KR20120093502A - Obstacle detecting system using of laser, and method thereof - Google Patents

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KR20120093502A KR1020110013101A KR20110013101A KR20120093502A KR 20120093502 A KR20120093502 A KR 20120093502A KR 1020110013101 A KR1020110013101 A KR 1020110013101A KR 20110013101 A KR20110013101 A KR 20110013101A KR 20120093502 A KR20120093502 A KR 20120093502A
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Abstract

PURPOSE: An apparatus and method for detecting an obstacle using a laser are provided to widen a front detection area, and to increase a detection rate in various environments and conditions. CONSTITUTION: An apparatus for detecting an obstacle using a laser comprises a laser source(100), a camera(200), and a image processor(300). The laser source generates laser lights. The camera radiates the laser lights, and films a front image and a laser beam irradiated image. The image processor processes the image filmed by the camera. The image processor subtracts the other image from one of the two images. If the light spot(150) in which the laser beam is reflected from a subject exists in the image, the image processor determines that the obstacle exists.

Description

레이저를 이용한 장애물 감지장치 및 방법.{Obstacle Detecting system using of laser, and method thereof}Obstacle Detecting system using of laser, and method

본 발명은 장애물 감지장치에 관한 것으로, 레이저 및 화상처리 방법을 이용하여 간단한 구성으로 다양한 환경에서 높은 감지율을 갖는 장애물 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an obstacle sensing apparatus, and relates to an obstacle sensing apparatus and method having a high detection rate in various environments with a simple configuration using a laser and an image processing method.

인공지능형 차량을 제작하기 위하여 차량의 전방, 후방에 존재하는 물체를 감지하기 위한 많은 장치들이 연구개발되어 왔다. 현재 시판되고 있는 일반적인 장치는 8개 정도의 레이저 발광장치로부터 레이저를 조사영역에 부채살처럼 보내고 조사영역으로부터 반사되는 반사광을 감지하여 자차량의 전방의 물체를 감지한다.Many devices have been researched and developed for detecting an object present in front and rear of a vehicle to manufacture an artificial vehicle. A general apparatus currently on the market detects an object in front of the own vehicle by sending a laser beam to an irradiation area from about eight laser light emitting devices and detecting reflected light reflected from the irradiation area.

그러나, 자차량의 전방의 조사영역이 넓어지게 되면 물체를 감지하지 못하는 영역이 생기게 되고, 상대적으로 원거리에서 물체가 감지되지 못하는 영역이 점차 확대되기 때문에 물체가 감지되지 않는 문제점이 존재하였다. However, when the irradiation area in front of the own vehicle is widened, an area where an object is not detected is generated, and an object is not detected because an area where an object is not detected at a relatively long distance is gradually enlarged.

이러한 문제점을 해결하기 위해 등록 특허 10-0937905에서는 레이저 시트 빔과 광학소자를 이용하여 물제를 감지하는 시스템을 제안하였는데, 도 1은 종래의 차량에서의 장애물 감지장치의 구성을 나타내는 도면이다.In order to solve this problem, Patent No. 10-0937905 proposed a system for detecting a substance using a laser sheet beam and an optical element, and FIG. 1 is a view illustrating a configuration of an obstacle detecting apparatus in a conventional vehicle.

도 1에 나타낸 바와 같이, 쉬트 빔(sheet beam) 발광장치(10)는 레이저 다이오드(1)에서 발산된 점광원 형태의 레이저를 연속한 선 상태의 쉬트 빔(6)으로 만들어 반사체(7)에 입사시키고, 반사체(7)에서 반사된 레이저 쉬트 빔(6)은 수광장치(20)에 수광되고, 수광장치(20) 내의 광전변환소자(21)에 입사되어 광량에 비례한 전기적신호로 변환된다.As shown in FIG. 1, the sheet beam light emitting device 10 makes a laser in the form of a point light source emitted from the laser diode 1 into a sheet beam 6 in a continuous line state, and reflects it to the reflector 7. The laser sheet beam 6 which is incident and reflected from the reflector 7 is received by the light receiving device 20 and is incident on the photoelectric conversion element 21 in the light receiving device 20 and converted into an electrical signal proportional to the amount of light. .

쉬트 빔 발광장치(10)는 레이저 구동신호에 의하여 구동되어 레이저를 조사시키는 레이저 다이오드(1)와, 레이저 다이오드(1)로부터 조사된 빛을 일방향으로 연속되는 쉬트 빔(6)으로 변환시키는 복수의 렌즈들(3), (4), (5)로 이루어진다. 이때, 렌즈(3)는 아스페릭 렌즈(Asperic lens), 렌즈(4)는 아나아모픽렌즈(anamorphiclens), 렌즈(5)는 f-θ 렌즈가 바람직하다.The sheet beam light emitting device 10 is driven by a laser driving signal, and a plurality of laser diodes 1 for irradiating a laser and a plurality of sheets for converting light emitted from the laser diode 1 into a sheet beam 6 continuous in one direction. It consists of the lenses (3), (4), (5). In this case, the lens 3 is an asperic lens, the lens 4 is an anamorphic lens, and the lens 5 is preferably an f-θ lens.

