KR20190093301A - 차량용 레이더의 오차 보정 방법 및 시스템 - Google Patents

차량용 레이더의 오차 보정 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

차량용 레이더 조정 방법이 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 차량용 레이더 조정 방법은 카메라를 이용하여 차량 주변의 영상 정보를 취득하는 단계; 영상 정보에 포함된 소실점(vanishing point) 정보를 분석하는 단계; 및 소실점 정보의 분석 결과를 이용하여 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 보정하는 단계를 포함한다.

Description

차량용 레이더의 오차 보정 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR ERROR CORRECTION OF RADAR FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 레이더의 오차 보정 방법 및 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 카메라 영상 정보를 이용하여 차량용 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 보정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근, 레이더가 장착된 차량이 증가하고 있는데, 레이더는 차량에 장착되어 차량 주변의 물체와 자 차량의 상대 거리, 상대속도 및 상대각도 등을 계산할 수 있다. 따라서, 이와 같은 레이더를 장착한 차량의 경우, 레이더를 통해 계산된 자 차량과 주변의 물체 사이의 거리, 상대속도 및 상대각도 등을 이용하여 운전자에게 안전운행을 위한 정보 및 편의 기능 등을 제공할 수 있다. 예를 들어, 스마트 크루즈 기능, 주정차 시의 주변 차량을 감지를 통한 충돌방지 기능 등은 차량에 장착된 레이더를 이용한 자 차량과 주변 물체와의 거리, 속도 및 각도 등을 계산을 통해 제공되는 기능들이다.
이와 같이, 차량에 장착된 레이더가 다양한 기능을 수행하기 위해서는 레이더로부터 입력되는 정보의 정확도가 요구되는데, 주행 중의 충격 등 다양한 요인에 의해서 레이더는 최초 장착된 지향각을 벗어나게 되어 정보의 신뢰도가 감소될 수 있다.
종래 기술에 따르면, 차량용 레이더는 지향 각이 변경된 경우, 수평 방향에 대한 오차 보정은 실행되도록 구현되어 있는 반면, 수직 방향으로의 오차 보정은 실행되지 못하는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 차량 운행 중 실시간으로 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 조정할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 영상 정보의 소실점을 이용하여 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 보정할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따르면 카메라를 이용하여 차량 주변의 영상 정보를 취득하는 단계; 상기 영상 정보에 포함된 소실점(vanishing point) 정보를 분석하는 단계; 및 상기 소실점 정보의 분석 결과를 이용하여 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 보정하는 단계를 포함하는 차량용 레이더 조정 방법이 제공된다.
다른 실시 예에 따르면 레이더; 차량 주변 영상 정보를 촬영 하기 위한 카메라; 상기 영상 정보에 포함된 소실점 정보를 이용하여 상기 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 판단하기 위한 오차 검출부; 및 상기 오차를 기초로 레이더의 수직 스캔 각도를 보정하기 위한 오차 보정부를 포함하는 차량용 레이더 조정 시스템이 제공된다.
본 발명에 의하면, 카메라를 이용하여 촬영된 영상 정보에서 소실점 정보를 이용하여 차량용 레이더의 수직 각도의 오차를 실시간으로 보정할 수 있다. 이에 따라, 차량용 레이더의 수직 스캔 각도가 디폴트(default) 값을 기준으로 상하로 변경된 경우에도 별도의 정비 없이 오차 보정할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 소실점 정보를 이용하여 차량용 레이더의 수직 각도를 보정하는 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 따른 소실점 정보를 이용하여 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 결정하는 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 차량용 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 보정하기 위한 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 차량용 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 보정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 차량용 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 보정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 소실점 정보를 이용하여 차량용 레이더의 수직 각도를 보정하는 방법을 개략적으로 나타내고, 도 2는 일 실시 예에 따른 소실점((vanishing point)) 정보를 이용하여 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 결정하는 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 차량은 센서 결합된 모듈(sensor fusion module, SFM) 형태의 차량용 레이더(100)를 포함한다. 비록 도 1에서 차량용 레이더(100)가 차량의 전방에 구비되어 있는 것이 개시되어 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며 차량의 후방에도 구비될 수 있다.
