KR20180078970A - 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조 - Google Patents

건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조 Download PDF

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KR20180078970A
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Abstract

본 발명은 건설 장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는, 차체의 크기 및 형상에 의하여 주변 환경에 대한 운전자의 시야 확보가 용이하지 않은 건설 장비에 있어서, 영상 촬영 및 디스플레이에 의한 운전자의 보조 시야를 가능하게 하는 3대의 카메라를 구비하되, 상기 3대의 카메라를 서로 다른 방향으로 지향하도록 배치하고, 상기 3대의 카메라로부터 획득된 서로 다른 방향의 영상을 합성하여 운전자에게 제공함으로써, 3대의 카메라 만으로 건설 장비의 주변부의 모든 방향으로의 시야를 사각 지대 없이 운전자에게 제공하는 기술에 관한 것이다.

Description

건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조 {Camera Arranging Structure for Monitoring Surrounding Area of Construction Equipment}
본 발명은 건설 장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는, 차체의 크기 및 형상에 의하여 주변 환경에 대한 운전자의 시야 확보가 용이하지 않은 건설 장비에 있어서, 영상 촬영 및 디스플레이에 의한 운전자의 보조 시야를 가능하게 하는 3대의 카메라를 구비하되, 상기 3대의 카메라를 서로 다른 방향으로 지향하도록 배치하고, 상기 3대의 카메라로부터 획득된 서로 다른 방향의 영상을 합성하여 운전자에게 제공함으로써, 3대의 카메라 만으로 건설 장비의 주변부의 모든 방향으로의 시야를 사각 지대 없이 운전자에게 제공하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 건설 현장에 사용되는 건설 장비(Construction Equipment)들은 건설 작업에 필요한 큰 힘을 출력하기 위하여 유압 또는 전기를 사용하도록 이루어지고, 이를 위하여 일반적인 자동차에 비해서 큰 차체를 가지며, 그 무게도 큰 고중량으로 이루어진다.
건설 장비는 대표적으로 굴삭기(Excavator)가 있는바, 상기 굴삭기는 지면을 파거나 깎을 때 사용되는 건설 장비로서 일반적으로 '포크레인'이라는 명칭으로 사용되기도 한다. 상기 굴삭기는 그 상부가 360도 회전을 하도록 이루어지고, 차체가 매우 크며 무거운 중량을 가지고 있다.
따라서, 상기와 같은 건설 장비는 고중량의 큰 차체를 이동시키기 위한 큰 구동력을 필요로 하므로, 일반 자동차에 비해서 이동시의 제어가 용이하지 않았다. 예를 들어, 종래의 건설 장비는 이동시 방향전환에 있어서, 또는, 출발/정지시의 제어에 있어서, 일반 자동차에 비해서 신속한 제어가 이루어질 수 없으며, 이로인한 사고 유발 가능성이 상존하였다.
결과적으로, 종래의 건설 장비를 운전하는 운전자들은 사고 발생을 방지하기 위해서 운전중 상시 주의를 기울여야 했으며, 이는 건설 장비의 운전자의 피로를 유발하는 문제를 가져왔다.
그러나, 일반적인 자동차에 비해서 상대적으로 큰 차체를 가지고 있는 종래의 건설 장비는 건설 장비의 운전자에 의하여 확보되는 시야가 상당히 제한적일 수 밖에 없었다. 따라서, 종래의 건설 장비를 운전하는 운전자는 이동시 항시 사고를 유발할 수 있는 위험 상황에 노출되거나, 이를 방지하기 위한 보조자(이동시의 시야 확보를 위하여 추가로 건설 장비의 이동 방향의 시야를 대신해서 전달해주는 별도의 인원)를 부가적으로 더 필요로 하는 등의 불편함이 상존해 왔다.
한편, 종래의 건설 장비들이 운전중에 충돌사고가 발생한다면, 일반적인 자동차의 접촉사고와 같은 경미한 사고 보다는 심각한 사고를 초래할 가능성이 높았다. 특히, 상술한 바와 같이, 종래의 건설 장비들은 자동차와 같은 통상의 교통 수단과 비교하여 더 큰 중량과 더 큰 크기의 차체를 가지고 있기 때문에 이동시에 더 큰 구동력을 필요로 한다. 결과적으로, 종래의 건설 장비들은 이동시 필요한 힘이 크기 때문에, 사고가 발생하면, 대형 사고로 발전할 가능성이 있다는 단점이 있었다.
따라서, 건설 장비들의 사고 발생을 미연에 방지하기 위한 주변부의 시야를 최대한 확보하도록 하는 기술의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서,