수광장치(20)는 반사체(7)에서 반사된 쉬트 빔(6)을 집광시키는 대물렌즈(22)와, 일정속도로 회전되어 대물렌즈(22)를 통하여 입사되는 쉬트 빔을 회전각에 따라서 다른 방향으로 굴절시켜 출력시키는 로테이팅 프리즘(rotating prism)(23)과 로테이팅 프리즘(23)의 출력되는 광을 수광하여 전기적 신호로 변환하는 광전변환소자(21)들로 이루어진다. 이때, 광전변환소자(21)는 광경로상 로테이팅 프리즘(23)의 뒤에 고정 배치된다.The light receiving device 20 has an objective lens 22 for condensing the sheet beam 6 reflected from the reflector 7 and a sheet beam that is rotated at a constant speed and is incident through the objective lens 22 according to the rotation angle. It consists of a rotating prism (23) for refracting and outputting in the direction and a photoelectric conversion element (21) for receiving the output light of the rotating prism (23) and converts it into an electrical signal. At this time, the photoelectric conversion element 21 is fixedly disposed behind the rotating prism 23 on the optical path.

로테이팅 프리즘(23)은 정육면체 프리즘이고, 모서리에 각 면을 통과하는 광선이 구분되도록 광흡수체(24)가 설치되어 있으며, 중심에 모터에 의하여 일정속도로 회전되는 회전축이 설치된다.Rotating prism 23 is a cube prism, the light absorbing body 24 is installed so that the light beam passing through each surface at the corner is installed, the rotation axis is rotated at a constant speed by a motor in the center.

이처럼 개선된 종래의 장애물 감지 장치는, 레이저 빔을 이용하여 보다 높은 감지율을 갖는 감지장치를 제공하고 있지만, 광학소자를 비롯한 장비구성이 복잡하고, 레이저, 프리즘, 렌즈, 모터등이 정교하고 정확하게 설치해야 한다는 문제점과, 제조단가가 비싸다는 단점이 있다. The conventional obstacle detection device thus improved provides a detection device having a higher detection rate by using a laser beam, but the device configuration including the optical device is complicated, and the laser, prism, lens, and motor are precisely and accurately. There is a problem in that it must be installed, and the manufacturing cost is expensive.

또한, 간단한 구성과 함께, 감지 방법이 복잡하고, 다양한 환경 또는 조건에 대응하여 감지율을 높일 수 없다는 문제점이 있다.
In addition, there is a problem that the detection method is complicated and the detection rate cannot be increased in response to various environments or conditions with a simple configuration.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 과제는, 간단한 구성과 방법으로 높은 감지율로 장애물 감지가 가능하고, 장치의 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 환경에서도 정확하게 장애물을 감지할 수 있는 장치 또는 방법을 제공하고자 함이다. An object of the present invention for solving the above-described problems, the simple configuration and method capable of detecting obstacles with a high detection rate, and can reduce the unit cost of the device, as well as a device that can accurately detect obstacles in various environments or To provide a method.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 특징은 레이저 광을 발생하는 레이저 광원; 전방의 영상 및 상기 레이저 광원에서 발생 된 레이저 광의 조사하고 상기 전방의 레이저 광 조사 영상을 촬영하는 카메라; 상기 카메라에서 촬영된 영상을 처리하는 화상처리장치를 포함하되, 상기 화상처리장치가 상기 전방의 영상 및 레이저 광 조사 영상 중 어느 하나의 영상에서 타 영상을 차감하여, 상기 차감된 영상에서 상기 레이저 광이 피사체에 반사되는 광점이 있는 경우 장애물이 있는 것으로 판단하는 것이다.A first aspect of the present invention for solving the above problems is a laser light source for generating laser light; A camera for irradiating an image in front of the laser light generated by the laser light source and photographing the laser light irradiation image in front of the camera; And an image processing apparatus for processing an image photographed by the camera, wherein the image processing apparatus subtracts another image from any one of the front image and the laser light irradiation image, and the laser light is extracted from the subtracted image. If there are light spots reflected on the subject, it is determined that there is an obstacle.

여기서, 상기 카메라 전면에 광학렌즈가 설치되는 것이 바람직하고, 상기 광학렌즈를 이동시켜 촛점을 조정하는 광학렌즈 제어모터를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 레이저 광원은 파장이 서로 다른 2개의 레이저인 것이 바람직하다.Here, the optical lens is preferably installed on the front of the camera, it is preferable to further include an optical lens control motor for adjusting the focus by moving the optical lens, wherein the laser light source is two lasers having different wavelengths desirable.

또한, 바람직하게는 상기 레이저 광원은 전방을 스캔하기 위해 150°이내로 회동 가능한 것일 수 있다.
Also, preferably, the laser light source may be rotatable within 150 ° to scan the front.

그리고, 본 발명의 제2 특징은 장애물 감지 방법에 있어서, (a) 카메라를 통해 전방의 제1 영상을 획득하는 단계; (b) 전방에 레이저 광을 조사하는 단계; (c) 상기 레이저 광의 조사와 함께, 상기 카메라로 상기 전방의 제2 영상을 획득하는 단계; (d) 상기 제1 영상 및 제2 영상 중 어느 하나의 영상에서 타 영상을 차감하는 단계; 및 (f) 상기 차감된 영상에서 상기 레이저 광이 피사체에 반사된 광점이 있는 경우, 장애물로 판단하는 단계를 포함한다.The second aspect of the present invention provides a method for detecting an obstacle, the method comprising: (a) acquiring a first image of a front side through a camera; (b) irradiating laser light in front; (c) acquiring the front second image with the camera along with the laser light irradiation; (d) subtracting another image from any one of the first image and the second image; And (f) determining that the obstacle is an obstacle when the laser light is reflected by the object in the subtracted image.

