KR20210008503A - 증강 현실 카메라를 사용한 후방 시야 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 카메라의 시야에서, 후방 시야 미러의 정규 후방 시야에 대응하는 영역을 선택하는 것에 기초한, 차량용 카메라를 이용한 후방 시야 방법에 관한 것이며, 카메라의 다양한 시야를 함께 그룹화하여 구성된 장면을 스크린 상에서 운전자에게 재생성하기 위해 필요한 수정과 함께, 차량에 적응된 3차원 디지털 모델이 카메라로부터 구성된 후방 시야 장면 내로 삽입되며, 카메라로부터 구성된 장면에 대한 3차원 모델을 중첩함으로써 증강 현실 장면이 구성된다.

Description

증강 현실 카메라를 사용한 후방 시야 방법 및 장치
본 발명은 자동차에서 카메라를 이용한 후방 시야에 관한 것이다.
보다 구체적으로는 차량용 카메라를 사용하여 카메라 시야를 함께 그룹화하여 구성한 장면인, 화면을 통해 운전자에게 렌더링하는 후방 시야 방법에 관한 것이다.
차량 내부에 리턴 스크린이 있는 디지털 후방 시야 카메라를 사용하면 기존 후방 시야보다 시야를 차량 외부 프로필에 맞게 조정할 수 있는 가능성이 더 커진다. 이러한 카메라는 특히 운전자가 차량의 후방과 측면에 넓은 시야를 확보하는 것을 보장한다. 그러나 일부 사람들에게 있어서 그것은 장애물의 가로 또는 세로 근접성, 상대 속도 등과 같은 화면 상에서의 상대적인 거리를 평가하는 것이 어렵다.
미러를 갖는 후방 시야 시스템은 운전자에게 차량의 윤곽과 내부 상황에 대한 프레임화된 외부 시야를 제공한다. 외부 후방 시야 미러에서는 차량의 날개 부분 또는 그것의 도어의 일부(예를 들어, 손잡이(handle))가 자주 보인다. 실내 후방 시야 미러에는 후방 유리와 머리 받침대가 보인다. 또한, 각각의 눈으로 이미지를 직접 볼 수 있기 때문에 미러 기술은 3차원의 풍경을 렌더링한다.
후방 시야 카메라는 사각을 제거하고 승객 또는 부피가 큰 물체에 의한 시야 제한을 제거한다. 그러나, 이 표현방식은 차량을 배치하고 거리를 추정하기 위한 시각적인 마커가 없어서, 운전자를 혼란스럽게 할 수 있다.
공개문서 FR 2 780 230을 통해, 차량의 엔진 제어 컴퓨터에 의해 제공되는 후방 시야 이미지 및 보완 정보를 하나의 그리고 동일한 화면에 전달하는 카메라를 사용한 후방 시야 장치가 알려져 있다. 이 장치는 후방 시야 이미지의 전체 또는 일부를 자동으로 선택하여 동적 프레이밍으로 화면 상에 추가 정보를 표시한다. 일부 운전 정보는 이미지에 삽입되지 않고 화면 상에 표시되어 이미지가 특정 표시 기호와 혼동될 위험을 제한하도록 한다. 그러나, 운전자에게는 자신의 환경에 대한 보조적인 마커가 없다. 여러 연구에서, 카메라를 사용하는 후방 시야 사용자가 겪는 어려움의 원인으로서, 렌더링된 이미지가 차량의 물체가 차지하는 공간(footprint) 또는 환경 내 그것의 위치와 관련된 마커가 제거 되었기 때문임을 강조하여 왔다.
본 발명은 카메라를 사용하는 공지된 후방 시야 시스템의 단점을 개선하는 것을 목표로 한다.
이를 위해, 본 발명은 차량의 후방 부분을 나타내는 상상적 요소(phantom elements)를 후방 시야 이미지 상에 생성하여 사용자가 미러를 사용한 기존의 후방 시야 시스템의 마커를 찾는데 도움을 주도록 하는 것을 제안한다.
이 결과는 증강 현실 내 물리적인 마커를 사용하여:
- 차량과 매칭된 3차원 디지털 모델이 카메라로부터 구성된 장면 내로 삽입되며,
- 상기 카메라로부터 구성된 장면에 대한 3차원 모델을 중첩함으로써 증강 현실 장면을 구성함으로써 얻어진다.
상기 장치는 쌍으로 배치된, 후방 시야 카메라 세트(1), 각각의 카메라 세트에 특정한, 정적 또는 동적, 소프트웨어 마스크, 및 적어도 하나의 렌더링 스크린(2)을 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 실시예의 다음 설명을 읽으면 더 잘 이해될 것이다.
- 도 1은 차량에 내장된 카메라를 이용한 후방 시야 장치를 나타낸 도면이다.
- 도 2는 본 발명의 방법을 도시한다.
- 도 3은 얻어진 결과를 도시한다.
