KR0154035B1

KR0154035B1 - 자동차 주행차선의 굽은 정도 판단장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR0154035B1
Application number: KR1019930031246A
Authority: KR
Inventors: 서재영
Original assignee: 전성원; 현대자동차주식회사
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1998-10-15
Also published as: KR950017509A

Abstract

일반 도로에 마킹되어 있는 차선을 인식하여 자동차의 주행도로를 이탈하지 않고 자동차의 차선을 따라 정상적인 주행동작이 이루어질 수 있도록 하여 자동차의 주행차선의 굽은정도 판단장치 및 그 방법을 제공하기 위하여, 일반 도로에 마킹되어 있는 차선을 인식하여 자동차의 주행도로를 이탈하지 않고 자동차의 차선을 따라 정상적인 주행동작이 이루어질 수 있도록 하여 자동차 주행차선의 굽은정도 판단장치 및 그 방법을 제공하기 위하여, 자동차의 전방상태를 촬영하여 해당 영상 데이타를 출력하는 영상 인식수단과; 상기 영상인식 수단에서 인가되는 데이타를 한 프레임당 판독하여, 설정된 해당 크기로 구역을 분할하고, 차선에 해당하는 데이타만을 분리해 내어, 자동차 차선의 굽은 정도를 산출하여, 산출된 굽은 정도에 해당하는 제어신호를 출력하는 동작 제어수단과; 상기 동장 제어수단과 연결되어, 동작 제어수단에서 인가되는 제어신호에 따라 조향각도와 조향방향이 결정되어 동작하는 조향장치로 이루어져 있다.

Description

자동차 주행차선의 굽은 정도 판단장치 및 그 방법

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차 주행차선의 굽은정도 판단장치의 블럭도.

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차 주행차선의 굽은정도 판단방법의 동작 순서도.

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차 주행차선을 나타내는 영상 데이타의 모형도이다.

이 발명은 자동차 주행차선의 굽은 정도 판단장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히, 무인 자동차에서 자동차의 주행도로의 상태를 판단하여 안전한 주행동작이 이루어질 수 있도록 하는 자동차 주행차선의 굽은 정도 판단장치 및 그 방법에 관한 것이다.

하나의 자동차를 새롭게 개발할 때 차량의 내구성을 평가하기 위하여 일반도로에 비해 가혹한 도로에서 내구성 시험 주행을 하게 된다. 그러므로 자동차의 내구성이나 자동차의 실차성능이 확인된 안전한 자동차를 개발할 수 있도록 한다.

그러나 일반적으로 시험용 자동차를 주행시험을 하기 위하여 종래에는 운전자가 직접 극악한 도로에서 시험운전을 하고, 주행상태나 운전상태에 따라 가변되는 시험값의 변화를 체크해야 한다.

그러므로 자동차 시험을 위한 운전자와 탑승자의 안전이 매우 위험하고, 또 탑승자의 안전때문에 강도높은 시험을 수행할 수 없어 매우 극한 상황에서의 자동차의 내구력을 정확히 시험할 수 없으므로 자동차의 상태변화를 정확하게 체크할 수 없고, 가혹한 운전조건에서의 자동차의 상태변화를 정확히 시험할 수 없으므로 만족할 만한 차량 시험을 할 수 없다.

따라서 상기와 같이 자동차 성능시험을 하기 위해 시험용 자동차를 직접 시험자가 운전할 때 발생하는 문제를 해결하기 위하여 무인으로 주행동작이 이루어질 수 있도록 하여 자동차의 주행시험을 실행할 수 있도록 하였다.

그러나 종래의 무인 자동차 주행방법은 주행도로에 장착되어 있는 자력선에 발생하는 자기장의 변화를 감지하여 자력선을 따라 주행동작이 이루어질 수 있도록 하였다.

따라서 무인 자동차의 주행동작을 위해 특별한 주행 시험장이 설계되어야 하므로 막대한 시설비용이 투자되고, 막대한 시설비용의 문제로 여러 조건의 주행 시험장을 설계할 수 없으므로 자동차의 내구성을 시험하는데 한계에 부딪히게 되는 문제점이 발생한다.