여기서, 상기 제1 영상 및 제2 영상의 획득 시간의 차이를 1초 이내로 두는 것이 바람직하고, 상기 (c) 단계에서 파장이 다른 적어도 2개의 레이저 광을 조사하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to keep the difference between the acquisition time of the first image and the second image within 1 second, and in step (c), it is preferable to irradiate at least two laser lights having different wavelengths.

더하여, 바람직하게는 상기 레이저 광을 150°이내로 회동하면서 조사하여, 상기 제1 영상 및 제2 영상을 획득하는 것일 수 있고, 상기 (f) 단계에서 상기 적어도 2개의 레이저 광에서 상기 피사체에 반사되어 나타난 광점이 적어도 하나 있는 경우, 장애물로 판단하는 단계인 것일 수 있다.In addition, preferably, the laser light may be irradiated while rotating within 150 ° to obtain the first image and the second image, and in the step (f), the at least two laser lights are reflected by the subject. If there is at least one light spot shown, it may be a step of determining as an obstacle.

이와 같은 본 발명의 시스템 및 방법을 제공하게 되면, 종래의 장애물 감지 시스템과 달리, 간단한 구성과 방법으로, 높은 감지율로 장애물 감지가 가능하고, 장치의 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 환경에서도 정확하게 장애물을 감지할 수 있는 장치 또는 방법을 제공할 수 있게 된다. When providing the system and method of the present invention as described above, unlike the conventional obstacle detection system, the simple configuration and method, it is possible to detect the obstacle with a high detection rate, lowering the unit cost of the device, in various environments It is possible to provide an apparatus or method for accurately detecting an obstacle.

또한, 다양한 환경과 조건에서도 감지율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 전방의 감지영역을 넓힐 수 있는 장점이 있다.In addition, in addition to increasing the detection rate in various environments and conditions, there is an advantage that can widen the front detection area.

도 1은 종래의 차량에서의 장애물 감지장치의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 장애물 감지 시스템의 구성 모식도를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 레이저 광을 이용한 장애물 감지 방법의 흐름도를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 장애물 감지 장치 및 방법을 이용하여 레이저 광이 조사되지 않은 경우의 획득된 영상(도 4의 (a))과 밝기 역치값(threshold)을 적용해 나타난 영상(도 4의 (b))의 사진,
도 5는 본 발명에 따른 장애물 감지 장치 및 방법을 이용하여 레이저 광이 조사된 경우의 획득된 영상(도 5의 (a))과 밝기 역치값(threshold)을 적용해 나타난 영상(도 5의 (b))의 사진,
도 6은 본 발명에 따른 장애물 감지 장치 및 방법을 이용하여 제2 영상에서 제1 영상을 차감하여 나타나는 영상(도 6의 (a))과, 역치(threshold)값을 적용해 나타난 영상(도 6의 (b))의 사진이다.1 is a view showing the configuration of an obstacle detecting apparatus in a conventional vehicle;
2 is a diagram showing the configuration of an obstacle detection system using a laser according to the present invention;
3 is a flowchart illustrating a method for detecting an obstacle using a laser light according to the present invention;
4 is an image (FIG. 4A) obtained when the laser light is not irradiated using the obstacle sensing apparatus and method according to the present invention and the image shown by applying the brightness threshold (FIG. 4) (b)) 's photo,
FIG. 5 is an image (FIG. 5A) obtained when the laser light is irradiated using the obstacle detecting apparatus and method according to the present invention and the image shown by applying the brightness threshold (FIG. 5 (FIG. b)) 's photo,
FIG. 6 illustrates an image (FIG. 6A) shown by subtracting a first image from a second image using an obstacle detecting apparatus and a method according to the present invention, and an image obtained by applying a threshold value (FIG. 6). (B)) is a picture.

이하에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명에 따른 레이저를 이용한 장애물 감지 시스템의 구성 모식도를 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 시스템은 레이저 광을 발생하는 레이저 광원(100); 전방의 영상 및 상기 레이저 광원에서 발생 된 레이저 광의 조사하고 상기 전방의 레이저 광 조사 영상을 촬영하는 카메라(200); 상기 카메라(200)에서 촬영된 영상을 처리하는 화상처리장치(300)를 포함하되, 상기 화상처리장치(300)가 상기 전방의 영상 및 레이저 광 조사 영상 중 어느 하나의 영상에서 타 영상을 차감하여, 상기 차감된 영상에서 상기 레이저 광이 피사체에 반사되는 광점(150)이 있는 경우 장애물이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.2 is a diagram showing the configuration of an obstacle detection system using a laser according to the present invention. As shown in Fig. 2, the system of the present invention comprises a laser light source 100 for generating laser light; A camera (200) for irradiating an image of a front side and a laser light generated from the laser light source and for taking a image of the front laser light irradiation image; And an image processing apparatus 300 for processing an image captured by the camera 200, wherein the image processing apparatus 300 subtracts another image from any one of the front image and the laser light irradiation image. In the subtracted image, when there is a light spot 150 on which the laser light is reflected on a subject, it is determined that there is an obstacle.