도 1에서, 측면 및 후면, 이중 카메라(1), 및 바람직하게는 자동입체방식(autostereoscopic) 이미지 렌더링 스크린 세트(2)를 사용하는 이미지 획득 시스템을 갖는 자동차가 개략적으로 표현된다. 관련 처리 수단은 후방 시야 시점 컴퓨터(A), 텍스처 및 배열의 3D 모델(3차원)의 메모리(B), 증강 현실 이미지 컴퓨터(C)(사용자에 의한 픽셀, 조명, 매개변수화), 및 화면에 그래픽을 배포하기 위한 그래픽 배포 장치(D)를 포함한다.
이들 구성 요소를 사용하면 카메라를 사용하는 후방 시야 장치를 다음과 같이 구성할 수 있다:
- 쌍으로 배치된 후방 시야 카메라 세트(1), 예를 들어 2개의 후방 카메라 및 2개의 측면 카메라
- 각각의 카메라 세트에 특정한, 정적 또는 동적 소프트웨어 마스크
- 기존의 것(LCD, LED, TN)일 수 있지만 바람직하게는 자동입체방식(autostereoscopic)일 수 있는, 렌더링 스크린 세트(2)
- 사용자 매개변수화 인터페이스, 그리고 가능하다면
- 운전자의 눈 위치를 획득하는 시스템.
상기 마스크의 목적은 운전자에게 카메라의 시야에 대한 인덱스를 제공하기 위해 후방 시야 미러에 일반적으로 표시되는 몇 가지 마커(후방 창, 후방 머리 받침대, 날개, 손잡이 등)를 후방 시야에 추가하는 것이다. 이 시스템은 또한 공간 인식을 극대화하기 위해 3차원 보기도 제공한다. 본 발명의 맥락에서, 소프트웨어 마스크는 바람직하게는 카메라 이미지의 스트림에 정보를 중첩하기 위해 적용되는 그래픽 오버레이(graphic overlay)이다. 카메라로부터의 실제 이미지 스트림 상에 마커와 같은 가상 요소를 적용하면 촬영중인 장면의 사실성을 강화하여 인식이 향상된다.
제안된 후방 시야 방법은, 카메라의 시야 내에서의, 후방 시야 미러의 일반적인 후방 시야에 대응하는 구역의 선택에 의존한다. 카메라 뷰는 카메라의 다른 뷰를 함께 그룹화하여 구성된 장면을 스크린 상에서 운전자에게 렌더링하는 데 필요한 수정을 받는다.
본 발명은 차량의 몇 개의 마커를 외부 장면의 이미지에 중첩하는 것을 제안한다. 마스크는 사용자에게 카메라를 사용하고 미러를 사용하는 후방 시야의 총체적인 이점을 각각의 단점없이 제공한다. 마스크 덕분에, 후방 시야 장치는 사각이 없고 차량의 물체 또는 탑승자에 의한 시야를 가리지 않은 채 차량의 물리적인 마커로 이를 풍부하게 하면서도 외부 환경의 완전한 장면을 렌더링하여 공간 지각을 용이하게 한다.
요약하자면, 본 발명은 차량에 매칭된 3차원 디지털 모델을 카메라로부터 구성된 장면에 삽입하고, 카메라로부터 구성된 장면에 3차원 모델을 중첩하여 증강 현실 장면을 구성하는 것을 제공한다. 상기 장치는:
- 쌍으로 배치된, 후방 시야 카메라 세트(1),
- 각각의 카메라 세트에 특정한, 정적 또는 동적, 소프트웨어 마스크
- 적어도 하나의 렌더링 스크린을 포함한다.
"자동입체방식 3D" 기술을 통해 운전자는 3D 안경과 같은 특정 장비 없이도 3차원으로 삽입된 요소를 직접 볼 수 있다. 3차원 렌더링으로 보장되는 피사계 심도는 공간 인식을 강화하는데 도움이 된다.
카메라는 유리하게는 차량의 일반적인 위치에 배치될 수 있다. 카메라는 쌍으로 배치되고, 대략적으로 65 mm 간격으로 배치되는데, 이는 해당 거리가 두 눈 사이의 평균 간격에 해당하고 입체 이미지(stereoscopic image)를 사용자에게 렌더링할 수 있기 때문이다.
본 발명의 구현에 기여하는 다른 자원은 다음과 같다:
- 차량의 텍스쳐 디지털 모델(textured digital models)을 포함하는 내부 메모리로서, 후방 시야에 중첩될 수 있는, 내부 메모리;
- 디지털 모델 위치 컴퓨터로서, 이미지와 매칭되도록 운전자의 눈을 위치시키기 위한 시스템과 협업할 수 있는, 디지털 모델 위치 컴퓨터;
- 그림자, 주변 밝기, 입사광 등 장면의 현실감을 높이기 위해 실시간 연산을 사용하거나 사용하지 않고 충분한 해상도로 디지털 모델을 3D로 표시할 수 있는 그래픽 유닛(graphics unit).