차량에 장착된 레이더(100)는 EOL(end-of-line)의 스팩에 따라 상하 및/또는 좌우 일정범위로 각도가 변경될 수 있다. 예를 들어, 레이더(100)의 차량 장착 이후 오랜 시간의 경과, 운행 중 차량에 가해지는 충격 등과 같은 다양한 요인에 의해 레이더(100)의 장착 각도가 상하 및/또는 좌우로 변경될 수 있다. 레이더(100)의 장착 각도가 변경되는 것에 따라 레이더(100)의 스캔 각도가 변경되며, 이 경우 레이더(100)로부터 제공되는 정보의 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명은 차량용 레이더(100)의 스캔 각도가 디폴트(default) 값으로부터 이탈되어 오차가 발생하는 경우, 별도의 수작업 정비 없이 레이더(100)의 스캔 각도를 보정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 영상에 포함된 소실점 정보를 이용하여 차량용 레이더(100)의 수직 스캔 각도의 오차를 보정하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 차량용 레이더(100)는 센서와 함께 결합된 모듈(module) 형태로 차량에 장착되어 있다. 여기서, 레이더(100)와 결합된 센서는 차량의 주변을 촬영하여 영상 정보를 획득할 수 있는 카메라를 포함할 수 있다. 레이더(100)와 결합된 카메라는 차량의 주행 방향의 정면을 촬영하거나 또는 후방을 촬영하여 영상 정보를 제공할 수 있다.
이때, 상기 카메라를 통해 획득되는 영상 정보에는 소실점이 포함될 수 있다. 여기서, 소실점은 실제 세계의 평행한 선들이 카메라의 영상에 투영되면 원근 효과에 의해 한 점에서 만나게 되는데 그 점을 의미한다. 도 1을 참조하면 차량이 주행하는 도로의 차선 또는 가장자리 라인이 만나 소실점(V)을 구성할 수 있다. 비록 도 1에서는 도시되지 않았지만, 차량이 주행하는 환경에 따라 가드레일 등이 촬영되어 소실점을 구성할 수 있다. 한편, 카메라를 통해 획득되는 영상에는 주점(principal point)이 존재한다. 주점은 영상의 중심으로서 투영 중심으로부터 사진 면에 내린 수선의 발, 즉 카메라 렌즈의 광축과 사진 면이 교차하는 점을 의미한다.
영상 정보에 포함된 소실점과 주점을 이용하여 카메라의 기울기(tilt)를 계산할 수 있다. 소실점은 지면을 기준으로 카메라의 기울기가 0° (zero) 인 경우 주점과 동일 수평선 상에 형성되고, 기울기가 양의 값(+)을 갖는 경우 주점의 아래 형성되고, 기울기가 음의 값(-)을 갖는 경우 주점의 위쪽에 형성된다. 따라서 카메라를 통해 획득되는 영상에서 소실점의 높이와 주점의 높이를 비교하여 카메라의 기울기를 계산할 수 있다. 이와 관련하여, 도 2를 통해 상세히 설명된다.
본 발명에서 카메라는 차량용 레이더(100)와 단일 모듈로 형성되므로, 차량에 장착된 카메라의 수직 각도가 변경되는 경우 레이더(100)의 기울기가 함께 변경된다. 따라서, 소실점과 주점의 높이 비교를 통해 카메라의 기울기 변화를 알게 되는 경우, 카메라를 포함하는 모듈 형태의 레이더(100)의 기울기 변화 또한 알 수 있다.
한편, 차량에 레이더(100)가 장착될 때, 디폴트(default) 값이 결정될 수 있다. 예를 들어, 레이더(100)가 지면과 수직하게 차량에 장착될 수 있고, 이 경우 소실점의 각도는 0°가 되며, 이 값이 디폴트 값이 될 수 있다. 다른 예로, 레이더가 지면을 향하도록 1° 정도 기울어진 상태로 차량에 장착될 수 있고, 이 경우 소실점의 각도는 +1°가 되며, 이 값이 디폴트 값이 될 수 있다. 또 다른 예로, 레이더가 위쪽을 향하도록 1° 정도 기울어진 상태로 차량에 장착될 수 있고, 이 경우 소실점의 각도는 -1°가 되며, 이 값이 디폴트 값이 될 수 있다. 한편, 다른 실시 예에 따라 디폴트 값은 일정 수치 범위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디폴트 값은 -1°~ 0° 범위의 값, 또는 -1°~ +1°범위의 값을 가질 수 있다. 디폴트 값은 차량 운전자의 선택에 의해 변경 및/또는 결정 될 수 있다.