여기서, 레이저는 특정한 파장을 갖는 레이저로서, 적어도 하나의 레이저를 사용하여 전방을 조사하게 된다. 전방을 조사하게 되면, 피사체가 있는 경우 광점(150)을 찍고, 반사되어 카메라(200)에 촬영되는데, 본 발명에서는 원거리 또는 주변 환경으로 인하여 육안으로 확인하기 어렵다는 점에 착안하여 레이저를 이용한 광점(150)의 포착 여부로 장애물을 감지하는 시스템을 제안한다.In this case, the laser is a laser having a specific wavelength and irradiates the front using at least one laser. When the front side is irradiated, when the subject is present, the light spot 150 is taken, and is reflected and taken by the camera 200. In the present invention, the light spot using the laser is focused on the fact that it is difficult to check with the naked eye due to a long distance or the surrounding environment. We propose a system that detects obstacles by capturing 150.

레이저는 복사의 유도 방출과정에 의한 빛의 증폭하고, 세기가 아주 강하며 멀리까지 퍼지지 않고 전달되는 단색광을 방출하는 원리를 말한다. 대부분의 광원은 다양한 파장의 빛을 방출한다. 또한 빛이 전파되어 나아가면서 퍼지게 되므로 광원에서 멀어지면 빛의 세기가 점점 작아진다. 이는 광원에서 실제로 빛을 방출하는 원자가 파장, 위상, 방향이 일정하지 않은 빛을 방출하기 때문이다. 반면에 레이저는 파장이 일정하고 결이 맞는 빛을 방출한다. 따라서 레이저빔(beam)은 세기가 강하고 한 가지 색을 띠며, 지름의 변화가 거의 없이 멀리까지 전달된다. Laser is the principle of amplifying the light by the induced emission process of radiation and emitting a monochromatic light which is very strong and transmitted without spreading far. Most light sources emit light of various wavelengths. In addition, since the light propagates and spreads, the light intensity gradually decreases away from the light source. This is because the atoms that actually emit light in the light source emit light that is not constant in wavelength, phase, or direction. Lasers, on the other hand, emit light with a constant wavelength and texture. Therefore, the laser beam is strong in intensity, has one color, and is transmitted far with little change in diameter.

이와 같은 원리와 특성 때문에, 장애물을 감지함에 있어서, 원거리 다양한 주변환경에도, 빔의 세기가 강하고 직진성을 가지며 단색광이라는 점에서 카메라(200)로 피사체에 반사되어 나오는 광점(150)을 포착하기가 용이하다. Because of this principle and characteristics, it is easy to capture the light spot 150 reflected to the subject by the camera 200 in the sense of obstacles, the beam strength is strong, straightness and monochromatic light even in a variety of remote environments. Do.

그러므로, 본 발명에서는 차량 등 이동하는 이동체에서 전방의 장애물을 정확하고, 빠르게 감지하기 위해서 적어도 하나의 레이저 광을 전방에 조사하고, 피사체에서 반사되는 광점(150)을 카메라(200)로 포착하고, 이를 분석하여 장애물을 감지하는 시스템을 제안하는 것이다.Therefore, in the present invention, in order to accurately and quickly detect an obstacle in front of a moving object such as a vehicle, at least one laser light is irradiated to the front, and the light spot 150 reflected from the subject is captured by the camera 200, By analyzing this, we propose a system for detecting obstacles.

상기 레이저의 광점(150)은 카메라(200)에 의해 촬상 또는 촬영되는데, 이를 육안으로 검사하는 것도 가능하지만, 보다 정확하고 정밀한 분석 및 감지를 하기 위해서 화상처리장치(300)(image processor)에서 자동으로 광점(150)을 추출하고, 이를 통해 장애물을 판단하는 시스템을 제공한다. The light spot 150 of the laser is imaged or photographed by the camera 200, but it is also possible to visually inspect the laser spot. However, the light spot 150 of the laser is automatically detected by the image processor 300 to perform more accurate and accurate analysis and detection. By extracting the light spot 150, through this provides a system for determining the obstacle.

도 2에 나타낸 바와 같이, 차량 전면에 설치된 레이저 광원(100)이 전방을 조사하게 되어 반사된 광점(150)을 자동으로 포착하여 장애물을 감지하기 위해서, 카메라(200)는 레이저 광을 조사하기 전에 전방을 촬영한다. As shown in FIG. 2, the laser light source 100 installed on the front of the vehicle is irradiated to the front to automatically capture the reflected light spot 150 to detect an obstacle, before the camera 200 irradiates the laser light. Shoot the front.

그리고 나서, 레이저 광원(100)을 통하여 특정한 파장을 갖는 레이저 광을 전면에 조사하면서 카메라(200)로 전방을 촬영하게 되면, 장애물 또는 피사체가 있는 경우, 광점(150)이 반사되어 카메라(200)에 포착하게 되는데, 일반적으로 원거리나, 주변환경이 육안으로 광점(150)을 확인할 수 없는 경우, 상기 레이저 광이 조사된 카메라(200) 촬영 영상에서, 레이저 광이 조사되지 않은 영상을 차감하게 되면, 피사체 또는 장애물이 있는 광점(150)만 나타나게 된다. Then, when the front of the camera 200 is photographed while irradiating the front with a laser light having a specific wavelength through the laser light source 100, when there is an obstacle or a subject, the light spot 150 is reflected and the camera 200 In general, when the light spot 150 is not visible to the naked eye or in the surrounding environment, when the laser light is irradiated with the camera 200, the image not irradiated with the laser light is subtracted. , Only the light spot 150 with the subject or the obstacle appears.

