완전한 자율주행차 시대를 여는 이미징 레이더와 카메라 센서의 퓨전
자율주행 기술은 현대 사회에서 가장 혁신적인 기술 중 하나로 꼽힌다. 자율주행 시장의 속도가 빠르게 성장하면서, 그에 따른 사회적, 경제적 영향력도 커지고 있다. 초기의 자율주행 기술은 주로 레벨 2-3에 중점을 둔 반자율주행 기술이었으나 현재는 완전한 자율주행을 목표로 하는 레벨 4-5의 연구가 확대되고 있다.
자율주행을 차를 실제로 사용화하기 위해서는 차량이 주변환경을 정확히 인식하고 이해할 수 있어야 하는 것이 필수인데, 이를 위해 주로 카메라, 레이더, 라이다 센서가 활용되고있다.
오늘날 안정성을 위해 3가지 센서를 모두 쓰고 있는 설계가 많지만, 실질적으로는 이미징 레이더와 카메라 시스템의 센서 퓨전만으로 복잡한 도로 상황에서 정확하고 정밀한 감지가 가능하다.
카메라 센서의 장점 및 한계
장점
- 초고해상도 이미지: 카메라는 도로, 표지판, 신호등 색상 등 환경의 세부 정보를 고해상도로 캡처할 수 있다.
- 비용 효율성: 카메라 센서는 가장 비용 효율적인 센서로 현재 후진 카메라나 차선 감지 지원 등 같은 기능을 제공하기 위해 이미 많은 차량에 탑재되어있다.
한계
- 악천후에 취약: 안개, 폭우, 눈, 암흑 속에서 카메라는 감지 성능이 매우 떨어진다. 야간 작업을 지원하기 위해 적회선 조명을 통합하기도 하지만 카메라 센서 자체는 악천우에서 한계가 있다.
- 실시간 성능 저하: 카메라는 알고리즘을 통해 거리를 추정할 수는 있지만, 타 센서에 비해 실시간으로 정확한 거리를 감지하기 어렵다.
이미징 레이더의 장점
- 악천후에 강함: 카메라와 라이다 센서에 비해 레이더는 악천후에서 가장 큰 장점을 가지고 있다. 높은 물체 투과율로 심한 비, 안개, 눈, 암흑 속에서도 안정적으로 주변 환경을 감지한다.
- 정확한 거리 및 속도 데이터: 이미징 레이더는 기존 레이더의 한계를 뛰어넘는 최첨단 기술로 밀도 높은 포인트 클라우드를 제공하여 주변환경에 대한 더 풍부한 감지 정보를 제공한다.
- 카메라 데이터 검증: 레이더는 카메라 데이터를 검증하고 보완하여 물체 감지와 추적 정확도를 향상시킬 수 있다.
그렇다면 왜 두 센서의 퓨전이 자율주행 시대를 앞당길 수 있는것일까?
- REDUNDANCY - 이중설계를 통한 안전성: 자율주행은 안전을 보장해야하는 만큼 한 센서에 문제가 발생하더라도 다른 센서가 보완하여 지속적이고 안정적인 운행을 실행할 수 있다.
- HOLISTIC DATA - 종합적인 데이터 수집: 카메라는 시각적인 세부 정보를 잘 캡처하지만, 레이더는 특히 환경적 어려운 조건에서 거리 및 속도를 측정하는 데 뛰어나다. 이들의 결합된 데이터는 주변환경을 통합적으로 볼 수 있게 해준다.
- DECISION MAKING - 향상된 의사 결정: 두 센서의 데이터를 교차 참조함으로써 오류를 최소화하고 더 안전한 자율주행 결정을 지원한다.
- EXISTING INFRASTRUCTURE - 기존 인프라 활용: 카메라 시스템은 이미 많은 차량에 탑재되어 있는 만큼 이미징 레이더 시스템의 통합을 통해 효율성을 극대화시킬 수 있다.
"자율주행에서의 센서퓨전은 단순히 겹치는 기능을 제공하는 것처럼 보일 수 있지만, 사실은 보완적인 센서 데이터를 제공하여 통합된 주변환경 표현을 생성한다"
센서퓨전의 미래
현재의 센서퓨전은 각 센서의 최적 데이터 출력 후 병합하는 하이레벨퓨전(high level fusion)에 초첨을 맞추고 있다. 하지만 추후에는 카메라와 이미징 레이더의 초기 데이터를 융합시키는 로레벨퓨전(low level fusion)으로 발전하여 사전 프로세싱 단계를 축소할 수 있을 것이다.
라이다의 경우에는 고해상도 데이터를 통한 정밀성을 제공하지만 카메라와 마찬가지로 날씨의 영향을 받으며 악천후에서 최적으로 작동하지 않게 된다. 이러한 이유로 이미징 레이더와 카메라의 센서퓨전이 주목받고 있으며 완전한 자율주행을 위한 최적의 센서 조합으로 꼽히고 있다.
기술의 발전에 따라 이미징 레이더와 카메라 센서의 퓨전은 자율주행의 환경 인식 능력을 향상시키는 중요한 역할을 하고 있으며, 이러한 퓨전은 레벨 4-5 자율주행을 위한 성능과 안정성을 결정짓는 핵심 기술이 될 것이다.