상기 디폴트 값이 기준이 되어, 레이더(100)의 수직 스캔 각도의 변경 여부 및 그에 따른 보정 범위를 결정할 수 있다.
도 2를 통해 소실점과 주점을 이용하여 카메라를 포함하는 모듈 형태의 레이더(100) 기울기를 결정하는 방법을 이해할 수 있다. 구체적으로, 도 2a는 일 예로 모듈 형태의 레이더(100)가 지면 방향(아래 방향)으로
Figure pat00001
만큼 기울어진 경우를 나타내며, 도 2b는 다른 예로 모듈 형태의 레이더(100)가 위쪽 방향으로
Figure pat00002
만큼 기울어진 경우를 나타낸다.
먼저 도 2a를 참조하면, 레이더가 지면 방향(아래 방향)으로
Figure pat00003
만큼 기울어진 것에 따라 영상(이미지)의 주점(P)보다 소실점(V1)이 위에 형성되어 있다. 영상 정보를 통해 주점(P)과 소실점(V1) 높이 차이(수직 거리, d1)를 알 수 있다. 한편 카메라의 파리미터(parameter), 즉 주점과의 초점 거리(f)는 카메라의 스펙을 통해 미리 결정된 것으로 이 또한 알 수 있다. 이 두 값을 이용하여 아래 수학식 1을 통해
Figure pat00004
값을 결정할 수 있다.
Figure pat00005
여기서,
Figure pat00006
값은 양의 값을 갖는다. 이는 소실점(V1)이 주점보다 높은 위치에 있기 때문이다.
Figure pat00007
값을 통해 레이더(100)의 기울어진 정도를 판단할 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00008
값이 +5°인 경우, 레이더가 지면 방향으로 5° 기울었다고 판단할 수 있다. 이 경우, 디폴트 값이 0°라고 가정하면(즉, 레이더가 지면과 수직하게 차량에 장착), 오차를 -5°로 판단하고, 레이더(100)를 위쪽 방향으로 5°만큼 보정할 수 있다. 또는 디폴트 값이 +1°라고 가정하면(즉, 레이더가 지면 방향으로 1°기울어진 상태로 장착), 오차를 -4°로 판단하고 레이더를 위쪽 방향으로 4°만큼 보정할 수 있다.
다음으로 도 2b를 참조하면, 레이더(100)가 위쪽 방향으로
Figure pat00009
만큼 기울어진 것에 따라 영상의 주점(P)보다 소실점(V2)이 아래에 형성되어 있다. 영상 정보를 통해 주점(P)과 소실점(V2) 높이 차이(수직 거리, d2)를 알 수 있고, 주점과의 초점 거리(f) 또한 알 수 있다. 이 두 값을 이용하여 상기 수학식 1과 같은 방법으로
Figure pat00010
값을 결정할 수 있다.
여기서
Figure pat00011
값은 음의 값을 갖는다. 이는 소실점(V2)이 주점(P)보다 아래 위치하기 때문이다.
Figure pat00012
값을 통해 레이더(100)의 기울어진 정도를 판단할 수 있다. 예를 들어,
Figure pat00013
값이 -5°인 경우, 레이더가 위쪽 방향으로 5° 기울었다고 판단할 수 있다. 이 경우, 디폴트 값이 0°라고 가정하면(즉, 레이더가 지면과 수직하게 차량에 장착), 오차를 +5°로 판단하고 레이더(100)를 아래쪽 방향으로 5°만큼 보정할 수 있다. 또는 디폴트 값이 +1°라고 가정하면(즉, 레이더가 지면 방향으로 1°기울어진 상태로 장착), 오차를 +6°로 판단하고 레이더(100)를 아래쪽 방향으로 6°만큼(즉,
Figure pat00014
값과 디폴트 값의 차의 절대 값 만큼) 보정할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 차량용 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 보정하기 위한 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 레이더(100) 및 센서부(200)는 단일 모듈 형태로 존재한다. 즉 본 발명에서는 센서부, 즉 카메라와 레이더가 단일 모듈로 형성될 수 있다. 이에 따라 카메라의 소실점 정보를 이용하여 레이더의 수직 스캔 각도를 보정할 수 있다.