이러한 프로세스를 이용하여 화상처리장치(300)에서 짧은 시간간격을 두고 레이저 광을 간헐적으로 조사하고 촬영한 후, 상기 두 영상을 차감하여 광점(150)을 통해 장애물을 판단하는 시스템을 제공하게 된다. 여기서, 차감영상은 두 영상 주 어느 하나의 영상에서 타 영상을 차감하는 것이면 모두 가능하고 두 영상의 획득 순서는 선후와 관계없다.By using this process, the image processing apparatus 300 intermittently irradiates and photographs laser light at a short time interval, and then subtracts the two images to provide a system for determining an obstacle through the light spot 150. Here, the subtraction image can be used as long as the subtraction image is subtracted from one image of the two images, and the acquisition order of the two images is irrelevant.

여기서, 레이저 광원(100)은 파장이 서로 다른 적어도 2개의 레이저인 것도 가능하다. 2개의 레이저 광원(100)을 통해 2개의 레이저 광을 전면에 조사하게 되면, 하나의 광점(150)이 주변 환경요건 때문에 영상에서 나타나지 않는 경우, 이와 서로 다른 파장을 갖는 레이저 광의 광점(150)이 나타날 수 있기 때문에, 높은 감지율을 갖는 장애물 감지 시스템을 제공할 수 있게 된다.Here, the laser light source 100 may be at least two lasers having different wavelengths. When two laser lights are irradiated to the front through two laser light sources 100, when one light spot 150 does not appear in an image due to environmental requirements, the light spots 150 of laser light having different wavelengths are different from each other. As can be seen, it is possible to provide an obstacle detection system with a high detection rate.

피사체 또는 장애물에 반사되어 영상에서 나타나는 광점(150)은 낮에 태양광 또는 외부광에 의해 특정한 파장을 갖는 레이저 광점(150)이 검출이 안되는 경우, 상기 외부광에 덜 민감한 다른 파장의 레이저 광점(150)은 검출될 가능성이 높기 때문에, 시스템 감지율이 높아지게 된다.When the laser light spot 150 having a specific wavelength is not detected by sunlight or external light during the day, the light spot 150 reflected from the subject or obstacle is detected by the laser light spot of another wavelength that is less sensitive to the external light ( 150) is likely to be detected, resulting in a high system detection rate.

그리고, 상기 레이저 광원(100)은 전면의 한 점만을 조사하는 것이 아니라 전방의 대부분을 스캔할 수 있는 150°내에서 회동하여 스캔 조사함으로써, 전방의 거의 모든 피사체 또는 장애물을 검출할 수 있다.In addition, the laser light source 100 can detect almost all the subjects or obstacles in front of the front by rotating the scan within 150 degrees, which can scan most of the front, instead of irradiating only one point of the front surface.

더하여, 카메라(200) 전면에 광학렌즈가 설치되는 것이 바람직하다. 광학렌즈는 카메라(200) 전면에 설치되어 화상을 더욱 선명하게 하고, 상기 광학렌즈의 거리 조절로 근거리 원거리의 초점을 맞출 수 있기 때문에, 상기 광점(150)을 촬상하여 자동으로 초점을 맞추어 선명한 영상을 추출할 수 있게 된다. 또한, 상기 광학렌즈의 초점 조정을 위한 이동은 구동을 위해 광학렌즈 제어모터를 이용할 수 있게 되고, 상기 제어모터를 통해 카메라(200) 렌즈와 상기 광학 렌즈의 이동을 조정하여 영상의 초점을 자동 제어 또는 조정하게 된다.
In addition, it is preferable that an optical lens is installed in front of the camera 200. Since the optical lens is installed in front of the camera 200 to make the image more clear, and the short distance can be focused by adjusting the distance of the optical lens, the optical point 150 is captured and automatically focused to provide a clear image. Can be extracted. In addition, the optical lens control motor can be used for driving the focus of the optical lens, and the camera 200 and the optical lens are controlled by the control motor to automatically control the focus of the image. Or adjust.

도 3은 본 발명에 따른 레이저 광을 이용한 장애물 감지 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 장애물 감지 방법은 (a) 카메라(200)를 통해 전방의 제1 영상을 획득하는 단계(S100); (b) 전방에 레이저 광을 조사하는 단계(S300); (c) 상기 레이저 광의 조사와 함께(S300), 상기 카메라(200)로 상기 전방의 제2 영상을 획득하는 단계(S400); (d) 상기 제1 영상 및 제2 영상 중 어느 하나의 영상에서 타 영상을 차감하는 단계(S500); (f) 상기 차감된 영상에서 상기 레이저 광이 피사체에 반사된 광점(150)이 있는 경우(S700), 장애물로 판단하는 것을 특징으로 한다.3 is a flowchart illustrating a method for detecting an obstacle using a laser light according to the present invention. As shown in Figure 3, the obstacle detection method of the present invention comprises the steps of (a) acquiring a first image of the front through the camera (200) (S100); (b) irradiating a laser light to the front (S300); (c) acquiring the second image in front of the camera 200 with the laser light (S300); (d) subtracting another image from any one of the first image and the second image (S500); (f) If there is a light spot 150 in which the laser light is reflected on the subject in the subtracted image (S700), it is determined that it is an obstacle.

