요 각도를 보정하는 카메라 각도 보정 장치;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 차량의 조향각이 미리 정한 제 1 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍(Blob)의 장축방향 각도를 이용하여 영상의 롤 각도를 보정하는 롤 각도 보정부; 상기 조향각이 상기 제 1 범위 외의 미리 정한 제 2 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍의 면적을 이용하여 영상의 요 각도를 보정하는 요 각도 보정부; 및 조향휠 각속도가 미리 정한 기준치 이하일 때 상기 롤 각도 보정부 또는 상기 요 각도 보정부가 동작하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 롤 각도 보정부는, 상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 블랍을 추출하는 블랍 추출부; 상기 추출된 블랍의 장축 방향 각도를 추정하는 장축 방향 각도 추정부; 상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값이 발생하면 롤 각도 오차로 판단하는 롤 각도 오차 판단부; 및 상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값을 이용하여 영상을 회전하여 롤 각도 오차를 보정하는 영상 보정부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 요 각도 보정부는, 상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 복수개의 블랍을 추출하는 블랍 추출부; 상기 복수개의 블랍의 면적을 각각 산출하는 면적 산출부; 상기 복수개의 블랍의 면적 차이값을 이용하여 요 각도 오차를 판단하는 요 각도 오차 판단부; 및 상기 복수개의 블랍의 면적 비율을 이용하여 요 각도 오차를 보정하는 영상 보정부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 방법은 차량의 조향각이 미리 정한 제 1 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍(Blob)의 장축방향 각도를 이용하여 영상의 롤 각도를 보정하는 단계; 및 상기 조향각이 상기 제 1 범위 외의 미리 정한 제 2 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍의 면적을 이용하여 영상의 요 각도를 보정하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 조향휠 각속도가 미리 정한 기준치 이하인지를 판단하는 단계;를 더 포함하고, 상기 조향휠 각속도가 미리 정한 기준치 이하인 경우 상기 영상의 롤 각도를 보정하는 단계 또는 상기 영상의 요 각도를 보정하는 단계를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상의 롤 각도를 보정하는 단계는, 상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 블랍을 추출하는 단계; 상기 추출된 블랍의 장축 방향 각도를 추정하는 단계; 상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값이 발생하면 롤 각도 오차로 판단하는 단계; 및 상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값을 이용하여 영상을 회전하여 롤 각도 오차를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 블랍을 추출하는 단계는, 상기 카메라의 노출을 고정하고 상기 카메라의 광원이 일정 강도로 출력되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상의 요 각도를 보정하는 단계는, 상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 복수개의 블랍을 추출하는 단계; 상기 복수개의 블랍의 면적을 각각 산출하는 단계; 상기 복수개의 블랍의 면적 차이값을 이용하여 요 각도 오차를 판단하는 단계; 및 상기 복수개의 블랍의 면적 비율을 이용하여 요 각도 오차를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 범위는 상기 하나의 블랍이 추출될 수 있는 조향각 범위이고, 상기 제 2 범위는 상기 복수개의 블랍이 추출될 수 있는 조향각 범위인 것을 포함할 수 있다.
본 기술은 차량 주행 중 차량 내 설치된 카메라의 각도 오차를 자동 보정함으로써 카메라에 의한 운전자 얼굴 인식률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 내 운전자 얼굴 방향을 향하도록 카메라를 탑재한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조향휠과 카메라간의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DSW 카메라 유니트의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7A는 본 발명의 실시예에 따른 롤(Roll) 각도 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7B는 본 발명의 실시예에 따른 요(Yaw) 각도 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8A는 본 발명의 실시예에 따른 요 각도가 틀어지지 않은 경우의 카메라 단면도이다.
도 8B는 본 발명의 실시예에 따른 요 각도가 틀어지지 않은 경우의 블랍의 상태를 나타내는 도면이다.
도 9A는 본 발명의 실시예에 따른 요 각도가 틀어진 경우의 카메라 단면도이다.
도 9B는 본 발명의 실시예에 따른 요 각도가 틀어진 경우의 블랍의 상태를 나타내는 도면이다.
