KR100472800B1 - 차간거리측정장치 - Google Patents

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히데오 시미즈
다이치 다니가와
아키히코 오카베
다카유키 우스다
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후지 덴키 가부시끼가이샤
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Abstract

선행 또는 후속차(13)와의 차간 거리 DV를 간단한 처리를 하여 확실히 구하고, 후차의 위험 영역에 인접 시에 후속차에 경보를 하는 것을 목적으로 한다.
렌즈(1, 2)의 결상면 상에 배치되고 각각 세로 방향이 수직 방향으로 대략 병렬 배치된 광센서 어레이(31 내지 3m, 41 내지 4m)를 포함하는 수광기(3,4)를 포함하는 거리 측정 장치(12)에 있어서, (n)개의 측정 윈도우가 m개의 각 센서 라인 상에 임의의 화소 간격으로 배치되고, 센서 라인 번호와 측정 윈도우 어드레스에 의해 좌표가 정해지는 m×n개의 점에 대한 측정 거리는 거리 신호(9)로서 거리 검출 회로(6)를 통해 검출된다. 상기 검출 결과를 사용하여 화이트 라인 추출부(7)는 (m)개의 센서 라인 중에서 노면상의 화이트 라인이 존재하는 센서 라인을 화이트 라인 정보(10)로써 검출한다. 화이트 라인 상에 존재하지 않는 센서 라인과 관련된 거리 검출 회로(6)로부터 얻은 검출 정보를 사용하여, 차량 추출부(8)는 차량의 존재를 조사하고 차간 거리와 차량의 방향의 정보(11)를 검출하고 출력한다. 후속차는 브레이크등의 점멸 등으로 경보한다.

Description

차간 거리 측정 장치
본 발명은, 세로 방향이 수직 방향으로 대략 배열된 (m)개의 광센서 어레이를 포함하고, 화소 간격으로 (n)개의 측정 윈도우가 설정된 (m)개의 광센서 어레이를 갖는 수광기를 사용하여 m×n개의 거리 정보를 얻고, 이 m×n개의 거리 정보로부터, 차량의 존재 영역을 한정하기 위해 노면의 화이트 라인의 영상을 갖는 광센서 어레이를 검출하여 차량의 존재를 확인하기 위한 간단한 처리를 행하고, 선행차(preceeding vehicle) 또는 후속차(following vehicle)까지의 차간 거리를 쉽게 구하고, 후속차까지의 차간 거리 및 원차(original vehicle)의 속도로부터 후속차의 위험한 접근을 검출하여 브레이크 등을 점멸함으로써 후속차에 경보를 하는 장치를 포함한 차간 거리 측정 장치에 관한 것이다.
도면에 있어서, 동일한 참조 번호는 동일 또는 대응 부분을 나타낸다.
종래의 차간 거리 측정 장치는 삼각 측량의 원리에 기초하여 거리를 측정하기 위해 좌우 2개의 광학계에 의해 형성된 영상을 전기적으로 비교한다.
도 24는 종래의 차간 거리 측정 장치를 도시하고 있다. 도면에서, 결상 렌즈(image-forming lens; 1, 2)는 광축 간격 B에 배치된다. 광센서 어레이들(3A 및 4A)는 예를 들면 CCD 선형 센서 어레이(linear sensor array)이고, 각각 결상 렌즈(1, 2)로부터 초점 거리(f)의 위치에 배치된다. 광센서 어레이들(3A 및 4A)은 결상 렌즈(1, 2)에 의해 각각 형성된 대상물(13')의 영상을 영상 신호(30A, 40A)로 변환하고 신호 처리부(5)에 출력한다.
신호 처리부(5)는 증폭기(51, 52)와, A/D 변환기(53, 54)와, 기억 장치(55)를 포함한다. 광센서 어레이(3A, 4A)에서의 영상 신호(30A, 40A)는 증폭기(51, 52)에 의해 증폭되고 A/D 변환기(53, 54)에 의해 디지털 데이터로 변환되고 영상 데이터(31A, 41A)로서 기억 장치(55)에 출력된다.
