KR0125964B1 - 비디오 카메라를 이용한 차량충돌 방지 장치 및 방법 - Google Patents

비디오 카메라를 이용한 차량충돌 방지 장치 및 방법

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KR0125964B1 KR1019940015298A KR19940015298A KR0125964B1 KR 0125964 B1 KR0125964 B1 KR 0125964B1 KR 1019940015298 A KR1019940015298 A KR 1019940015298A KR 19940015298 A KR19940015298 A KR 19940015298A KR 0125964 B1 KR0125964 B1 KR 0125964B1
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Abstract

본 발명은 자동차 전면에 장착한 2개의 비디오 카메라에서 선행차의 영상 이미지를 얻고, 좌, 우측 2개의 카메라에서 발생하는 위치의 차이를 분석하여 선행차와 자차와의 거리를 구하여서, 위험 상황시 경보를 해주거나 자동으로 제동을 해주고 필요시에는 가속을 하는 비디오 카메라를 이용한 차량 충돌 방지 장치 및 방법 관한 것으로, 차량의 전면의 좌, 우측에 2개의 비디오 카메라를 설치하고 선행차를 촬영하여 정보를 얻는 비디오 카메라부(10)와, 상기 비디오 카메라부(10)에서 얻은 선행차의 영상신호 정보를 농도 변환하고 바이너리표시 하여 윤곽선을 구하는 화상 처리부(20)와, 상기 화상 처리부(20)에서 얻은 도로상에 있는 물체의 이미지를 입력받아 이미지의 특정 부분을 선택한 후 양쪽의 카메라에 나타난 특정부분 이미지의 위치를 각도로 변환하여 자차와의 거리를 구한 다음 그 결과에 따라 감/가속부(40, 50) 또는 경보장치(60)로 출력하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)의 출력에 따라 자차의 /감/가속 또는 경보를 행하는 감속부(40), 가속부(50), 및 경보장치(60)를 포함하여 구성한 것을 특징하여, 자동차 전면에 장착한 2개의 비디오 카메라에서 선행차의 영상 이미지를 얻고, 좌, 우측 2개의 카메라에서 발생하는 위치의 차이를 분석하여 선행차와 자차와의 거리를 구하여서, 위험 상황시 경보를 해주거나 자동으로 제동을 해주고 필요시에는 가속을 하여 주므로, 자동차 사고의 예방 효과가 있으며, 미래의 자동 조정 장치의 기초 기술이 된다.