그러므로 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일반 도로에 마킹(marking)되어 있는 차선을 인식하여 자동차의 주행도로를 이탈하지 않고 자동차의 차선을 따라 정상적인 주행동작이 이루어질 수 있도록 하여 자동차 주행차선의 굽은정도 판단장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은, 자동차의 전방상태를 촬영하여 해당 영상 데이타를 출력하는 영상 인식수단과;

상기 영상인식 수단에서 인가되는 데이타를 한 프레임당 판독하여, 설정된 해당 크기로 구역을 분할하고, 차선에 해당되는 데이타만을 분리해 내어, 자동차 차선의 굽은 정도를 산출하여, 산출된 굽은 정도에 해당하는 제어신호를 출력하는 동작 제어수단과;

상기 동장 제어수단과 연결되어, 동작 제어수단에서 인가되는 제어신호에 따라 조향각도와 조향방향이 결정되어 동작하는 조향장치로 이루어져 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 또다른 구성은, 영상인식 수단에서 인가되는 데이타를 한 프레임당 판독하는 단계와; 판독된 영상 데이타를 설정된 해당 크기로 구역을 분할하고, 해당 구역에 존재하는 영상 데이타는 제거하는 단계와; 자동차의 차선에 해당하는 데이타 값을 갖는 영상 데이타 중에서, 연속적으로 분포되어 있는 영상 데이타에는 같은 값을 라벨링하여, 각 분포 영역을 판단하고, 판단된 분포 영역중에서 면적이 설정 면적 이상인 영역을 차선 데이타가 분포되어 있는 영역으로 판단하는 단계와; 해당 영역의 영상 데이타중에서 가장 먼 거리에 존재하는 두 점(a, b)을 연결한 직선을 산출하여, 산출된 직선에 의해 해당 영역(A, B)을 분리하는 단계와; 각 분리된 영역(A, B)에서 수직방향으로 가장 먼거리에 존재하는 점(c, d)을 산출하여, 산출된 점에 수직방향에 대해 산출된 각도에 존재하는 점(c', d')을 산출하는 단계와; 각 분리된 영역에서 산출된 각 점(a, b, c, d, c', d')을 순차적으로 연결한 직선에 따라 각 분리 영역(A, B)에 해당하는 차선의 굽은정도를 산출하는 단계와; 각 영역에 산출된 굽은 정도의 평균치를 산출하여 주행도로의 차선에 해당하는 굽은 정도를 산출하여 해당하는 제어신호를 출력하는 단계로 이루어져 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 이 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 제1도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차 주행차선의 굽은정도 판단장치의 블럭도, 제2도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차 주행차선의 굽은정도 판단방법의 동작 순서도, 제3도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차 주행차선을 나타내는 영상 데이타의 모형도이다.

제1도를 참고로 하여 이 발명의 구성을 살펴보면, 자동차의 전방상태를 촬영하여 해당 영상 데이타를 출력하는 CCD카메라(Charge Coupled Device Camera,11)와, 상기 CCD카메라(11)에서 인가되는 영상 데이타를 저장한 후, 해당 데이타를 처리하여 주행 도로의 차선에 따라 주행동작이 이루어질 수 있도록 하는 제어신호를 출력하고, 주행상태에 따른 데이타를 출력하는 동작제어부(2)와, 상기 동작 제어부(2)와 연결되어 인가되는 제어신호에 따라 자동차의 주행동작을 제어하는 조향장치(3)와, 상기 동작 제어부(2)와 연결되어 인가되는 영상 데이타를 출력하여 현재 자동차의 주행상태를 확인할 수 있도록 하는 정보 표시장치(4)로 이루어져 있다.

상기와 같이 이루어져 있는 이 발명의 동작은 다음과 같다.

먼저, 동작 제어부(2)의 동작이 시작되면(S10), 동작 제어부(2)는 CCD카메라(11)에서 인가되는 한 프레임(frame)에 해당하는 영상 데이타를 판독하여(S20), 내부 버퍼(buffer)에 입력한다.

그리고 동작 제어부(2)의 내부 버퍼로 입력된 한 프레임의 영상 데이타를 이미 설정된 크기의 구역으로 분할하여(S30), 인가되는 영상 데이타를 처리할 수 있도록 한다.

