콘티넨탈 서라운드 뷰 시스템은 운전자 지원 시스템의 백업 어시스트 기능을 위해 후방 카메라의 이미지를 분석해 차량 뒤에 있는 물체와의 충돌을 피한다. 서라운드 뷰 시스템의 전자제어 장치는 차량의 전자제동 시스템과 연결되고 인식된 물체와의 충돌을 피할 수 없는 경우 자동으로 차량을 세운다.

콘티넨탈과 AZT(Allianz Center for Technology)의 공동연구 프로젝트는 운전자 지원 시스템(ADAS)이 주차 및 차량 제어 과정에서 발생할 수 있는 사고위험을 크게 줄일 수 있음을 보여줬다. 콘티넨탈 3세대 서라운드 뷰(Surround View) 카메라 기술의 새로운 기능을 선보였다. 서라운드 뷰는 차량을 조작할 때와 장애물을 피할 때 운전자를 보조하면서 차량 주변의 가시성을 향상시킨다. 이미지 처리 기능과 더불어 자동 감지, 제동 및 안내 기능은 운전자를 크게 도울 수 있다. 서라운드 뷰는 콘티넨탈의 “비전 제로(Vision zero)” 또는 교통사고를 줄이는데 중요한 기여를 한다.
AZT와 공동연구

콘티넨탈은 뮌헨에 인접한 이스마닝에 있는 AZT와 전적으로 서라운드 뷰 카메라에 기반한 ADAS 지원 기능을 시연했다.
백업 어시스트(Back-up Assist)는 저속으로 후진 중 발생하는 충돌상황을 방지하는데 도움이 된다. 기술적 기반은 데모 차량에 장착된 서라운드 뷰 카메라 기술로 차량 주변을 360° 모니터링해 다양한 예방안전 기능을 가능케 한다.

콘티넨탈 섀시 안전 사업본부 ADAS사업부의 서라운드 뷰 부문 볼프강 페이(Wolfgang Fey) 책임은 “지금까지 어안 렌즈 카메라 기술은 주차 시 내려다보는 시야를 제공하거나, 후진 경로를 보여줌으로써 운전자가 주변 물체와의 거리를 잘 추정할 수 있도록 했다”며 “그러나 우리는 이제 서라운드 뷰 시스템을 활용한 후진 시의 자동제동, 측후면 접근차량 경고, 자동 주차 등의 기능을 포함한다”고 말했다.

AZT와의 공동행사에서 콘티넨탈은 데모 차량을 이용해 후진 시 운전자를 능동적으로 지원하는 어안 렌즈 카메라 기술이 어떻게 이용되는지 시연했다. 백업 어시스트는 충돌에 따른 경미하지만 전반적으로 비용이 많이 드는 차량 손상의 주요 원인중 하나를 방지한다.

프로젝트 리더인 AZT의 요한 궤헨버거(Johann Gwehenberger) 박사는 “현 연구 프로젝트의 일환으로 우리는 사고의 거의 50%가 주차 및 조작 관련 사고이며, 75%가 주차장에서 나오거나 후진하는 동안 발생한다는 사실을 알게 됐다”며 “적절한 운전자 지원 시스템은 앞으로 사고의 위험을 상당히 줄일 수 있을 것”이라고 말했다.

4개의 어안 렌즈 카메라는 프로토타입에 장착된다. 그릴 전면에 한 개, 차량 뒤쪽에 한 개, 각 사이드 미러의 아랫부분에 한 개씩 장착된다. 카메라의 조리개 각도는 180° 이상이며, 사각지대 없이 360°의 차량 주변을 모두 보여준다. 차량 조작에 필요한 공간을 막는 차량 경로 상의 물체는 이미지 분석을 통해 인식된다. 콘티넨탈은 백업 어시스트 기능을 위해 후방 카메라의 이미지를 분석해 차량 뒤에 있는 물체와의 충돌을 피한다. 서라운드 뷰 시스템의 전자제어 장치는 차량의 전자제동 시스템과 연결되고 인식된 물체와의 충돌을 피할 수 없는 경우 자동으로 차량을 세운다.
저속주행에 강점
서라운드 뷰는 차량 주변의 이미지를 제공한다. 따라서 운전자는 사고를 피하기 위한 차량 제어를 할 수 있다. 콘티넨탈이 공급하는 3세대 시스템은 차량 측면, 전후방의 360°의 지도를 만들어 차량 주위의 모든 물체와 표면을 감지하고 충돌 회피는 후방만이 아닌 모든 방향에 대해 기능한다.

