(출처: Runz)

차량용 디스플레이로 자동차 위에서 내려보는 듯한 영상 보신 적 있으신가요? 360도 주위 상황을 한눈에 파악할 수 있어 여러모로 유용하게 쓰이는 기술이죠. 이 기술의 이름은 ‘서라운드뷰’. 위에서 내려다 본다고 해서 탑뷰(Top view), 버드 아이 뷰(Bird’s eye view)라고도 불러요.

차량의 후방만 비춰주는 후방 카메라의 시야를 확대시킨 운전자 보조 시스템이라고 생각하면 돼요. 후방 뿐만 아니라 전방과 측방 시야까지 확대시켜 주차의 편리성을 높이고 사고의 위험성을 크게 줄여주죠. 일반적으로 물체를 감지하는 경보 시스템과 함께 연동되고 이상 상황을 감지하면 경보를 울리며 상황을 확인시켜줘요.

2007 인피니티 EX35 SUV (출처: 뉴스와이어)

서라운드뷰 기능은 2008년형 닛산 고급형 차량 인피니티 EX35 SUV 차량에 처음 적용됐다고 알려졌어요. 그 후 국내에는 2011년 현대자동차의 그랜저 모델에 처음 적용됐죠. 그 때까지만 해도 고급형 차량 위주로 탑재되던 기능이었지만 현재는 일반 차량에도 널리 탑재되고 있어요.

그런데 드론을 띄워서 찍은 것도 아니고, 차 위에 카메라가 달린 것도 아닌데 어떻게 이런 영상을 확보하는 걸까요. 볼수록 신기한 서라운드뷰의 원리에 대해 함께 알아볼게요.

서라운드뷰 카메라 (출처: 캠시스)

서라운드뷰 원리

카메라로 찍은 것 아니냐는 질문에 먼저 답을 해보자면, 반은 맞고 반은 틀려요. 카메라가 촬영한 이미지를 보정해 만들어낸 영상이거든요. 이미지 확보에는 광각 카메라 4대가 사용돼요. 일반적으로 전방, 후방, 후측방 촬영을 위한 양쪽 사이드 미러에 각각 1대씩 장착돼요.

각각의 광각 카메라가 촬영을 마치면 이미지 프로세스 제어기에서 영상 신호를 받아 영상을 합성하고 보정해요. 왜곡 보정, 시점 전환, 합성 등 다양한 기술이 적용돼요. 워낙 다양한 처리과정을 거쳐야해서 작업 난이도가 높다고 알려졌어요. 영상의 품질을 높이는 방법은 기업과 모델마다 차이가 있다고 해요.

그 후 이미지 프로세스 제어기는 왜곡과 원근 효과를 제거한 2차원 영상을 디스플레이에 전달하고 우리 눈에 비춰지게 되죠. 그렇다면 왜곡이 발생하는 이유와 2차원 영상으로 만드는 방법은 무엇일까요?

(출처: 현대자동차)

①광각카메라 왜곡

서라운드뷰는 더 넓은 시야의 많은 이미지를 담기 위해 광각 카메라를 사용해요. 광각 카메라를 사용하면 사각지대로 최소화돼요. 하지만 높은 굴절률로 인해 왜곡이 발생하게 됩니다. 렌즈의 높은 곡률로 빛이 렌즈를 지날 때 영상의 중심부는 볼록하고 중심부에서 멀수록 휘어지는 현상이 나타나죠.

②왜곡 보정

실제를 2차원 영상으로 정확하게 투영하기 위해서는 광각 카메라로 왜곡된 화면을 보정해야겠죠? 이미지 프로세스 처리기는 왜곡이 생긴 영상과 왜곡이 없는 실제 곡률을 비교하고 보정해요. 렌즈로 인해 실제와 다른 곡률이 생긴 부분이나 차량에 장착된 카메라로 인해 삐뚤어진 각도 등을 반듯하게 해요.

격자판 왜곡 보정하는 이미지 (출처: Foundry)

③시점 변환

카메라의 왜곡은 보정됐지만 여전히 해결해야 할 일이 남았어요. 2차원 영상은 거리에 상관없이 동일한 크기로 물체가 보여야겠죠. 왜곡은 보정됐지만 여전히 촬영된 영상에는 원근의 차이가 존재한답니다. 2차원 영상으로 만들기 위해서는 원근을 적절하게 조절해야만 하죠.

원근을 보정하기 위해 ‘시점변환’이라는 과정을 거치게 돼요. 촬영된 영상의 몇 개의 점과 그에 대응하는 실제 격자판의 점에서 격자의 모양과 크기가 동일하게 유지되도록 한 평면에 놓으면 원근감 없이 위에서 내려다보는 시점의 2차원 영상을 얻게 돼요.

변속레버 (출처: 현대자동차)

④영상 합성과 처리구조

이미지 프로세스 제어기는 이러한 원리로 각각 4개의 방향에서 촬영한 2차원 영상을 하나의 영상으로 합성해줘요. 그리고 연결된 디스플레이에 영상을 제공하죠.

그 뿐만 아니라 이미지 프로세스 제어기는 다양한 센서와도 연결돼있어요. △운전대 각도를 인식하는 ‘스티어링 휠 센서’ △후방 물체를 초음파로 감지하는 ‘초음파 센서’ △휠 회전 속도를 제공해주는 ‘차속 센서’ 등이 있어요.

속도를 조절하는 변속기와도 연결돼있어요. 서라운드뷰 기능은 주로 저속 주행시에만 동작되기 때문인데요. 예를 들어 현대자동차의 서라운드 뷰는 시속 15km 이하 속도로 전진하거나 시속 10km 이하 속도로 후진 시에 작동됩니다. 그리고 변속 레버는 ‘운전(D)’, ’중립(N)’, ’후진(R)’에 놓여있어야 해요. 지정 속도 이상이거나 변속 레버가 주차를 의미하는 ‘주차(P)’에 놓이면 작동되지 않아요.

(출처: giphy)

정리

-서라운드뷰 기능은 위에서 차 전체를 내려다보는 시야를 제공해줘요.

-4개의 광각 카메라가 각각의 영상을 촬영해요.

-카메라는 연결된 이미지 프로세스 처리기로 영상을 보내요.

-이미지 프로세스 처리기는 다양한 보정과 처리기술로 2차원 영상을 만들어요.

-연결된 디스플레이로 2차원 영상을 보내요.

-이미지 프로세스 처리기와 연결된 여러가지 센서도 서라운드뷰 기능을 보조해요.

테크플러스 에디터 최현정

tech-plus@naver.com​

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