상기와 같이 각 설정된 크기로 한 프레임의 영상 데이타가 분할되면, 동작 제어부(2)는 자동차 주행도로에 마킹되어 있는 차선을 판단하는데 불필요한 영상 데이타를 제거하기 위한 해당 크기로 분할되어 있는 구역 중에서 이미 설정된 구역에 해당하는 영상 데이타는 주행 차선을 판단하기 위한 영상 데이타 처리동작을 실행하지 않고 제거시켜, 불필요한 영상 데이타를 처리하는데 소요되는 시간을 현저히 감소시킬 수 있도록 한다.

그러므로 상기와 같이 설정된 구역에 존재하는 영상 데이타가 추출되면, 동작 제어부(2)는 이미 설정되어 있는 자동차의 차선에 해당하는 영상 데이타 값과 인가되는 영상 데이타 값을 비교하여, 인가되는 영상 데이타의 값이 설정된 오차범위안에 존재하는 영상 데이타만을 라벨링하여(S40) 차선에 해당하는 영역을 산출할 수 있도록 한다.

이때 라벨링되는 값을 이미 라벨링된 영상 데이타와 연속적으로 연결되는 영상 데이타들은 연속되어 있는 영상 데이타와 동일한 값으로 라벨링될 수 있도록 한다.

그러므로 먼저, 차선과 같은 영상 데이타 값을 갖는 영상 데이타만을 선별한 후, 영상 데이타의 분포상태에 따라 서로 연속적으로 연결되어 있는 영상 데이타와는 동일한 값으로 라벨링하고 연속적으로 위치하지 않는 영상 데이타는 다른 값을 라벨링될 수 있도록하여, 각 설정된 영역의 범위가 설정값 이상에 해당하는 영역에 존재하는 영상 데이타를 차선에 해당하는 데이타로 판단한다(S50).

즉, 제3도와 같이 연속적으로 이루어져 있는 차선에 해당하는 영상 데이타만을 분리하여 정확한 차선의 형태를 판단할 수 있도록 한다.

상기와 같은 동작을 통해 차선에 해당하는 영상 데이타가 존재하는 영역이 설정되면, CCD카메라(11)에서 인가되는 한 프레임의 영상 데이타중에서 차선에 해당하는 데이타를 판단하기 위해, 동작 제어부(2)는 이미 전단계에서 산출된 차선에 해당하는 영상 데이타가 존재하는 영역에 해당하는 영상 데이타만을 처리하여 차선의 굽은 정도를 산출할 수 있도록 되어 있다.

따라서 분리된 영상 데이타 중에서 가장 멀리 있는 두개의 점(a, b)을 연결하는 직선을 산출하고(S60), 해당하는 두점(a, b)을 서로 연결한 직선()을 중심으로 하는 두개의 부분(A, B)으로 이원화시킨다(S70).

그리고 분리된 영상데이타 중에서 가장 멀리 있는 두개의 영상 데이타(a, b)를 연결한 직선()상에서 수직방향으로 가장 멀리 존재하는 점(c, d)을 각 이원화된 부분(A, B)에서 각각 판단하여(S80), 상기 산출된 수직선과 직선()에 대한 오른쪽으로 45°(-45°)방향에 존재하는 영상데이타(c', d')를 산출한다(S100).

따라서 상기와 같이 산출된 영상 데이타의 각 점(a, b, c, c', d, d')을 잇는 선을 이용하여 하기 (1)과 (2)식에 따라 A면과 B면의 굽은 정도(slope A, slope B)를 산출한다(S110).

slope A=

/ 2 ---------- (1)

slope A=

/2 ----------- (2)

여기에서,: c점과 c'점을 연결한 직선거리.

: c'점과 d점을 연결한 직선거리.

: a점과 d'점을 연결한 직선거리.

: d'점과 d점을 연결한 직선거리이다.

상기와 같은 식(1, 2)에 따라 각 이원화된 부분(A, B)에 대한 굽은 정도(slope A, slope B)가 산출되면, 산출된 굽은 정도(slope A, slope B)의 평균값을 산출하여, 주행도로에 마킹된 차선에 대한 전체적인 굽은 정도(slope)를 산출하고(S120) 해당하는 제어신호로 디코딩(decoding)하여 조향장치(3)와 정보 표시장치(4)로 출력한다.