Description

비디오 카메라를 이용한 차량충돌 방지 및 방법
제1도는 본 발명의 전체 구성도.
제2도는 본 발명의 화상 처리부의 상세 구성도.
제3 (a)도는 본 발명의 좌, 우측 카메라와 선행차와의 관계를 나타내는 도식도,(b)도는 본 발명의 좌측 카메라에 나타난 선행차의 이미지 구성도,(c)도는 본 발명의 우측 카메라에 나타난 선행차의 이미지 구성도.
제4도는 본 발명의 동작 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 비디오 카메라 20 : 화상 처리부
21 : 농도 변환부 22 : 바이너리표시부
23 : 윤곽선 인식부 30 : 제어부
40 : 감속부 50 : 가속부
60 : 경보부
본 발명은 비디오 카메라를 이용한 차량충돌 방지 장치 및 방법에 관한 것으로, 자동차 전면에 장착한 2개의 비디오 카메라에서 선행차의 영상 이미지를 얻고, 좌, 우측 2개의 카메라에서 발생하는 위치의 차이를 분석하여 선행차와 자차와의 거리를 구하여서, 위험 상황시 경보를 해주거나 자동으로 제동을 해주고 필요시에는 가속을 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차에 있어서 사고는 운전자 및 탑승자의 생명과 직접적인 연관이 있으므로 자동차의 편리성 이면에 자동차 사고는 심각한 사회 문제로 존재한다. 따라서 자동차의 증가로 인한 자동차 사고의 증가에 따라 사고에 대비한 각종 안전 장비 들이 개발되고 있는데 현재까지 개발된 장비들은 사고 발생시에 인명을 구하는데 목적을 두고 있기 때문에 사고 발생시 위험 정도는 감소할 수 있지만 사고를 예방할 수는 없는 문제점이 있었다.
이와같은 문제점을 해결 하고자 하는 본 발명은 차량 전면의 좌, 우측에 장착한 2개의 비디오 카메라와, 이 비디오 카메라에서 얻은 선행차의 정보를 화상 처리 하는 화상 처리부와, 상기 화상 처리부에서 얻은 도로상에 있는 물체(예를 들어 각종 차량등)의 이미지를 입력받아 이를 분석하여 가/감속부 또는 경보장치로 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 출력에 따라 구동되는 감속부, 가속부, 및 경보장치를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명의 전체 구성도로, 본 발명은 차량의 전면의 좌, 우측에 2개의 비디오 카메라를 설치하고 선행차를 촬영하여 정보를 얻는 비디오 카메라부(10)와, 상기 비디오 카메라부(10)에서 얻은 선행차의 영상신호 정보를 농도 변환하고 바이너리표시 하여 윤곽선을 구하는 화상 처리부(20)와, 상기 화상 처리부(20)에서 얻은 도로상에 있는 물체의 이미지를 입력받아 이미지의 특정 부분을 선택한후 양쪽의 카메라에 나타난 특정부분 이미지의 위치를 각도로 변환하여 자차와의 거리를 구한 다음 그 결과에 따라 감/가속부(40, 50) 또는 경보장치(60)로 출력하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)의 출력에 따라 자차의 /감/가속 또는 경보를 행하는 감속부(40), 가속부(50), 및 경보장치(60)로 구성된다.
제2도는 본 발명의 화상 처리부의 상세 구성도로, 상기 화상 처리부(20)는 상기 비디오 카메라부(10)에서 들어오는 영상 신호에 화상 농도가 기상 조건이나 주위 물체에 영향등으로 변화되어 일정치 않아서, 이를 막바로 디지탈 데이타인 0, 1로 변환할 경우에는 화상이 너무 흐리거나 진해져서 분석을 할 수가 없으므로, 이를 막기 위해 화면의 농도를 일정하게 유지하는 농도 변환부(21)와; 상기 농도 변환부(21)에서 화상의 화소수가 일정하게 되면, 화상의 데이타를 0과 1이 되도록 표현하여 처리되는 시간을 줄이고 화상의 디지탈 처리가 가능하게 하는 바이너리 표시부(22); 및 이 2치 화상을 이용하여 모든 흑 영역에 대하여 백 영역과의 사이의 윤곽선을 구하는(여기에서 선행차의 모든 윤곽선을 구하게 되면 데이타의 처리가 많아지는 단점이 있으므로, 자차의 전면에 있는 선행차를 파악하는 것이기 때문에 가로축의 중앙을 기준으로 형성되어 있는 폐곡선에 대한 윤곽선만을 구한다.) 윤곽선 인식부(23)로 구성된다.
제1도 및 제2도와 같이 구성한 본 발명은 도로상에 있는 물체의 이미지를 추출하여 차간 거리를 계산하고, 이 계산된 거리가 위험 거리 영역일 경우 경보장치(60)를 구동하고, 감속 거리 영역이면 감속부(40)를, 가속 거리 영역이면 가속부(50)를 구동하여 차량의 충돌을 방지하고 미래 자동 운행 장치의 기초 기술로 사용할 수 있다.