차체의 크기 및 형상에 의하여 주변 환경에 대한 운전자의 시야 확보가 용이하지 않은 건설 장비에 있어서, 영상 촬영 및 디스플레이에 의한 운전자의 보조 시야를 가능하게 하는 3대의 카메라를 구비하되, 상기 3대의 카메라를 서로 다른 방향으로 지향하도록 배치하고, 상기 3대의 카메라로부터 획득된 서로 다른 방향의 영상을 합성하여 운전자에게 제공함으로써, 3대의 카메라 만으로 건설 장비의 주변부의 모든 방향으로의 시야를 사각 지대 없이 운전자에게 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조에 있어서, 건설 장비의 전방 및 일측 방향의 영상을 촬영하도록 대각선 방향으로 배향된 제1카메라; 건설 장비의 후방 영상을 촬영하도록 배향된 제2카메라; 건설 장비의 타측 방향의 영상을 지향하도록 배향된 제3카메라; 및 상기 제1카메라, 제2카메라, 및 제3카메라로부터 촬영되어 획득된 각 영상을 서로 중복된 영역을 기준으로 합성하여 주변부 영상을 생성하는 영상합성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1카메라, 제2카메라, 또는 제3카메라 중 최소한 하나 이상은 측방향으로 팬(pan) 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1카메라, 제2카메라, 또는 제3카메라 중 최소한 하나 이상은 상하 방향으로 틸트(tilt) 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1카메라, 제2카메라, 및 제3카메라는, 상기 건설 장비의 특정 위치를 기준으로 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1카메라, 제2카메라, 및 제3카메라는, 상기 건설 장비의 중심부를 기준으로 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1카메라, 제2카메라, 및 제3카메라 중 최소한 하나 이상은 광각 렌즈 또는 어안 렌즈 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 통하여 본 발명의 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조는 이하의 특징적인 장점을 제공한다.
1) 차체의 크기 및 형상에 의하여 주변 환경에 대한 운전자의 시야 확보가 용이하지 않은 건설 장비에 있어서, 영상 촬영 및 디스플레이에 의한 운전자의 보조 시야를 가능하게 하는 3대의 카메라를 구비하되, 상기 3대의 카메라를 서로 다른 방향으로 지향하도록 배치하고, 상기 3대의 카메라로부터 획득된 서로 다른 방향의 영상을 합성하여 운전자에게 제공함으로써, 3대의 카메라 만으로 건설 장비의 주변부의 모든 방향으로의 시야를 사각 지대 없이 운전자에게 제공하는 기술에 관한 것이다.
2) 따라서, 종래의 어라운드 뷰 기술에 적용되는 4개의 카메라를 본 발명의 3대의 카메라로 대체함으로써, 제조 비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조의 각 카메라, 즉, 제1카메라, 제2카메라, 및 제3카메라의 틸트 범위를 나타낸다.
도 4는 배치된 제1카메라, 제2카메라 및 제3카메라를 통하여 확보되는 시야 범위를 나타낸다.
이하, 본 발명의 기술적 구성을 구체적으로 기술하기에 앞서, 본 명세서 및 특허 청구범위의 전반에 걸쳐 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 또는 사전적인 의미로 한정되어 해석되는 것으로 이해해서는 안되며, 해당 용어나 단어는 '발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙'에 입각하여 기술된 것이며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 기술 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 이해하기 쉽게 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것으로, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서 상에 단수 형태로 기재된 구성요소는 별도로 특정하는 것이 아니라면 복수의 형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 건설 장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는, 차체의 크기 및 형상에 의하여 주변 환경에 대한 운전자의 시야 확보가 용이하지 않은 건설 장비에 있어서, 영상 촬영 및 디스플레이에 의한 운전자의 보조 시야를 가능하게 하는 3대의 카메라를 구비하되, 상기 3대의 카메라를 서로 다른 방향으로 지향하도록 배치하고, 상기 3대의 카메라로부터 획득된 서로 다른 방향의 영상을 합성하여 운전자에게 제공함으로써, 3대의 카메라 만으로 건설 장비의 주변부의 모든 방향으로의 시야를 사각 지대 없이 운전자에게 제공하도록 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조를 나타내는 블럭도로서, 건설 장비(100)를 중심으로, 상기 건설장비에 설치된 3대의 카메라, 즉, 제1카메라(10), 제2카메라(20), 및 제3카메라(30)를 각각 도시하고 있다.