먼저, 차량 등 이동체 전면에 카메라(200)를 설치하고, 전방을 촬영하여 제1 영상을 획득한다.(S100) 제1 역상을 획득한 후, 일정 시간 경과 후(S200) 레이저 광의 조사(S300)와 함께 상기 레이저 광이 피사체에 반사되는 광점(150)을 포함하는 제2 영상을 획득한다.(S400) 상기 카메라(200)에서 획득한 제1 영상 및 제2 영상을 가지고 이미지 프로세스는 영상처리를 통해 장애물 유무를 판단하게 된다.(S600)First, a camera 200 is installed on a front surface of a moving object such as a vehicle, and a front image is taken to acquire a first image. (S100) After obtaining a first reversed image, after a predetermined time elapses (S200), irradiation of laser light (S300). In addition, a second image including a light spot 150 at which the laser light is reflected on a subject is obtained. (S400) An image process is performed by using the first image and the second image acquired by the camera 200. It is determined whether there is an obstacle. (S600)

화상처리장치(300)에서 장애물 여부를 판단하는(S600) 과정은 상기 카메라(200)에서 획득한 제2영상에서 제1 영상을 차감하게 되면, 동일한 영상인 경우, 영상이 나타나지 않고, 광점(150)이 포함되는 경우, 배경은 모두 없어지고 광점(150)만 나타나게 되어 장애물이 있음을 판단하게 된다. 물론 제1 영상에서 제2 영상을 차감하여 파단하는 것도 역시 가능하다. 본 발명은 양 영상 중 어느 하나의 영상에서 타 영상을 차감하여 생성된 영상이 광점(150)이 있는지 여부를 통해 장애물을 감지하는 방법을 제안하는 것이다.In the process of determining whether there is an obstacle in the image processing apparatus 300 (S600), when the first image is subtracted from the second image acquired by the camera 200, the image does not appear in the same image, and the light spot 150 is obtained. ) Is included, all the background disappears and only the light spot 150 appears to determine that there is an obstacle. Of course, it is also possible to subtract and break the second image from the first image. The present invention proposes a method for detecting an obstacle through whether or not the image generated by subtracting another image from one of the two images has a light spot 150.

즉, 상기 차감된 영상이 빈 영상(empty)인 경우, 장애물이 감지되지 않는 것으로 판단하여(S800), 다시 제1 영상 획득 과정을 반복하게 되고, 빈 영상(empty)이 아닌 경우, 장애물이 있는 것으로 판단하여 프로세스를 종료하게 된다.(S700)That is, when the subtracted image is an empty image, it is determined that the obstacle is not detected (S800), and the first image acquisition process is repeated again. If the image is not empty, the obstacle is present. It is determined that the process is terminated. (S700)

여기서, 상기 제1 영상 및 제2 영상의 획득 시간의 차이를 1초 이내로 두는 것이 바람직한데, 이는 두 영상간에 차이가 레이저 광의 조사에 의한 광점(150)의 유무만을 나타내기 위하여, 짧은 간격을 두고 영상을 획득하는 것이 바람직하다. 이는 두 영상 사이에 외부의 환경에 의한 다른 장애물 또는 변화된 영상이 나타나는 경우 차감 영상을 통한 장애물 감지의 정확성이 떨어지기 때문이다. 또한, 상기 제1 영상 및 제2 영상의 획득 순서는 선후를 두지 않고, 어느 하나의 영상을 획득한 후 다른 영상을 획득하여 두 영상을 차감하는 것이 본 발명의 특징이다.Here, it is preferable to keep the difference between the acquisition time of the first image and the second image within 1 second, which means that the difference between the two images indicates only the presence or absence of the light spot 150 by the irradiation of laser light. It is desirable to acquire an image. This is because the accuracy of obstacle detection through the subtraction image is lowered when another obstacle caused by an external environment or a changed image appears between the two images. In addition, the acquisition order of the first image and the second image is a feature of the present invention, after acquiring one image and then subtracting the two images by acquiring another image.

그리고, 레이저 광원(100)에 조사되는 레이저 광은 파장이 다른 적어도 2개의 레이저 광을 조사하는 것이 바람직하다. 다양한 환경과 외부광에 의한 간섭으로 광점(150)이 검출율이 떨어질 수 있으므로, 서로 다른 파장의 레이저 광을 조사함으로써, 서로 보완하게 되고, 특정한 파장의 레이저 광점(150)이 검출되지 않는 경우를 대비할 수 있다는 점에서 장애물 감지율을 높일 수 있게 된다.And it is preferable that the laser beam irradiated to the laser light source 100 irradiates at least 2 laser beams from which a wavelength differs. Since the detection rate of the light spot 150 may be lowered due to interference by various environments and external light, the laser spots of different wavelengths may be compensated by irradiating laser light of different wavelengths, and the laser light spot 150 of a specific wavelength may not be detected. Obstacle detection rate can be increased in that it can be prepared.

또한, 레이저 광을 150°이내로 회동하면서 조사하여, 상기 제1 영상 및 제2 영상을 획득하는 것이 바람직하다. 레이저 광을 전면에 특정한 지점만을 조사하게 되면, 그 지점을 벗어난 장애물은 감지할 수 없으므로, 레이저 광원(100)을 전면을 스캔할 수 있는 150° 이내로 회동시켜 스캔 조사하게 되면, 전방에 있을 수 있는 모든 장애물을 검출할 수 있는 장점이 있다.In addition, it is preferable to obtain the first image and the second image by irradiating the laser light while rotating within 150 °. When the laser light is irradiated only at a specific point on the front surface, obstacles outside the point cannot be detected. When the laser light source 100 is rotated within 150 ° to scan the front surface, the irradiation may occur in front of the laser light. The advantage is that all obstacles can be detected.