또한 제3 (a)도는 본 발명의 좌, 우측 카메라와 선행차와의 관계를 나타내는 도식도이며, (b)도는 본 발명의 좌측 카메라에 나타난 선행차의 이미지 구성도이고, (c)도는 본 발명의 우측 카메라에 나타난 선행차의 이미지 구성도로서, 구체적으로 제3 (a)도 내지 (c)도를 참조하여 차간 거리의 계산 원리를 설명하면 다음과 같다.
먼저 제3 (b)도 및 (c)도와 같이 윤곽선에 의하여 선행 자동차를 인식하면 선행 자동차의 특정 포인트(P)를 거리 계산의 기준점으로 설정하되, 이 특정 포인트(P)는 좌, 우측 2대의 카메라 모두에 나타난 지점으로 정한다. 여기에서 좌측 카메라(11)와 화면(11-1)에 나타난 선행차(70)의 윤곽선은 우측으로 치우쳐 있고 우측 카메라(12)의 화면(12-1)에 나타난 선행차(70)의 윤곽선은 좌측으로 치우쳐 있으며, 이 경우에 제3 (A)도와 같이 좌측 카메라(11)의 우측 이미지 한계선(R1)은 고유한 자차의 카메라 특성에 따르는 값으로 한계선이 이루는 각도(θ1)는 일정한 상수임을 알수 있는데, 이 상수값(θ1)을 이용하여 선행차(70)의 특정 포인트(P)와 자차의 좌측 카메라(11)가 이루는 각(θ3)을 아래와 같이 구할 수 있다.
tan(θ1) = X2 / h 이므로, h = X2 / tan(θ1)이고,
tan(θ2) = X1 / h 이므로, θ2 = tan-1(X1tan(θ1)/X2)가 되고, 따라서 이 특정 포인트(P)가 자차의 좌측 카메라(11)와 이루는 각(θ3)은, θ3 = 90 - θ2가 된다.
즉, 본 발명에서 좌, 우측 2대의 카메라 모두 상기와 동일한 방법으로 좌, 우측 카메라(11, 12)와 특정 포인트(P)가 이루는 각(θ3, θ4)을 구할 수 있으므로, 다음과 같은 수식이 성립한다.
sinθ3 = h/k2 이고 sinθ4 = h/k1 이므로,
k2sinθ3 = k1sinθ4 이다.
또한,
k3 / sin(180 - θ3 - θ4) = k1 / sinθ3 = k2 / sinθ4 이므로,
k2 = k3 / sin(180 - θ3 - θ4) × sinθ4 가 된다.
상기한 식(1)을 이용하여 자차와 선행차와의 거리 (h)를 구하면,
h2= (k2)2- a2
= (k2)2- (k2)2cos2θ3
(k2)2(1-cos2θ3) 이 되며,
상기 식(2)에 식(1)을 대입하면,
h2= (k3 / sin(180 - θ3 - θ4))2× sin2θ3 ×sin2θ4 가 되고, 결과적으로 자차와 선행차와의 거리(h)는,
h = (k3 × sinθ3 × sinθ4) / sin(180 - θ3 - θ4))가 된다.
상기한 식(3)에서 k3는 좌측카메라(11)와 우측카메라(12)와의 거리이고, θ3 및 θ4는 좌, 우측 카메라(11, 12)와 특정 포인트(P)가 이루는 각으로서 상수 값 이므로, 상기 식(3)을 이용하여 자차와 선행차와의 차간거리(h)를 구할 수 있다.
그리고 상기와 같이 구한 차간 거리를,
위험거리영역 = 0 ∼ 위험거리
감속거리영역 = 위험거리 ∼ 안전거리
감속가능영역 = 안전거리 상한 ∼ 무한대와 같이 구분하여 차간거리(h)의 영역에 의한 제어부의 제어에 따라 자차의 감/가속 또는 경보를 행하도록 한다.
제4도는 본 발명의 동작 순서도로, 초기 상태에서 먼저 좌, 우측 카메라를 이용하여 선행차의 이미지를 취득하는 제1단계(S1)와 ; 상기 제1단계(S1)에서 취득한 선행차의 이미지에서 좌, 우측 카메라에 공통적으로 존재하는 특정 포인트를 설정하는 제2단계(S2)와 ; 제2단계(S2)수행후, 특정 포인트를 기준으로 거리를 산출하는 제3단계(S3)와 ; 제3단계 수행후, 산출된 거리가 가속 가능 영역인가를 검사하는 제4단계(S4)와 ; 제4단계(S4) 수행후 가속 가능 영역으로 판단되면 가속장치를 구동하는 제5단계(S5)와 ; 상기 제4단계(S4) 수행후, 가속 가능 영역이 아니라고 판단되면 감속 거리 영역인가를 검사하여, 만일 감속 거리 영역이 아니면 처음으로 돌아가는 제6단계(S6)와 ; 제6단계(S6) 수행후, 감속영역인 경우에 감속장치를 구동하는 제7단계(S7)와 ; 제7단계(S7) 수행후, 위험 거리 영역인가를 검사하여, 아니라고 판단되면 다시 처음으로 돌아가는 제8단계(S8)와 ; 그리고 제8단계(S8) 수행후, 위험거리 영역으로 판단되면 경보 장치를 구동하고 다시 초기의 상태로 돌아가는 제9단계(S9)로 구성되어 순차 동작한다.
이상과 같이 본 발명은 자동차 전면에 장착한 2개의 비디오 카메라에서 선행차의 영상 이미지를 얻고, 좌, 우측 2개의 카메라에서 발생하는 위치의 차이를 분석하여 선행차와 자차와의 거리를 구하여서, 위험 상황시 경보를 해주거나 자동으로 제동을 해주고 필요시에는 가속을 하여 주므로, 자동차 사고의 예방 효과가 있으며, 미래의 자동 조정 장치의 기초 기술이 된다.