신호 처리부(5)의 출력 측에 배치된 거리 측정 회로(6)는, 마이크로 컴퓨터를 포함하고, 기억 장치(55)에 기억된 좌우의 영상 데이터(31A, 41A)를 비교하고 대상물(13')까지의 거리를 계산하여, 거리 신호(9)로서 결과를 출력한다.
다음에, 거리 계산 원리를 도 25를 참조하여 설명한다. 횡축 X와 종축 Y는 각 결상 렌즈(1, 2)의 중점을 사용하여 원점 0로서 설정되고 결상 위치 L1과 R1의 좌표는 각각 (-aL1-B/2,-f)과 (aR1+B/2,-f)가 된다. 여기서, aL1과 aR1은 도시된 바와 같이 광센서 어레이들(3A, 4A)상의 거리이다.
결상 렌즈(1)의 중점 OL의 좌표는 (-B/2,0)이고 결상 렌즈(2)의 중점 OL의 좌표는 (B/2,0)되어, 대상물(13')의 점 M의 좌표가 (X,Y)로 되면, 점 M에서 X축까지 연장하는 수선과 교점 N의 좌표는 (x,0)이고, 점 0에서 광센서 어레이 3A까지 연장하는 수선의 위치 LO의 좌표는 (-B/2,-f)이고, 점 OR에서 광센서 어레이 4A까지 연장하는 수선의 위치 R0의 좌표는 (B/2,-f)이다. 이 경우에, ΔMOLN이 ΔOLL1L0과 유사하고 ΔMORN이 ΔORR1RO와 유사하기 때문에, 다음 식 (1)과 (2)가 성립된다.
[식 1]
Figure pat00001
[식 2]
Figure pat00002
식 (1)과 (2)에서 다음 식 (3)을 얻을 수 있다.
[식 3]
Figure pat00003
식 (3)에 의해, 결상 위치 L1과 R1에 대해 거리 aL1과 aR1을 결정하여 대상물(13')까지의 거리 y를 계산할 수 있다.
다음에, 거리 검출 회로(6)의 동작을 상세히 설명한다. 거리 검출 회로(6)는, 도 26의 실선으로 도시된 바와 같이 좌우의 영상 데이터 3AL과 4AR을, 별도 설정된 측정 윈도우의 부분에 따라 비교하여, 영상이 일치하지 않으면 도면의 파선으로서 도시된 바와 같이 예를 들면 좌측의 영상 데이터 3AL을 우측으로, 우측의 영상 데이터 4AR을 좌측으로 순차적으로 시프트된다. 좌우의 영상 데이터가 일치된 경우에 시프트 거리가 검출된다.
좌우의 영상 데이터 3AL과 4AR 간의 일치도를 판정하기 위해 평가 함수가 사용된다. 평가 함수는 좌우의 광센서 어레이들(3A 및 4A) 내에 위치한 측정 윈도우 내의 대응하는 좌표(어드레스)에 위치하는 전체 화소(이 예에서는 CCD 소자)에 대해 화소 데이터의 차분의 절대값을 가산함으로써 얻어진다. 이 좌우의 측정 윈도우를 순차적으로 시프트, 즉 좌측의 측정 윈도우는 좌측으로 시프트(계속해서 좌의 영상 데이터 3AL은 등가적으로 우로 시프트 됨)되는 반면 우측의 측정 윈도우는 우측으로 시프트(계속해서 우의 영상 데이터 4AR은 등가적으로 좌로 시프트 됨)될 경우에 이 평가 함수의 값이 조사된다. 이 함수값이 최소로 되는 때에 좌우의 영상 데이터가 일치하도록 판정된다.
전술한 좌우의 결상 위치 L1과 R1에 대한 거리 aL1과 aR1은 이 시프트 거리와 일치하고, 거리 검출 회로(6)는 시프트 거리 aL1과 aR1에서 대상물(13')까지의 거리(y)를 상기 식 (3)을 사용하여 산출할 수 있다.