도 10A 내지 도 10B는 본 발명의 실시예에 따른 조향각도에 따른 영상의 예시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 보정 방법을 적용한 컴퓨터 시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 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 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 내 운전자 얼굴 방향을 향하도록 카메라를 탑재한 예시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 시스템은 카메라 광원에 의해 조향휠 뒷면에 밝게 반사되어 나타나는 블랍(Blob)을 추출하여 블랍의 기울어진 각도와 크기를 비교함으로써 카메라의 롤(Roll) 각도 및 요(Yaw) 각도를 보정함으로써 차량 주행 중 카메라 각도 오차를 자동 보정할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 시스템은 도 1을 참조하면 카메라 각도 자동 보정 장치(100), 카메라(200), 조향각 센서(300)를 구비한다.
카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 제어부(110), 저장부(120), 롤 각도 보정부(130), 요각도 보정부(140)를 구비한다.
제어부(110)는 조향휠 각속도가 미리 정한 기준치 이하일 때 롤 각도 보정부(130) 또는 요 각도 보정부(130)가 동작하도록 제어한다. 이때, 조향휠의 각속도가 일정 속이 이상이 되면 조향휠이 빠르게 움직여 영상 블러(모자이크)가 발생할 수 있고, 캔 통신으로 수신한 조향각과 실제 영상에 적용된 조향각의 차이로 인해 오차가 발생할 수 있어 조향휠의 각속도가 일정 속도 이하인 경우에서만 롤 각도 또는 요 각도 보정을 수행한다.
또한, 제어부(110)는 영상 내 블랍 형성을 위해 카메라(200)의 노출을 고정시키고 광원의 강도를 일정하게 하여 블랍을 일정하게 형성할 수 있도록 제어한다. 또한, 제어부(110)는 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다.
저장부(120)는 카메라(200)로부터 수신한 영상, 조향각 센서(300)로부터 수신한 조향각, 실험치에 의해 성성되는 복수개의 블랍의 면적 비율별 보정각도값을 미리 저장할 수 있다.
롤 각도 보정부(130)는 차량의 조향각이 미리 정한 제 1 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍(Blob)의 장축방향 각도를 이용하여 영상의 롤 각도를 보정한다. 이때, 제 1 범위는 영상에 하나의 블랍이 형성되는 조향각의 범위를 포함한다. 도 10A 내지 도 10B는 본 발명의 실시예에 따른 조향각도에 따른 영상의 예시도이다. 여기서 도 10B 내지 도 10D와 같이 조향각이 40°, 45°, 50°일 때 조향휠의 가림에 의해 하나의 블랍이 형성됨을 알 수 있다.
이를 위해, 롤 각도 보정부(130)는 블랍 추출부(131), 장축방향 각도 추정부(120), 롤각도 오차 판단부(133), 영상 보정부(134)를 포함한다.
블랍 추출부(131)는 차량 내 카메라(200)로부터 촬영된 영상으로부터 블랍을 추출한다. 도 7A는 본 발명의 실시예에 따른 롤(Roll) 각도 보정을 설명하기 위한 도면이다. 도 7A를 참조하면, 운전자 얼굴 옆에 하나의 블랍(B)이 형성됨을 알 수 있다.
장축방향 각도 추정부(120)는 추출된 블랍의 장축 방향 각도(a)를 추정한다. 즉, 타원형의 블랍의 지름이 긴 방향인 장축 방향으로 선을 긋고, 블랍의 가로 방향으로 기준선을 그어, 장축방향의 선과 기준선 사이의 각을 장축 방향 각도(a)로 산출한다.
롤각도 오차 판단부(133)는 장축 방향 각도와 조향각의 차이값을 산출하여, 장축 방향 각도와 조향각의 차이값이 존재하면 롤 각도 오차가 발생한 것으로 판단한다.
영상 보정부(134)는 장축 방향 각도와 조향각의 차이값만큼 영상으로 회전하여 롤 각도 오차를 보정할 수 있다.
요 각도 보정부(140)는 조향각이 제 1 범위 외의 미리 정한 제 2 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍의 면적을 이용하여 영상의 요 각도를 보정한다. 이때, 제 2 범위는 영상에 두 개의 블랍이 형성되는 조향각의 범위를 포함한다. 도 10F 및 도 10G와 같이 조향각이 90°, 100°일 때, 두 개의 블랍이 정상적으로 형성됨을 알 수 있다. 이외에 도 10A, 도 10E, 도 10H의 경우에는 하나의 블랍 또는 두 개의 블랍이 정상적으로 형성되지 않아 블랍을 이용한 카메라 각도 보정이 어렵다.