센서부(200)를 통해 차량 주변의 영상 정보가 촬영 될 수 있다. 상기 촬영 정보는 오차 검출부(300)에서 레이더(100)의 수직 각도 오차 판단에 이용될 수 있다. 앞서 설명된 것처럼, 카메라를 통해 촬영된 영상 정보에서 소실점의 높이와 주점의 높이를 비교하여 레이더(100)의 수직 스캔 각도의 오차를 판단할 수 있다. 또한, 오차를 판단함에 있어서, 디폴트 값이 이용될 수 있다. 비록 도 3에서는 오차 검출부(300)가 모듈의 외부에 위치하는 것으로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 오차 검출부(300)는 모듈의 내부에 위치할 수 있다. 오차 검출부(300)를 통해 레이더의 수직 스캔 각도 오차가 결정되면, 오차 보정부(400)에서는 오차 값을 기준으로 레이더(100) 및 센서부(200)의 수직 각도를 보정할 수 있다. 오차 보정부(400)는, 예를 들어 모듈 포함되거나, 또는 차량과 모듈 사이에 위치하여 레이더의 각도를 변경할 수 있다. 오차 보정부(400)는 동력원에 의해 구동되는 기계 장치를 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 차량용 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 보정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 레이더와 결합된 카메라를 이용하여 차량 주변의 영상 정보를 취득한다(S410). 예를 들어, 카메라를 통해 차량이 주행하는 전방의 영상 정보 또는 후방의 영상 정보를 얻을 수 있다. 상기 영상 정보에는 소실점이 포함될 수 있다. 예를 들어, 소실점은 카메라에 촬영된 차선, 가드레일 등에 의해 구성될 수 있다.
그 후, 소실점 정보를 분석할 수 있다(S430). 영상에 포함된 소실점의 높이와 주점의 높이를 비교하여 카메라가 차량에 장착된 기울기를 판단할 수 있다. 한편 본 발명에 따르면 카메라와 레이더는 단일 모듈로 구성되므로, 카메라의 기울기를 판단함으로써 레이더의 기울기 또한 결정할 수 있다.
소실점 정보를 통해 레이더의 기울기가 결정되는 경우, 이를 기초로 레이더의 수직 스캔 각도를 보정할 수 있다(S450). 이때, 도 1, 2에 설명된 것과 같은 방법이 이용될 수 있으며, 또한 디폴트 값을 사용하여 레이더의 수직 스캔 각도를 보정할 수 있다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 차량용 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 보정하는 방법을 구체적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 레이더에 결합된 카메라를 이용하여 차량 주변의 영상 정보를 취득한다(S510).
그 후, 영상 정보에 포함된 소실점 정보를 분석할 수 있다(S520). 영상에 포함된 소실점의 높이와 주점의 높이를 비교할 수 있다.
그 후, 주점을 기준으로 하는 소실점의 각도와 디폴트 값을 비교하여 동일한지 여부를 판단할 수 있다(S530). 소실점 각도는 앞서 언급된 것과 같이, 수학식 1을 이용하여 결정할 수 있다. 한편 디폴트 값은 미리 결정된 값일 수 있다.
소실점의 각도가 디폴트 값과 동일한 것으로 판단되는 경우(S530), 다시 영상 정보 취득 단계(S510)로 돌아갈 수 있다. 또는 도 5에서는 도시되지 않았지만 레이더의 조정을 종료하는 단계로 갈 수 있다.
한편, 소실점의 각도가 디폴트 값과 상이한 것으로 판단되는 경우(S530), 소실점 각도와 디폴트 값이 차이가 0보다 큰지 여부를 판단할 수 있다(S540).
소실점 각도와 디폴트 값이 차이가 0보다 큰 것으로 판단되는 경우(S540), 그 차이 값만큼 레이더의 스캔 각도를 상향 보정할 수 있다(S550).
반대로, 소실점 각도와 디폴트 값이 차이가 0보다 작은 것으로 판단되는 경우(S540), 그 차이 값의 절대값만큼 레이더의 수직 스캔 각도를 하향 보정할 수 있다(S560).