또한, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조의 각 카메라, 즉, 제1카메라(10), 제2카메라(20), 및 제3카메라(30)의 틸트 범위를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조는 건설장비에 설치된 3대의 카메라(제1카메라(10), 제2카메라(20), 및 제3카메라(30))를 포함하고, 상기 3대의 카메라는 각각 서로 다른 방향을 지향하도록 배치된다.
바람직하게는, 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20), 및 제3카메라(30)는 상기 건설 장비(100)의 특정 위치를 기준으로 하여 방사상으로 지향되도록 배치된다. 상기 특정 위치는 예를 들어, 운전석 위치, 또는 상기 건설장비의 중심부 등이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조에 포함되는 3대의 카메라, 즉, 제1카메라(10), 제2카메라(20), 및 제3카메라(30)는 각각 건설장비의 대각선 방향, 후방 및 측방을 향하여 지향되도록 이루어진다.
이때, 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20), 및 제3카메라(30)는 팬(pan)과 틸트(tilt)가능하도록 이루어지며, 이를 통하여 소정 범위 내에서 카메라의 촬영 방향(지향 방향)을 변경 가능하도록 이루어진다.
여기에서 상기 팬(pan)은 상기 건설 장비(100)의 위에서 보았을 때 전후방기준으로 카메라의 지향 방향이 좌우로 회전하는 각도 변화를 말하고, 상기 틸트(tilt)는 건설 장비(100)의 측방향에서 보았을 때, 상기 카메라의 지향 방향이 위 아래로 회전하는 각도 변화를 말한다.
한편, 상기 제1카메라(10)는 건설 장비(100)의 대각선 방향, 바람직하게는 좌측전방 방향으로 지향되며, 예를 들어, 해당 건설 장비(100)의 전방에서 50° 각도로 기울어진 방향으로 건설장비의 대각선을 지향하도록 배치된다. 따라서, 상기 제1카메라(10)는 건설장비의 전방과 좌측 방향을 모두촬영 가능하도록 이루어진다. 또한, 필요시, 상기 제1카메라(10)는 전방과 좌측 방향의 영상을 촬영하기 위하여 필요시 팬(pan) 또는 틸트(tilt) 가능하도록 이루어지며, 바람직하게는, 팬 각도는 50°범위 내에서 팬 가능하도록 이루어진다.
상기 제2카메라(20)는 건설 장비(100)의 후방 방향으로 지향되며, 후술할 제3카메라(30)와 수직, 즉, 90° 각도로 기울어진 방향으로 건설장비의 후방을 지향하도록 배치된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 제2카메라(20)는 건설 장비(100)의 후방 방향을 촬영한 영상을 획득하도록 이루어진다.
상기 제3카메라(30)는 건설 장비(100)의 측방 방향, 바람직하게는 우측 방향으로 지향되며, 상기 제2카메라(20)와 수직, 즉, 90° 각도로 기울어진 방향으로 건설장비의 측방 방향을 지향하도록 배치된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 제3카메라(30)는 건설 장비(100)의 측방 방향, 더 바람직하게는 우측 방향을 촬영한 영상을 획득하도록 이루어진다.
상기와 같이 배치된 제1카메라(10), 제2카메라(20) 및 제3카메라(30)를 통하여 확보되는 시야는 도 4에 도시된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20) 및 제3카메라(30)를 통하여 촬영된 영상을 합성하여 운전자의 주변부 시야가 운전자에게 왜곡된 부분이나 끊긴 부분 없이 제공될 수 있도록 영상처리하는 영상합성부(40)가 포함된다.
상기 영상합성부(40)는 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20), 및 제3카메라(30)로부터 촬영되어 획득된 각 영상을 서로 중복된 영역을 기준으로 합성하여 주변부 영상을 생성하는 구성요소로서, 전자제어유닛, 예를 들어, 마이컴(MICOM) 등을 포함하는 개별 구성요소로서 구성되어 건설 장비(100)에 설치되거나, 또는 상기 건설 장비(100)에 이미 설치된 제어 요소가 될 수도 있다.
상기 영상합성부(40)는 공지의 어라운드 뷰(around view) 기술에 사용되는 영상 합성 알고리즘이 사용된다.
상기 어라운드 뷰는 통상적으로 승용차와 같은 일반적인 차량에 적용되는 공지의 기술로서, 차량의 전방/후방과 차량의 좌측/우측 사이드 미러 하단에 각각 구비된 총 4대의 카메라를 이용해 촬영된 영상을 합성하여 해당 차량의 위에서 촬영한 시점의 영상을 생성하여 운전자에게 제공하는 기술이다.
본 발명은 상기와 같은 어라운드 뷰 기술에 사용된 영상합성 알고리즘을 사용하되, 종래 기술의 어라운드 뷰 기술에 적용되는 4대의 카메라가 3대의 카메라로 대체되었으므로, 상기 3대의 카메라를 통하여 획득된 각 영상들을 기준으로 영상을 합성한다.