이를 위해, 요 각도 보정부(140)는 블랍 추출부(141), 블랍 면적 산출부(142), 요각도 오차 판단부(143), 영상 보정부(144)를 포함한다.
블랍 추출부(141)는 차량 내 카메라(200)로부터 촬영된 영상으로부터 복수개의 블랍을 추출한다. 도 7B는 본 발명의 실시예에 따른 요(Yaw) 각도 보정을 설명하기 위한 도면이다. 도 7B를 참조하면 두 개의 블랍(B1, B2)이 추출됨을 알 수 있다.
블랍 면적 산출부(142)는 복수개의 블랍의 면적을 각각 산출한다. 이때 면적의 산출은 일반적인 면적 산출 계산식을 이용할 수 있다. 도 7B를 참조하면 두 개의 블랍(B1, B2)의 각각의 면적(M1, M2)가 산출되어 표시됨을 알 수 있다.
요각도 오차 판단부(143)는 복수개의 블랍의 면적 차이값(M1-M2)을 이용하여 요 각도 오차를 판단한다. 즉, 요각도 오차 판단부(143)는 복수개의 블랍의 면적 차이값(M1-M2)이 미리 정한 기준치보다 크면 요 각도 오차가 발생한 것으로 판단한다.
영상 보정부(144)는 복수개의 블랍의 면적 비율을 이용하여 요 각도 오차를 보정한다. 두 개의 블랍의 면적의 비율(M1/M2)이용하여 요 각도가 회전된 정보를 추정하는데, 예를 들어, 두 개의 블랍의 면적의 비율(M1/M2)이 미리 정한 기준비율(r1)보다 크면 카메라가 오른쪽 방향으로 기울어진 것이고, 두 개의 블랍의 면적의 비율(M1/M2)에 따른 보정각도에 따라 영상의 요 각도를 보정할 수 있다. 이때, 두 개의 블랍의 면적의 비율(M1/M2)에 따른 보정각도는 두 개의 블랍의 면적의 비율(M1/M2)과 요 각도와의 비율, 카메라 위치, 조향휠의 모양, 차종 등에 따라 실험치에 의해 산출하여 저장해둔다.
카메라(200)는 DSW(driver state warning) 시스템에 구비되는 카메라로서 운전자의 얼굴을 촬영한 영상을 카메라 각도 보정 장치(100)로 전달한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조향휠과 카메라간의 위치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DSW 카메라 유니트의 구성도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 카메라(200)가 클러스터 커버 위측에 조향휠(400)과 마주보는 방향에 설치되어 조향휠의 움직이는 각도에 따라 카메라 렌즈를 가릴 수 있다. 도 5를 참조하면 카메라(200)는 IR-LED(210), 렌즈(220), 기판(230)을 구비하고, 렌즈(220)의 양쪽에 두 개의 IR-LED(210)가 구비되어 영상 촬영 시 IR-LED(210)가 광원이 된다.
조향각 센서(300)는 차량의 조향각을 감지하여 카메라 각도 보정 장치(100)로 전달한다.
이와 같이, 본 발명은 카메라의 광원에 의해 조향휠 뒷면에 반사되어 나타내는 블랍을 추출하여, 차량 주행 중 차량 내 설치된 카메라의 각도 오차를 자동 보정함으로써 카메라에 의한 운전자 얼굴 인식률을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 방법을 나타내는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 자동 보정 방법을 나타내는 순서도이다.
카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 카메라(200)로부터 영상을 획득하고 조향각 센서(300)로부터 조향각 정보를 수신한다(S110).
이후, 카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 조향휠의 각속도가 일정 속도 이하이면(S115), 조향각(q)이 미리 정한 제 1 임계각(qth1) 이상 제 2 임계각(qth2) 미만인지를 판단한다(S120). 이때, 조향휠의 각속도가 일정 속도 이상이면 조향휠의 움직이는 속도가 빨라 영상 블러가 발생할 수 있고, 캔통신을 통해 수신되는 조향각과 처리 영상과의 차이로 인해 오차가 발생할 수 있어, 조향휠의 각속도가 일정 속도 이하에서만 각도 보정을 수행하도록 할 수 있다.