Claims (2)

  1. 차량의 전면 좌, 우측에 설치한 2개의 비디오 카메라로 선행차를 촬영하여 영상신호 정보를 얻는 비디오 카메라부(10)와; 상기 비디오 카메라부(10)의 신호출력단에 접속되어, 상기 비디오 카메라부(10)에서 출력되는 선행차의 영상 신호 정보의 화면 농도를 일정하게 유지하는 농도변환부(21)와, 상기 농도변환부(21)에서 화상의 화소수가 일정하게 되면, 화상의 데이타를 0과 1이 되도록 표현하는 바이너리표시부(22)와, 상기 바이너리표시부(22)에서 구한 2개의 비디오 화상을 이용하여 모든 흑 영역에 대한 백 영역사이의 윤곽선을 구하는 윤곽선인식부(23)로 이루어진 화상처리부(20)와; 상기 화상처리부(20)의 신호출력단에 접속되어, 상기 화상처리부(20)에서 얻은 물체의 이미지를 입력받아 이미지의 특정 부분을 선택한 후 양쪽의 카메라에 나타난 특정부분 이미지의 위치를 각도로 변환하여 자차와의 거리를 구하고, 그에 대한 제어신호를 출력하는 제어부(30)와; 상기 제어부(30)의 신호출력단에 접속되어, 상기 제어부(30)에서 출력되는 감속 제어신호를 입력받아 자차의 속도를 감속하는 감속부(40)와; 상기 제어부(30)의 신호출력단에 접속되어, 상기 제어부(30)에서 출력되는 가속 제어신호를 입력받아 자차의 속도를 가속하는 가속부(50)와; 상기 제어부(30)의 신호출력단에 접속되어, 상기 제어부(30)에서 출력되는 경보 신호에 의해 경보장치가 구동되는 경보부(60)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 비디오 카메라를 이용한 차량충돌 방지 장치.
  2. 초기 상태에서 좌, 우측 카메라를 이용하여 선행차의 이미지를 취득하는 제1단계(S1)와; 상기 제1단계(S1)를 수행한후, 상기 제1단계(S1)에서 취득한 이미지중 좌, 우측 카메라에 공통적으로 존재하는 특정 포인트를 설정하는 제2단계(S2)와; 상기 제2단계(S2)를 수행한 후, 상기 제2단계(S2)에서 설정한 특정 포인트를 기준으로 선행차와 자차간의 거리를 산출하는 제3단계(S3)와; 상기 제3단계(S3)를 수행한 후, 상기 제3단계에서 산출된 거리가 가속 가능 영역인가를 판단하는 제4단계(S4)와; 상기 제4단계(S4)를 수행한후, 가속 가능 영역인 경우, 가속장치를 구동하는 제5단계(S5)와; 상기 제4단계(S4)를 수행한후, 가속 가능 영역이 아닌 경우, 감속 거리 영역인가를 판단하여 감속 거리 영역이 아니면 처음으로 돌아가는 제6단계(S6)와; 상기 제6단계(S6)를 수행한후, 감속 영역인 경우, 감속장치를 구동하는 제7단계(S7)와; 상기 제7단계(S7)를 수행한후, 위험거리 영역인가를 판단하여 위험영역이 아닌 경우 다시 처음으로 돌아가는 제8단계(S8)와; 상기 제8단계(S8)를 수행한후, 위험거리 영역으로 판단되면 경보장치를 구동하고 다시 초기의 상태로 돌아가는 제9단계(S9)로 이루어져 순차 동작함을 특징으로 하는 비디오 카메라를 이용한 차량충돌 방지방법.
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