더하여, 상기 적어도 2개의 레이저 광에서 상기 피사체에 반사되어 나타난 광점(150)이 적어도 하나 있는 경우, 장애물로 판단하는 것이 바람직하다. 이와 같은 판단방법을 채택하게 되면, 적어도 2개 이상의 레이저 광점(150)의 검출 중 하나의 광점(150)만이 검출되더라도 장애물이 있는 것으로 판단할 수 있다는 점에서 검출율 또는 감지율이 높아지고, 검출 및 감지 영역이 2개 이상의 레이저 조사광을 통하여 넓힐 수 있는 장점이 있다.
In addition, when there is at least one light spot 150 reflected by the at least two laser lights reflected on the subject, it is preferable to determine that it is an obstacle. By adopting such a determination method, even if only one light spot 150 of the detection of at least two or more laser light spots 150 is detected, the detection rate or detection rate is increased in that it can be determined that there is an obstacle. There is an advantage that the detection area can be widened through two or more laser irradiation lights.

도 4는 본 발명에 따른 장애물 감지 장치 및 방법을 이용하여 레이저 광이 조사되지 않은 경우의 획득된 영상(도 4의 (a))과 밝기 역치값(threshold)을 적용해 나타난 영상(도 4의 (b))의 사진이다.4 is an image (FIG. 4A) obtained when the laser light is not irradiated using the obstacle sensing apparatus and method according to the present invention and the image shown by applying the brightness threshold (FIG. 4) (b)) is a picture.

도 4에 나타낸 바와 같이, 레이저 광이 조사되지 않고, 카메라(200)에서 촬상된 제1 영상은 전방에 장애물이 있는지 육안으로도 정확하게 감지할 수 없다. 특히 도 4의 예에서처럼, 밤에 카메라(200)를 통하여 촬영하는 경우 감지율이 떨어지고, 역치(threshold)를 적용하여 특정 밝기 이상의 영상을 취득한 영상(도 4의 (b))도 정확한 장애물 여부를 감지하기 어렵다는 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 4, laser light is not irradiated, and the first image captured by the camera 200 may not accurately detect whether there is an obstacle in front of the human eye. In particular, as shown in the example of FIG. 4, when the camera 200 is photographed at night, the detection rate decreases, and an image (FIG. 4B) that acquires an image having a specific brightness or more by applying a threshold is also determined whether it is an accurate obstacle. It can be seen that it is difficult to detect.

도 5는 본 발명에 따른 장애물 감지 장치 및 방법을 이용하여 레이저 광이 조사된 경우의 획득된 영상(도 5의 (a))과 밝기 역치값(threshold)을 적용해 나타난 영상(도 5의 (b))의 사진이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 도 4의 과정을 거친후, 전방의 피사체에 레이저 광을 조사와 함께 제2 영상을 취득하게 되는데, 분명한 레이저 광점(150)이 나타나 있고, 역치값을 높여 나타낸 사진에서도 뚜렷하게 광점(150)이 나타나 있음을 알 수 있다.FIG. 5 is an image (FIG. 5A) obtained when the laser light is irradiated using the obstacle detecting apparatus and method according to the present invention and the image shown by applying the brightness threshold (FIG. 5 (FIG. b)). As shown in FIG. 5, after passing through the process of FIG. 4, a second image is obtained by irradiating a laser light to a subject in front of the user. An apparent laser light point 150 is shown, and a photograph showing a high threshold value. Also it can be seen that the light spot 150 is clearly shown.

그러나, 이러한 과정을 통해 바로 육안으로 확인하여 장애물을 검출하는 것이 아니라, 자동으로 화상처리를 통해 장애물 감지를 하기 위해 제1 영상 및 제2 영상을 차감하여 나타나는 화소의 유무를 통해 감지하는 시스템 및 방법을 본 발명에서 제안하는 것이다.
However, a system and method for detecting the presence or absence of pixels appearing by subtracting the first image and the second image to automatically detect the obstacle through image processing, rather than visually checking the obstacle through this process. It is proposed in the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 장애물 감지 장치 및 방법을 이용하여 제2 영상에서 제1 영상을 차감하여 나타나는 영상(도 6의 (a))과, 역치(threshold)값을 적용해 나타난 영상(도 6의 (b))의 사진이다.FIG. 6 illustrates an image (FIG. 6A) shown by subtracting a first image from a second image using an obstacle detecting apparatus and a method according to the present invention, and an image obtained by applying a threshold value (FIG. 6). (B)) is a picture.