마스크는 지속적으로 리프레싱(refreshing)을 통해 실시간으로 생성된다. 그것은 여러 단계로 이미지에 적용된다.
제1 단계는 프레이밍(framing)이다. 그것은, 현장에서, 후방 시야 미러의 일반적인 후방 시야에 해당하는 영역을 선택하는 것으로 구성되며, 가능하다면 개관(overview)을 형성하는데 필요한 경우 그것에 특정 변형을 적용함으로써 선택하는 것으로 구성된다.
제2 단계는 모델의 획득이다. 차량과 매칭되는 디지털 모델을 배치하고 이를 카메라로 구성된 장면에 삽입하는 것으로 구성된다. 일반적으로, 필요한 모델은 머리 받침대, 문 등이다.
증강 현실 장면 구성의 제3 단계는 카메라의 그것에 겹쳐진 3D 모델의 렌더링을 수행하는 것으로 구성된다. 이를 위해, 컴퓨터는 사용자에 의해 선택된 매개변수화 및 헤드 위치(중간 위치 또는 차량에 눈 위치 확인 시스템 옵션이 구비된 경우 정확한 위치)를 고려한다.
리턴 스크린은 특별한 안경이나 기타 액세서리 없이 콘텐츠를 3차원으로 표시하기 위해, 바람직하게는 자동입체방식이다.
인터페이스는 운전자의 대시 보드에서 사용할 수 있다. 이를 통해 디지털 인서트의 투명도 또는 기계식 인서트의 수량을 설정하여 후방 시야를 매개변수화할 수 있다. 설정 인터페이스는 유리하게는 기존의 네비게이션 안내 콘솔의 소프트웨어에 통합될 수 있다. 콘솔에 터치 스크린이 있는 경우, 그것은 설정을 용이하게 한다.
"동적 투명성" 실시예로 불리는, 본 발명의 특정 실시예에서, 인서트의 투명성은 외부 환경, 예를 들어 잠재적으로 마스킹된 구역에서의 차량의 존재, 현재 주차된 차량의 존재 등에 따라 달라진다. 마지막으로, 입체시 깊이(depth of stereoscopy)도 설정할 수 있는 것이 바람직하다.
이미지에 마스크를 중첩하면 해당 영역에서의 이미지의 투명도가 감소한다. 밝기의 억제는 부분적이거나 전체적일 수 있다. 도 3은 예를 들어 후방 카메라와 2개의 측면 카메라에 의한 시야로부터 구성된 이미지를 보여준다. 제1 모습(I1)에서, 소프트웨어 마스크가 이미지에 나타나지 않는다(전체 표면에 대한 100% 투명도). 제2 모습(I2)에서, 마스크는 해당 영역에서 이미지의 투명도를 60% 감소시킨다. 제3 모습(I3)에서, 이 감소는 80% 이다.
본 발명은 사각을 제거하고 안전성을 향상시킨다. 기존 카메라 시스템과 비교하여, 본 발명은 운전자의 학습 및 제어 단계를 용이하게 한다. 눈의 위치확인은 선택 사항인데, 이는 단지 중앙값을 사용하는 것이 가능하기 때문이다. 마지막으로, 본 발명의 적용은 자동차에 제한되지 않는다. 카메라를 사용하는 다른 운송 수단에도 큰 관심이 있다.

Claims (7)

  1. 차량용 카메라를 사용한 후방 시야 방법으로서,
    후방 시야 미러의 일반적인 관찰 영역에서 카메라 시야를 함께 그룹화하여 구성된 장면을 화면 상에서 운전자에게 렌더링하고,
    차량과 매칭된 3차원 디지털 모델이 카메라로부터 구성된 후방 시야 장면 내로 삽입되며,
    사용자에 의해 선택된 파라미터화 및 사용자의 머리의 위치를 고려하여 상기 카메라로부터 구성된 장면에 대한 3차원 모델을 중첩함으로써 증강 현실 장면이 구성되는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    - 카메라에 의한 3 차원 이미지 스트림 획득, 운전자의 시점의 선택 및 프레이밍(framing);
    - 증강 현실 장면의 구성; 및
    - 렌더링 화면에 3차원으로 표시를 포함하는, 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    이미지에 중첩된 마스크가 해당 영역에서의 상기 이미지의 투명도를 감소시키는, 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 방법을 구현하기 위한 카메라를 사용한 후방 시야 장치로서,
    - 쌍으로 배치된, 후방 시야 카메라 세트(1),
    - 각각의 카메라 세트에 특정한, 정적 또는 동적, 소프트웨어 마스크
    - 적어도 하나의 렌더링 스크린, 및
    - 사용자를 위한 파라미터화 인터페이스를 포함하는, 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 렌터링 스크링은 자동입체방식(autostereoscopic)인, 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 장치는 운전자의 눈 위치를 획득하기 위한 시스템을 포함하는, 장치.
  7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 한 쌍의 후방 카메라 및 한 쌍의 측면 카메라를 포함하는, 장치.
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