그러므로 차선의 굽은 정도에 해당하는 제어신호가 조향장치(3)로 인가되어, 상기 조향장치(3)는 인가되는 제어신호에 따라 조향방향과 각도가 조정되어 안전한 주행동작이 이루어질 수 있도록 하고, 무인 자동차의 주행상태를 모니터 등을 이용한 정보 표시장치(4)를 통해 확인할 수 있도록 하여 정상적인 주행동작이 이루어지는지를 시험자가 판단할 수 있도록 한다.

따라서 상기와 같이 무인 자동차의 전방에 장착되어 있는 CCD카메라를 통해 입력되는 계속적으로 입력되는 영상 데이타를 한 프레임당 상기와 같은 방법으로 처리하여 자동차 주행도로상에 마킹되어 있는 주행차선의 방향을 인식하여 자동차의 차선방향에 따라 자동차의 주행동작이 이루어질 수 있도록 한다.

그리고 한 프레임에 해당하는 영상 데이타를 설정된 크기로 분할하고, 차선에 해당하는 데이타가 존재하지 않은 부분의 해당 영상 데이타를 제거하여 처리 데이타의 양을 현저히 감소시키므로 데이타의 처리속도를 향상시킬 수 있고, 내부 메모리의 용량도 줄일 수 있다.

Claims

자동차의 전방상태를 촬영하여 해당 영상 데이타를 출력하는 영상 인식수단과; 상기 영상인식 수단에서 인가되는 데이타를 한 프레임당 판독하여, 설정된 해당 크기로 구역을 분할하고, 차선에 해당하는 데이타만을 분리해 내어, 자동차 차선의 굽은 정도를 산출하여, 산출된 굽은 정도에 해당하는 제어신호를 출력하는 동작 제어수단과; 상기 동작 제어수단과 연결되어, 동작 제어수단에서 인가되는 제어신호에 따라 조향각도와 조향방향이 결정되어 동작하는 조향장치로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 자동차 주행차선의 굽은정도 판단장치.
제1항에 있어서, 상기 영상인식 수단은 CCD카메라를 이용하는 것을 특징으로 하는 자동차 주행차선의 굽은정도 판단장치.
영상인식 수단에서 인가되는 데이타를 한 프레임당 판독하는 단계와; 판독된 영상 데이타를 설정된 해당 크기로 구역을 분할하고, 해당 구역에 존재하는 영상 데이타는 제거하는 단계와; 자동차의 차선에 해당하는 데이타 값을 갖는 영상 데이타 중에서, 연속적으로 분포되어 있는 영상 데이타에는 같은 값을 라벨링하여, 각 분포 영역을 판단하고, 판단된 분포 영역중에서 면적이 설정 면적 이상인 영역을 차선 데이타가 분포되어 있는 영역으로 판단하는 단계와; 해당 영역의 영상 데이타중에서 가장 먼 거리에 존재하는 두 점(a, b)을 연결한 직선을 산출하여, 산출된 직선에 의해 해당 영역(A, B)을 분리하는 단계와; 각 분리된 영역(A, B)에서 수직방향으로 가장 먼거리에 존재하는 점(c, d)을 산출하여, 산출된 점에 수직방향에 대해 산출된 각도에 존재하는 점(c', d')을 산출하는 단계와; 각 분리된 영역에서 산출된 각 점(a, b, c, d, c', d')을 순차적으로 연결한 직선에 따라 각 분리 영역(A, B)에 해당하는 차선의 굽은정도를 산출하는 단계와; 각 영역에 산출된 굽은 정도의 평균치를 산출하여 주행도로의 차선에 해당하는 굽은 정도를 산출하여 해당하는 제어신호를 출력하는 단계로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 자동차 주행차선의 굽은정도 판단방법.
제3항에 있어서, 상기 각 분리 영역(A, B)에 해당하는 차선의 굽은 정도(slope A, slope B)는, slope A=/2, slope B =/2 여기에서,: c점과 c'점을 연결한 직선거리,: c'점과 d점을 연결한 직선거리,: a점과 d'점을 연결한 직선거리,: d'점과 d점을 연결한 직선거리이다, 로 산출되는 것을 특징으로 하는 자동차 주행차선의 굽은정도 판단방법.