도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 최종적으로, 제2 영상에서 제1 영상을 차감하게 되면, 레이저 광에서 조사되어 반사되는 광점(150)이 없는 경우 제1 영상 및 제 2 영상이 동일하기 때문에, 빈(empty) 영상이 나타나게 될 것이고, 광점(150)을 포함하는 경우, 차감된 영상은 광점(150)만 남아있을 것이기 때문에, 영상에서 특정한 밝기를 갖는 화소가 있는 경우 장애물이 있다고 판단할 수 있게 된다. 도 6에 나타난 차감 영상에서 명확히 광점(150)이 나타나 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 6, according to the present invention, when the first image is subtracted from the second image, the first image and the second image are the same when there is no light spot 150 irradiated and reflected by the laser light. Therefore, an empty image will appear, and if it includes the light spot 150, since the subtracted image will only have the light spot 150, it will be determined that there are obstacles when there are pixels having a specific brightness in the image. It becomes possible. It can be seen that the light spot 150 clearly appears in the subtraction image shown in FIG. 6.

이처럼, 본 발명의 시스템 및 방법을 제공하게 되면, 종래의 장애물 감지 시스템과 달리, 간단한 구성과 방법으로, 높은 감지율로 장애물 감지가 가능하고, 장치의 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 환경에서도 정확하게 장애물을 감지할 수 있는 장치 또는 방법을 제공할 수 있게 된다.
Thus, if the system and method of the present invention is provided, unlike the conventional obstacle detection system, it is possible to detect obstacles with a high detection rate with a simple configuration and method, not only to lower the unit cost of the device, but also in various environments. It is possible to provide an apparatus or method for accurately detecting an obstacle.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with it will know easily.

100: 레이저 광원, 150: 광점, 200: 카메라, 300:화상처리장치100: laser light source, 150: light spot, 200: camera, 300: image processing apparatus

Claims (10)

레이저 광을 발생하는 레이저 광원;
전방의 영상 및 상기 레이저 광원에서 발생 된 레이저 광의 조사하고 상기 전방의 레이저 광 조사 영상을 촬영하는 카메라;
상기 카메라에서 촬영된 영상을 처리하는 화상처리장치를 포함하되,
상기 화상처리장치가 상기 전방의 영상 및 레이저 광 조사 영상 중 어느 하나의 영상에서 타 영상을 차감하여, 상기 차감된 영상에서 상기 레이저 광이 피사체에 반사되는 광점이 있는 경우 장애물이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 장애물 감지장치.
A laser light source for generating laser light;
A camera for irradiating an image in front of the laser light generated by the laser light source and photographing the laser light irradiation image in front of the camera;
Including an image processing device for processing the image taken by the camera,
The image processing apparatus subtracts another image from any one of the front image and the laser light irradiation image, and determines that there is an obstacle when there is a light spot in which the laser light is reflected on the subject. Obstacle detection device using a laser light characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 카메라 전면에 광학렌즈가 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 장애물 감지장치.
The method of claim 1,
Obstacle detection device using a laser light, characterized in that the optical lens is installed on the front of the camera.
제2항에 있어서,
상기 광학렌즈를 이동시켜 촛점을 조정하는 광학렌즈 제어모터를 더 포함하는 것을 특징으로 레이저 광을 이용한 장애물 감지장치.
The method of claim 2,
And an optical lens control motor for adjusting the focus by moving the optical lens.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광원은 파장이 서로 다른 2개의 레이저인 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 장애물 감지장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The laser light source is obstacle detection apparatus using a laser light, characterized in that the two lasers having different wavelengths.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광원은 전방을 스캔하기 위해 150°이내로 회동 가능한 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 장애물 감지장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The laser light source is obstacle detection device using a laser light, characterized in that rotatable within 150 ° to scan the front.
장애물 감지 방법에 있어서,
(a) 카메라를 통해 전방의 제1 영상을 획득하는 단계;
(b) 전방에 레이저 광을 조사하는 단계;
(c) 상기 레이저 광의 조사와 함께, 상기 카메라로 상기 전방의 제2 영상을 획득하는 단계;
(d) 상기 제1 영상 및 제2 영상 중 어느 하나의 영상에서 타 영상을 차감하는 단계;
(f) 상기 차감된 영상에서 상기 레이저 광이 피사체에 반사된 광점이 있는 경우, 장애물로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 장애물 감지 방법.
In the obstacle detection method,
(a) acquiring a front first image through a camera;
(b) irradiating laser light in front;
(c) acquiring the front second image with the camera along with the laser light irradiation;
(d) subtracting another image from any one of the first image and the second image;
(f) if there is a light spot reflected by the laser light on the subject in the subtracted image, determining the obstacle as a laser light, characterized in that it comprises a step.
제6항에 있어서,
상기 제1 영상 및 제2 영상의 획득 시간의 차이를 1초 이내로 두는 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 장애물 감지 방법.
The method of claim 6,
The obstacle detection method using a laser light, characterized in that the difference between the acquisition time of the first image and the second image within 1 second.
제6항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 파장이 다른 적어도 2개의 레이저 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 장애물 감지 방법.
The method of claim 6,
Obstacle detection method using a laser light, characterized in that for irradiating at least two laser light having a different wavelength in the step (c).
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레이저 광을 150°이내로 회동하면서 조사하여, 상기 제1 영상 및 제2 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 장애물 감지 방법.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
And irradiating the laser light while rotating within 150 ° to obtain the first image and the second image.
제8항에 있어서,
상기 (f) 단계에서 상기 적어도 2개의 레이저 광에서 상기 피사체에 반사되어 나타난 광점이 적어도 하나 있는 경우, 장애물로 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저 광을 이용한 장애물 감지 방법.








9. The method of claim 8,
And in the step (f), if there is at least one light spot reflected from the at least two laser lights reflected on the object, determining that the obstacle is an obstacle.








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