섀시 안전 사업본부 선행기술부 내 서라운드 뷰 프로젝트 매니저인 베네딕트 라트케(Benedikt Lattke) 박사는 “현재 이 목적을 위해 사용되는 가장 일반적인 기술과 비교하면 서라운드 뷰 기술은 여러 장점이 있다”며 “대표적으로 최대 가동 범위가 15m에 이르고 표시를 인식한다”고 설명했다.

카메라의 범위가 넓을수록 기능의 유연성은 증가하며, 이로 인해 브레이크 제어로직은 늦고 강하거나 또는 빠르고 약한 제동까지 차량 제조업체의 선택과 시장의 기대에 맞출 수 있다. 또 추가적인 이미지 분석이나 다른 센서와 결합해 백업 어시스트 기능의 강건성을 더욱 높일 수 있다.

그러나 서라운드 뷰는 모든 레이더 기반 센서들을 대체하는 것은 아니다. 예를 들어 24 GHz 레이더를 사각지대 검지, 차선변경 지원, 후방 교차충돌 경고, 후방 충돌 회피 등의 기능에 이용하고 있는데, 서라운드뷰는 이런 기능을 대신하지 않고 특정 시나리오에서 탐지 기능을 추가한다.

콘티넨탈의 서라운드 뷰 카메라는 매우 넓은 시야를 갖고 있다. 수평면에서 시야각이 195°이고 해상도가 높으며, 가로가 1,290픽셀이다. 이러한 픽셀은 화면 전체에 분산돼 있어 물체의 해상도는 거리에 따라 감소한다. 서라운드 뷰는 차량 주위의 360°를 전부 포괄하지만 차량의 인접 지역에 제한된다. 서라운드 뷰 카메라의 일반적인 시야 범위는 약 0~50 m이고 감지 범위는 보통 0~25 m이다. 이는 초음파보다 넓고 레이더와 전방 감시 카메라의 범위보다는 적다.

콘티넨탈의 한 관계자는 “서라운드 뷰는 주로 작동 효율성을 높이고 ‘저속주행’시 사고를 줄이기 위한 것이지만, 이는 일상적인 차량 이용에서 매우 높은 비율을 차지한다”며 “다른 센서는 예를 들어 고속도로에서 200 km/h 속도로 고속 주행할 때 사용하기 위해 설계되지만 이것은 서라운드 뷰의 주요 기능이 아니다”라고 말했다.

카메라 기술의 다른 강점은 물체를 인식할 뿐 아니라 구별할 수 있는 능력까지 지녔다는 점이다. 예를 들어 인식 물체가 보행자인지 자전거를 타는 사람인지를 구별할 수 있다. 한편, 보험료와 관련해 카메라는 레이더 등의 센서보다 높게 설치되기 때문에 수리 비용이 더 낮다는 장점도 있다.


콘티넨탈의 기술력
카메라는 서라운드 뷰 시스템의 성능에 결정적인 역할을 한다. 중요한 인자는 메가 픽셀이 사실상 3세대 서라운드 뷰의 표준이긴 하지만 해상도, 낮은 조도에서 볼 수 있는 센서의 감도, 터널에서 나올 때와 같이 빛과 어둠을 같이 볼 수 있는 등의 센서의 동적범위 등이다. 또 카메라 자체의 보정과 차량 장착은 매우 효과적인 서라운드 뷰 시스템에 중요한 기여를 한다. 콘티넨탈은 이들 기술분야에서 가장 앞서 있다고 자부하고 있다.

이미지 처리 측면에서 카메라는 매우 짧은 대기시간, 높은 회복력과 함께 실시간으로 운전자에게 주변 시야를 제공해야만 한다. 서라운드 뷰는 정지 화면이나 단 1초라도 지연된 화면을 보여줘서는 안 된다. 이 안전 요소가 서라운드 뷰 기술에서 가장 중요하다.