조향각(q)이 제 1 임계각(qth1) 이상 제 2 임계각(qth2) 미만인 경우, 카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 롤 각도의 오차 보정을 위해 카메라 노출을 고정하 고정하고 카메라 광원이 일정한 강도로 출력되도록 한 후 촬영한 영상으로부터 한 개의 블랍을 추출한다(S130). 이때, 조향각(q)이 제 1 임계각(qth1) 이상 제 2 임계각(qth2) 미만인 경우는 조향각 40°일때 영상을 나타내는 도 10B, 조향각이 45°일 때의 영상을 나타내는 도 10C, 조향각이 50°일때의 영상을 나타내는 도10D와 같이 하나의 블랍이 추출될 수 있는 조향각의 범위를 의미한다.
카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 영상 데이터에서 장축 방향 각도(a)를 추정한다(S140).
이때, 카메라(200)가 롤 방향으로 회전하는 경우 블랍의 각도(a)와 조향각(q) 사이에 차이가 발생하게 되므로, 카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 추정한 장축 방향 각도와 조향각의 차이(a-q)가 미리 정한 기준치(e1) 이상인지를 판단한다(S150).
이에, 장축 방향 각도와 조향각의 차이가 미리 정한 기준치 이상이면, 카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 장축 방향 각도와 조향각의 차이(a-q)만큼 오차가 발생한 것으로 판단하고, 장축 방향 각도와 조향각의 차이(a-q)만큼 영상을 회전하여 영상의 오차를 보정한다(S160). 이에 오차가 보정된 영상으로부터 얼굴 인식을 수행함으로써 얼굴 인식율을 높일 수 있다.
한편, 상기 과정 S120에서 조향각(q)이 미리 정한 제 1 임계각(qth1) 이상 제 2 임계각(qth2) 미만이 아닌 경우, 카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 조향각(q)이 미리 정한 제 3 임계각(qth3)이상 제 4 임계각(qth4) 미만인지를 판단한다(S170). 이때, 조향각(q)이 미리 정한 제 3 임계각(qth3)이상 제 4 임계각(qth4) 미만인 경우는 조향각 90° 일때 영상을 나타내는 도 10F, 조향각이 100°일때 영상을 나타내는 도 10G에서와 같이 2개의 블랍이 추출될 수 있는 조향각 범위를 의미한다.
조향각(q)이 미리 정한 제 3 임계각(qth3)이상 제 4 임계각(qth4) 미만이면 요 각도 오차 보정을 위해, 카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 요 각도의 오차 보정을 위해 카메라 노출을 고정하고 카메라 광원이 일정한 강도로 출력되도록 한 후 촬영한 영상으로부터 두 개의 블랍을 추출한다(S180).
이후, 카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 2개의 블랍의 면적(M1, M2)을 각각 산출하여(S190), 블랍의 면적 차이값 (M1 - M2)이 미리 정한 기준값(e1)보다 큰지를 판단한다(S200).
블랍의 면적 차이값 (M1 - M2)이 미리 정한 기준값(e1)보다 크면, 카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 두 면적의 비율(M1/M2)만큼 영상의 요 각도를 보정한다(S210). 즉 카메라 각도 자동 보정 장치(100)는 두 면적의 비율(M1/M2)을 이용하여 요 각도가 회전된 정도를 추정하여 보정할 수 있는 것이다. 이때, 두 면적의 비율(M1/M2)이 미리 정한 기준치보다 크면 카메라가 오른쪽 방향으로 기울어진 것으로 판단할 수 있고, 두 면적의 비율(M1/M2), 광원의 위치, 차종, 조향휠의 모양 등을 고려하여 미리 실험적으로 보정치를 산출하여 저장해둘 수 있다. 이에 두 면적의 비율(M1/M2)에 해당하는 보정치로 영상의 요 각도의 오차를 보정할 수 있다.