이때, 본 발명의 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20) 및 제3카메라(30)가 종래 기술의 어라운드 뷰에 적용되는 4개의 카메라의 기능을 대체하도록 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20) 및 제3카메라(30)의 배치는 상술한 바와 같은 사전 설정된 방향으로 지향되되, 상기한 제1카메라(10), 제2카메라(20) 및 제3카메라(30) 만으로 건설 장비(100)의 주변부 전체를 커버하기 위하여 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20), 및 제3카메라(30)는 광각 렌즈, 또는 어안 렌즈 등을 포함하여 이루어진다.
상기 광각 렌즈(wide-angle lens)는 초점거리가 표준렌즈의 초점거리보다 짧은 렌즈로서, 넓은 화각을 제공하므로, 인간의 눈의 시야 보다 더 큰 범위의 시야를 제공할 수 있다.
상기 어안 렌즈(fish-eye lens)는 광각 렌즈의 하나로서, 시야각이 180°를 넘는 초광각 렌즈이다. 상기 어안 렌즈는 180°를 넘는 시야각으로 인하여 하나의 렌즈로 촬영할 수 있는 촬영 범위가 큰폭으로 넓어지는 효과를 제공한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 광각 렌즈 또는 어안 렌즈를 최소한 하나 이상 포함한 3대의 카메라를 통하여 각각의 카메라가 촬영할 수 있는 촬영 범위(시야각)를 최대한으로 확보하고 이를 통하여 건설 장비(100)의 주변부 전체(360°)를 촬영하여 운전자에게 제공할 수 있다.
이러한 구성은, 종래의 어라운드 뷰 기술에 적용되는 4대의 카메라를 본 발명의 3대의 카메라, 즉, 제1카메라(10), 제2카메라(20), 및 제3카메라(30)로 대체하면서도 어안렌즈를 통하여 각 카메라가 보다 넓은 범위를 촬영하여 사각지대를 보상함으로써, 제조비용을 절감함과 동시에 동일한 시야를 제공할 수 있는 장점을 가진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20), 및 제3카메라(30)는 모두 어안렌즈를 포함하여 이루어지는 것을 기준으로 설명되었으나, 이는 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하며, 그 외의 구성, 예를 들어, 최소한 하나 이상의 어안렌즈와 최소한 하나 이상의 광각렌즈를 포함하여 이루어질 수 있는 것으로도 이해되어야 한다.
따라서, 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20) 및 제3카메라(30)는 시야각이 180°이상인 어안 렌즈를 포함하여 이루어지므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20) 및 제3카메라(30) 만으로도 건설장비의 주변부 전체(360°)를 촬영 가능하도록 이루어진다.
따라서, 상기 제1카메라(10), 제2카메라(20) 및 제3카메라(30) 만으로도, 운전자에게 제공되는 건설 장비(100) 주변부의 사각 지대가 모두 해소될 수 있다.
이상으로 본 발명의 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 특정한 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 제1카메라
20: 제2카메라
30: 제3카메라
40: 영상합성부
100: 건설 장비

Claims (6)

  1. 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조에 있어서,
    건설 장비의 전방 및 일측 방향의 영상을 촬영하도록 대각선 방향으로 배향된 제1카메라;
    건설 장비의 후방 영상을 촬영하도록 배향된 제2카메라;
    건설 장비의 타측 방향의 영상을 지향하도록 배향된 제3카메라; 및
    상기 제1카메라, 제2카메라, 및 제3카메라로부터 촬영되어 획득된 각 영상을 서로 중복된 영역을 기준으로 합성하여 주변부 영상을 생성하는 영상합성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1카메라, 제2카메라, 또는 제3카메라 중 최소한 하나 이상은 측방향으로 팬(pan) 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1카메라, 제2카메라, 또는 제3카메라 중 최소한 하나 이상은 상하 방향으로 틸트(tilt) 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1카메라, 제2카메라, 및 제3카메라는,
    상기 건설 장비의 특정 위치를 기준으로 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1카메라, 제2카메라, 및 제3카메라는,
    상기 건설 장비의 중심부를 기준으로 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1카메라, 제2카메라, 및 제3카메라 중 최소한 하나 이상은,
    광각 렌즈 또는 어안 렌즈 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설장비의 주변부 모니터링을 위한 카메라 배치 구조.
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