3세대 시스템은 운전자의 상황인식을 높이기 위해 차량 주변 지역을 3D로 시각화해 제공한다. 카메라 뷰를 결합시키고 특정 시나리오에서 사각지대를 처리할 수 있는 기술은 성공적으로 이미지를 표시하는데 핵심이다. 프로세서 측면에서는 프로세서가 GPU를 갖는 것이 3D 그래픽 시각화에 큰 도움을 줄 수 있다.

콘티넨탈의 관계자는 “물체 감지, 자동 제동, 자동 주차와 같은 특정 기능을 구현하려면 이미지 처리가 필수적인데, 컴퓨터 시각장치 자체의 기능뿐 아니라 특정 작업에 대한 컴퓨터 구조의 역량도 중요하다”며 “이미지 처리는 단순 작업의 반복이라서 시스템의 효율 및 비용은 하드웨어 처리 요소의 올바른 선택과 최적화에 숙련된 전문가에 크게 의존한다”고 말했다.

대개 서플라이어들은 이미지 처리나 왜곡 보정 등 중요 이슈와 관련 이 분야의 전문기술사와 협력한다. 콘티넨탈의 경우엔 2013년 서라운드 뷰 기술 분야의 선도적 기업인 ASL 비전(ASL Vision)을 인수하면서 서라운드 뷰 부문을 설립했다. ASL은 자체 비디오 처리 IP를 기반으로 2005년에 1세대 서라운드 뷰 시스템을 개발하기 시작했고, 첫 번째 시스템은 2008년에 사용됐다. 그 후 수많은 차량에 사용됐다. 콘티넨탈의 서라운드 뷰는 최고 수준의 이미지 처리와 서라운드 뷰 시스템 지식을 포함하는 이 기술을 활용한다.

콘티넨탈의 관계자는 “세계 최고의 카메이커들은 서라운드 뷰 시스템에서 콘티넨탈의 역량에 대해 잘 알고 있다”며 “콘티넨탈은 수 년 간의 경험을 갖고 있고 전방 감시 카메라에 대한 ADAS 시스템에서 탁월한 이미지 처리 능력을 보유하고 있으며 서라운드 뷰에 이 기능을 이용한다”고 말했다.
사이드미러 대체
서라운드 뷰가 사이드미러를 대체할까? 이 기술은 미래 자동차의 어떤 변화를 이끌 수 있을까? 콘티넨탈은 이에 대해 법적 문제라고 답한다. 사이드미러와 백미러교체는 전 세계적으로 승인되지 않은 법적문제다. 그러나 이는 유럽에 의해 추진되고 있고 이미 제안된 법안이 올해 말 투표로 결정될 예정이다.

법안이 통과되려면 차량 주변의 특정 영역에서 물체가 매우 잘 보여야만 한다. 특히 사이드미러는 먼 거리에서 빠른 속도로 접근하는 물체를 보는 데 사용된다. 이것은 미러 뷰 카메라가 넓은 지역을 포괄하도록 설계된 서라운드 뷰보다 좁은 시야를 갖고 있다는 것을 의미한다.