요 각도 보정과 관련하여 도 8A, 8B, 9A, 9B를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다. 도 8A는 본 발명의 실시예에 따른 요 각도가 틀어지지 않은 경우의 카메라 단면도이고, 도 8B는 본 발명의 실시예에 따른 요 각도가 틀어지지 않은 경우의 블랍의 상태를 나타내는 도면이다.
도 8A를 참조하면, 카메라의 요 각이 틀어져 있지 않은 상태로 도 8B를 보면 두 개의 블랍의 면적이 거의 유사함을 알 수 있다. 이때, B1의 크기 M1 이 14,190 pixel이고, B2의 크기 M2 가 14,644 pixel이고, 블랍면적의 차이(M1 - M2 )가 기준치(e2 ;1,000)보다 작으므로, 요 각도 보정이 필요치 않은 상태임을 알 수 있다. 즉, 카메라가 요 방향으로 회전되지 않은 경우 두 개의 블랍의 면적은 유사하게 나타난다.
도 9A는 본 발명의 실시예에 따른 요 각도가 틀어진 경우의 카메라 단면도이고, 도 9B는 본 발명의 실시예에 따른 요 각도가 틀어진 경우의 블랍의 상태를 나타내는 도면이다.
도 9A를 참조하면, 카메라의 요 각도가 2°틀어진 상태로, 도 9B를 보면 각 블랍(B1, B2)의 크기가 작음을 알 수 있다. 실제 각 크기를 산출하여 보면 B1의 크기 M1 는 4,425 pixel, B2의 크기 M2 는 2,123 pixel로, 블랍면적의 차이(M1 - M2 )가 기준치(e2 ;1,000)보다 크고 블랍 면적의 비율(M1/ M2 )이 2.1로, 요 각도 보정이 필요하다.
이와 같이, 본 발명은 실내 카메라의 조립이나 장착위치 재질의 변형으로 발생할 수 있는 카메라 각도 오차가 반영된 영상에 대해 차량 주행 중 자동 보정하여 운전자 상태 추정 시 얼굴인식의 미인식을 개선하고, 얼굴방향의 오인식을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명은 카메라의 각도 공차 보정을 위해 특정한 패턴을 사용하거나 부착물 없이 기본적인 조향휠의 형상 정보와 조향각 정보를 이용하여 보정이 가능하다.
또한, 본 발명은 조향휠에 의해 카메라 가림이 발생하는 조건은 DSW의 동작 조건이 아니므로, DSW 소프트웨어 처리시간에 영향을 주지 않는다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 각도 보정 방법을 적용한 컴퓨터 시스템의 구성도이다.
도 11을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 카메라 각도 자동 보정 장치
200 : 카메라
300 : 조향각 센서
110 : 제어부
120 : 블랍 추출부
130 : 롤 각도 보정부
140 : 요 각도 보정부

Claims (20)

  1. 차량의 조향각이 미리 정한 제 1 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍(Blob)의 장축방향 각도를 이용하여 영상의 롤 각도를 보정하는 롤 각도 보정부; 및
    상기 조향각이 상기 제 1 범위 외의 미리 정한 제 2 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍의 면적을 이용하여 영상의 요 각도를 보정하는 요 각도 보정부
    를 포함하는 카메라 각도 자동 보정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    조향휠 각속도가 미리 정한 기준치 이하일 때 상기 롤 각도 보정부 또는 상기 요 각도 보정부가 동작하도록 제어하는 제어부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 블랍의 추출을 위해 영상을 촬영하기 위한 카메라의 노출을 고정하고 상기 카메라의 광원이 일정 강도로 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 롤 각도 보정부는,
    상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 블랍을 추출하는 블랍 추출부;
    상기 추출된 블랍의 장축 방향 각도를 추정하는 장축 방향 각도 추정부;
    상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값이 발생하면 롤 각도 오차로 판단하는 롤 각도 오차 판단부; 및
    상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값을 이용하여 영상을 회전하여 롤 각도 오차를 보정하는 영상 보정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 블랍 추출부는,
    하나의 블랍을 추출하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제 1 범위는,
    상기 하나의 블랍이 추출될 수 있는 조향각 범위인 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 요 각도 보정부는,
    상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 복수개의 블랍을 추출하는 블랍 추출부;
    상기 복수개의 블랍의 면적을 각각 산출하는 면적 산출부;
    상기 복수개의 블랍의 면적 차이값을 이용하여 요 각도 오차를 판단하는 요 각도 오차 판단부; 및
    상기 복수개의 블랍의 면적 비율을 이용하여 요 각도 오차를 보정하는 영상 보정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 2 범위는,
    상기 복수개의 블랍이 추출될 수 있는 조향각 범위인 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수개의 블랍의 면적 비율별 보정각도값을 저장하는 저장부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 복수개의 블랍은,
    2 개의 블랍인 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 장치.