광센서 어레이의 세로 방향의 복수의 점의 종래의 측정 원리는 도 27과 관련하여 설명한다. 이 경우의 거리 측정 장치는, 각 센서 어레이가 복수의 영역(측정 윈도우)으로 분배되는 것을 제외하고는 도 24와 동일한 구성을 갖는다. 도 27은 광센서 어레이가 3개의 영역 (a),(b), 및 (c)로 분배되는 경우의 예를 도시하고 있다.
대상물 O1, O2, O3이 거리 측정 장치로부터 1점쇄선으로 도시된 3개의 방향, 즉 중심선 방향과 중심선 양측의 각도 α의 방향과 각각 거리 L1, L2, L3의 간격으로 위치한다. 각 광센서 어레이 3A와 4A의 각각에 대응하는 영역 (a),(b), 및 (c)는 각각 대상물 O1, O2, O3에 대응한다. 즉, 각 광센서 어레이 3A와 4A의 영역(a)에 동시에 형성되는 중심선의 좌측의 각도 α의 방향에 대상물 O1의 영상이 있고, 2개의 영역(b)에 동시에 형성되는 중심선의 방향에 대상물 O2의 영상이 있고, 2개의 영역(c)에 동시에 형성되는 중심선의 우측의 각도 α의 방향에 대상물 O3의 영상이 있다. 각 대상물 O1, O2, O3까지의 거리 L1, L2, L3은 다음 식 (4)내지 (6)에 의해 표시될 수 있다.
[식 4]
Figure pat00004
[식 5]
Figure pat00005
[식 6]
Figure pat00006
이 식에서 거리 B, f, U11, U12, U13, U21, U22, U23은 도 27에 도시된 바와 같다.
광센서 어레이들(3A 및 4A)의 영상 데이터에 근거하여 각 시프트 거리(U21, U11, U22, U12, U13, U23)는 거리 검출 회로(6)에 의해 결정될 수 있기 때문에, 상기 식 (4) 내지 (6)에 의해 각 거리 L1, L2, L3을 결정할 수 있다.
이와 같은 방식으로, 종래의 방법은 광센서 어레이 내에 설정된 복수개의 각 측정 윈도우에 대한 거리를 측정하여 이하의 기술을 사용하여 차량의 위치를 추출한다.
예를 들면, 출원인의 선출원(이하, 제 1의 선출원)인 일본 특허 출원 공개 공보 8-210848호에 개시된 기술에 따라, 각 (n)개의 측정 윈도우가 분할되는 (m)개의 각각의 센서 어레이의 라인(센서 라인)에 있어서 (n)개의 측정점이 측정되고, m×n개의 거리의 매트릭스내의 거리의 빈도 분포가 결정된다. 이 거리의 매트릭스 내에서, 차의 크기에 상당하는 거리 블록 영역의 평균 이동이 결정되고, 차량으로 추정되는 대상물이 확인되고, 그 거리가 추출된다.
또한, 본 출원인의 별도의 출원(이하, 제 2의 선출원)인 일본 특허 출원 공개 공보 제 7-280563호에 개시된 기술에 따라, 원차(orginal vehicle)의 주행 노면 상의 화이트 라인으로 추정되는 영상까지의 거리와 그 영상의 폭에 근거하여 화이트 라인을 인식한다. 그 다음 화이트 라인에 근거하여, 그 범위 내에 있는 차량까지의 거리를 검출하기 위해 거리 측정 범위가 결정된다.
또한, 전술한 방식으로 구한 차간 거리가 원차 속도 및 상대 속도에 의해 계산된 안전 차간 거리보다도 짧은 경우, 운전자에게 경보하기 위한 버저(buzzer)를 공지한 차간 거리 측정 장치에 포함되어 있고, 대형 트럭의 일부에는 레이저 레이더 거리 측정 장치가 실용화되어 있다.
도 23은 원차 속도 및 상대 속도에 의해 어떻게 안전 차간 거리가 구해지는지를 도시한다. 이 도면은 특정한 상대 속도에서 원차 속도와 안전 차간 거리와의 관계를 도시하고 있다. 원차 속도를 V2, 선행차의 속도를 V1, 선행차의 감속도를 α1, 원차의 감속도를 α2인 경우, 선행차가 감속하기 시작하는 것으로부터 원차가 감속하기 시작할 때까지의 지연 시간(공(free) 주행 시간)을 Tdelay, 여유 거리(양측 차가 완전히 정지한때의 차간 거리)를 D1이라 하면, 상대 속도는 V2 - V1이 되고, 안전 차간 거리 Dsafe는 다음 식 (7)으로 표시된다.