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 레이더의 조정은 차량의 주행 중에 일정 주기를 기준으로 반복될 수 있다. 예를 들어, 5분, 10분 또는 1시간을 주기로 반복될 수 있다. 또는 차량에 충격이 가해지는 이벤트가 감지되는 경우, 레이더의 조정이 수행될 수 있다. 또는 차량 운전자의 조작(예를 들어, 버튼의 누름 동작 등)에 의해 레이더의 조정이 수행될 수 있다.
100: 레이더 200: 센서부
300: 오차 검출부 400: 오차 보정부
V, V1, V2: 소실점 P: 주점
f: 초점 거리

Claims (10)

  1. 카메라를 이용하여 차량 주변의 영상 정보를 취득하는 단계;
    상기 영상 정보에 포함된 소실점(vanishing point) 정보를 분석하는 단계; 및
    상기 소실점 정보의 분석 결과를 이용하여 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 보정하는 단계를 포함하는 차량용 레이더 조정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 소실점 정보를 분석하는 단계는,
    상기 영상 정보에서 주점(principal point)을 기준으로 상기 소실점의 수직 각도를 분석하는 단계를 포함하는 차량용 레이더 조정 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 소실점 정보의 분석 결과를 이용하여 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 보정하는 단계는,
    상기 소실점의 수직 각도를 디폴트 값과 비교하는 단계; 및
    상기 소실점의 수직 각도와 상기 디폴트 값이 차이가 있는 경우, 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 보정하는 단계를 포함하는 차량용 레이더 조정 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 보정하는 단계는,
    상기 소실점의 수직 각도의 값과 상기 디폴트 값의 차가 양의 값을 갖는 경우, 상기 차이 값만큼 상기 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 위쪽 방향으로 보정하는 단계를 포함하는 차량용 레이더 조정 방법.
  5. 청구항 3에 있어서, 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 보정하는 단계는,
    상기 소실점의 수직 각도의 값과 상기 디폴트 값의 차이가 음의 값을 갖는 경우, 상기 차이 값의 절대값 크기만큼 상기 차량용 레이더의 수직 스캔 각도를 아래쪽 방향으로 보정하는 단계를 포함하는 차량용 레이더 조정 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 소실점 정보는, 상기 영상 정보에 포함된 도로의 차선 또는 가드레일의 이미지 정보를 통해 획득되는 차량용 레이더 조정 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 정보는 차량 전방의 영상 정보 또는 후방의 영상 정보를 포함하는 차량용 레이더 조정 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라와 상기 차량용 레이더는 단일 모듈로 구현되는 차량용 레이더 조정 방법.
  9. 레이더; 및
    차량 주변 영상 정보를 촬영 하기 위한 카메라;
    상기 영상 정보에 포함된 소실점(vanishing point) 정보를 이용하여 상기 레이더의 수직 스캔 각도의 오차를 판단하기 위한 오차 검출부; 및
    상기 오차를 기초로 레이더의 수직 스캔 각도를 보정하기 위한 오차 보정부를 포함하는 차량용 레이더 조정 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 오차 검출부는,
    상기 영상 정보의 주점(principle point)을 기준으로 상기 소실점의 수직 각도 결정하고, 상기 소실점의 수직 각도를 디폴트 값과 비교하고, 상기 소실점의 수직 각도와 상기 디폴트 값이 차이가 있는 경우, 상기 레이더의 수직 스캔 각도를 보정하기 위한 신호 생성하는 차량용 레이더 조정 시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110596664A (zh) * 2019-10-28 2019-12-20 北京润科通用技术有限公司 一种车载雷达偏角估计方法及装置
KR20210054944A (ko) 2019-11-06 2021-05-14 현대자동차주식회사 차량용 레이더센서의 오차 보정 장치 및 그 방법
CN113625234A (zh) * 2020-05-06 2021-11-09 上海海拉电子有限公司 一种车辆雷达的安装角度校正方法及一种车辆雷达
KR20230010789A (ko) * 2021-01-11 2023-01-19 모본주식회사 탈부착 가능한 카메라-레이다 센서 시스템 및 이들의 오차 보상 방법

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