카메라 렌즈 요건은 두 장치 사이에 확실히 다르다. 따라서 렌즈는 2개가 필요할 것이다. 미러 교체 디스플레이는 다양한 구성이 가능하다. 예
를 들어 문 안쪽, 대시보드의 중앙 또는 백미러 위치에 올 수 있다. 초기에는 구성이 자리 잡는 동안 두 개의 개별시스템을 볼 수 있겠지만 결국 두 시스템은 통합될 것이다.
이더넷의 이점
서라운드 뷰 카메라는 해상도가 매우 높기 때문에 카메라에서 제어장치로 대량의 데이터가 전송된다. 원본 카메라 데이터 전송 속도는 3 Gb/s에 이를 수 있으며, 오류와 EMC 문제를 피하기 위해 고가의 무거운 케이블 없이 전송하기는 어렵다. 이렇게 빠른 데이터 전송 속도에 대한 일반적인 인터페이스는 LVDS를 사용하며, 이는 제한된 범위를 갖는다(제한된 케이블 길이). 이더넷은 UTP와 같은 저렴하고 가벼운 케이블을 통해 압축 데이터를 전송할 수 있다는 장점이 있고, 비용과 무게를 줄임으로써 차량의 CO2 배출 감소에도 기여한다. 하지만 대기시간과 같은 잠재적 문제는 신중히 관리해야 한다. 콘티넨탈은 현재 옵션으로 이더넷을 비롯한 여러 카메라 인터커넥트를 공급하고 있다.
후방안전, 주차, 트레일러 견인
한편, 이 시스템에는 상당한 컴퓨팅 파워가 요구되기 때문에 얼마나 많은 차량에 적용되는가는 시장, 제공된 기능, 필요한 시스템 수준에 달려 있다. 콘티넨탈의 솔루션은 단순 시각화에서 자동 제동, 다기능 시스템까지 모두 확장 가능하다. 시스템이 복잡할수록 처리 요구사항은 높아지고, 결국 비용도 증가한다.

콘티넨탈의 관계자는 “초기 서라운드 뷰는 유틸리티가 옵션으로 제공되는 고급 차량에 사용됐고, 동시에 특정 미드레인지 차량에 법적 요인과 함께 도입됐다”며 “2007년에 1세대 시스템이 나온 이후 많은 제조사의 대형 승용차와 미드레인지 모델에 채택됐고, 추가 기능 때문에 로우엔드 차량에도 확산되는 추세”라고 말했다.

미국에서 서라운드 뷰 기술은 2017년부터 시장의 모든 신차에 요구되는 리어 뷰 시스템과 관련돼 큰 잠재력을 가지고 있다.
백업 어시스트는 후방 카메라 이외에 어떠한 구성요소 없이 사용될 수 있어 차량 기능으로서 추가적인 부가가치를 제공할 수 있다.
콘티넨탈은 주차와 차량 조작 시 차량 측면의 물체와의 충돌을 방지하기 위한 주차 보조 및 자동주차 기술 개발을 진행하고 있다. 특히 중요한 것은 이러한 충돌로 인한 차량 조수석 쪽 손상은 보험사의 손해배상액 중 상당 부분을 차지한다는 점이다.

현재 미국, 유럽, 아시아, 특히 일본에서 서라운드 뷰 수요가 높다. 1세대 시스템은 차량 주변의 가시성을 개선한 정도였지만, 2세대와 3세대 시스템은 더 높은 해상도로 가시성을 향상시켜 운전자가 “더 많이 볼 수 있고” 탐지 및 안내 기능도 추가되고 있다. 서라운드 뷰는 일부 지역, 예를 들어 일본과 미국의 경우 법에 의해 시장 적용이 촉진되고 있다. 미국은 필수인 리어 뷰를 서라운드 뷰와 함께 제공할 수 있고, 다른 특정 지역은 특정 기능에 대해 강한 수요가 나타나고 있다. 예를 들어 유럽에서는 주차 제약 때문에 자동 주차가 중요하고 미국에서는 트레일러를 견인하는 것이 중요하다.

콘티넨탈의 관계자는 “카 메이커들은 특정 기능에 더 높은 가격을 매길 수 있고 안전 기능을 하나로 묶을 수 있다는 것을 알게 됐고, 이로 인해 제조사들은 점점 더 많은 플랫폼에 서라운드 뷰를 제공할 수 있게 됐다”고 말했다.
머지않아 자동화된 기능, 그리고 언젠가는 자율주행 자동차를 볼 수 있을 것이다.

이것이 실현되려면 다양한 센서 데이터가 융합돼야만 한다. 서라운드 뷰 시스템은 이러한 차량의 효율성에 중요한 기여를 하며, 그 기술의 채택은 크게 증가할 것이다. 서라운드 뷰는 또한 특정 시나리오에서 신차안전도평가제도(NCAP)의 포인트를 높이는데 효율적으로 사용될 수 있다.

AEM_Automotive Electronics Magazine