  11. 차량 내 구비되어 운전자의 얼굴을 촬영하는 카메라;
    차량의 조향각을 센싱하는 조향각 센서; 및
    상기 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍(Blob)의 장축방향 각도를 이용하여 영상의 롤 각도를 보정하고, 상기 추출된 블랍의 면적을 이용하여 영상의 요 각도를 보정하는 카메라 각도 보정 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    차량의 조향각이 미리 정한 제 1 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍(Blob)의 장축방향 각도를 이용하여 영상의 롤 각도를 보정하는 롤 각도 보정부;
    상기 조향각이 상기 제 1 범위 외의 미리 정한 제 2 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍의 면적을 이용하여 영상의 요 각도를 보정하는 요 각도 보정부; 및
    조향휠 각속도가 미리 정한 기준치 이하일 때 상기 롤 각도 보정부 또는 상기 요 각도 보정부가 동작하도록 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 롤 각도 보정부는,
    상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 블랍을 추출하는 블랍 추출부;
    상기 추출된 블랍의 장축 방향 각도를 추정하는 장축 방향 각도 추정부;
    상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값이 발생하면 롤 각도 오차로 판단하는 롤 각도 오차 판단부; 및
    상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값을 이용하여 영상을 회전하여 롤 각도 오차를 보정하는 영상 보정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 요 각도 보정부는,
    상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 복수개의 블랍을 추출하는 블랍 추출부;
    상기 복수개의 블랍의 면적을 각각 산출하는 면적 산출부;
    상기 복수개의 블랍의 면적 차이값을 이용하여 요 각도 오차를 판단하는 요 각도 오차 판단부; 및
    상기 복수개의 블랍의 면적 비율을 이용하여 요 각도 오차를 보정하는 영상 보정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 시스템.
  15. 차량의 조향각이 미리 정한 제 1 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍(Blob)의 장축방향 각도를 이용하여 영상의 롤 각도를 보정하는 단계; 및
    상기 조향각이 상기 제 1 범위 외의 미리 정한 제 2 범위내일 때 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 추출된 블랍의 면적을 이용하여 영상의 요 각도를 보정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    조향휠 각속도가 미리 정한 기준치 이하인지를 판단하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기 조향휠 각속도가 미리 정한 기준치 이하인 경우 상기 영상의 롤 각도를 보정하는 단계 또는 상기 영상의 요 각도를 보정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 영상의 롤 각도를 보정하는 단계는,
    상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 블랍을 추출하는 단계;
    상기 추출된 블랍의 장축 방향 각도를 추정하는 단계;
    상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값이 발생하면 롤 각도 오차로 판단하는 단계; 및
    상기 장축 방향 각도와 상기 조향각의 차이값을 이용하여 영상을 회전하여 롤 각도 오차를 보정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 블랍을 추출하는 단계는,
    상기 카메라의 노출을 고정하고 상기 카메라의 광원이 일정 강도로 출력되도록 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 영상의 요 각도를 보정하는 단계는,
    상기 차량 내 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 복수개의 블랍을 추출하는 단계;
    상기 복수개의 블랍의 면적을 각각 산출하는 단계;
    상기 복수개의 블랍의 면적 차이값을 이용하여 요 각도 오차를 판단하는 단계; 및
    상기 복수개의 블랍의 면적 비율을 이용하여 요 각도 오차를 보정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 방법.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 제 1 범위는 하나의 블랍이 추출될 수 있는 조향각 범위이고,
    상기 제 2 범위는 복수개의 블랍이 추출될 수 있는 조향각 범위인 것을 특징으로 하는 카메라 각도 자동 보정 방법.
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