[식 7]
Figure pat00007
이 식에서, V2는 원차에 설치되는 차속도 센서에서의 차속도 신호에 의해 얻어지고, V1은 차간 거리 및 차속도 신호에 의해 구해진다. D1은 임의의 상수로 고정된다. 또한 Tdelay, α1, α2는 상수이지만 운전자의 운전 능력과 노면의 상태에 따라 변화된다. 따라서 이 값은 이러한 요소를 고려하여 결정되어야한다.
종래의 차간 거리 측정 장치는 다음과 같은 문제를 가진다.
도 28은 거의 수직 방향을 세로 방향으로서 병설된 복수의 광센서 어레이의 센서 라인내의, 차량의 영상과 측정 윈도우간의 부자유스런 관계를 도시한다. 제 1 선출원(일본 특허 출원 공개 공보 제8-210848호)에 따른 거리 측정 장치에 따라, 도 28의 각 라인에서 거리 측정을 위해 원(중심으로서의 원과 함께) 주위에 측정 윈도우가 설치된다. 차간 거리가 늘어남에 따라 측정 시야 상에 투영된 차의 영상은 작아진다. 도면에 도시한 바와 같이, 상황에 따라 차량의 영상이 측정 윈도우의 중심에서부터 상쇄될 것이고 측정 윈도우의 일부에 존재하고, 차량까지의 거리 측정을 부정확하게 또는 어렵게 한다.
이런 불편함을 방지하기 위해, 예를 들면, 다음의 방법이 사용된다.
제 1 방법은, 윈도우의 코너로 투영된 차량의 영상이 윈도우의 중심에 차량이 없음에도 불구하고 차량까지의 거리를 구하는데 사용되도록 측정 윈도우의 폭을 확장시키는 것이다. 하지만 이 방법은, 동일한 윈도우 내에 차량의 영상과 배경과 노면의 영상이 나타나, 원근 복합의 대상물 때문에 거리 측정의 오차가 크게 난다.
제 2 방법은, 차량까지의 거리를 검출하는데 임의의 수의 윈도우가 사용될 수 있는 것을 보증하기 위해 윈도우의 폭을 확장시키는 대신에 측정 윈도우의 수(n)를 증가시키는 것이다. 그러나, 이 방법은 얻은 거리 데이터의 양을 증가시키고, 빈도 분포의 추출과 평균 이동을 구하는 데 많은 시간을 요한다. 계속해서, 처리 시간을 단축하기 위해 높은 처리능력을 갖는 CPU가 필요하고 결국 고비용이 든다.
따라서, 원근 복합된 대상물에 의한 오차를 막고 간단한 처리로서 차량의 위치를 추출할 수 있는 방법이 필요하다.
차량의 위치 추출의 처리 시간을 단축하는 가능한 방법은, 전술한 제 2 선출원(일본 특허 출원 공개 공보 제7-280563호)에 개시된 기술을 사용하는데, 주행 노면상의 화이트 라인을 검출하여 그 화이트 라인상의 거리 측정 범위를 결정하여 차량 위치가 추출되는 처리 범위를 결정한다. 그러나 이 방법은 차량의 위치 추출에 필요한 시간을 단축할 수 있지만, 영상 데이터를 사용하기 때문에 화이트 라인을 검출하는데 긴 시간이 필요하고, 필요한 샘플링 빈도의 단축을 막는다. 따라서, 화이트 라인의 검출의 경우에 영상 데이터를 사용하지 않는 보다 간단한 처리 방법이 필요하다.
또한, 종래의 방법에 따라, 전술한 방식으로 구한 차간 거리가 경보를 울리기 위해 사용될 때 다음의 불편함이 발생한다. 종래 방법에 있어서는, 전술한 차간 거리 측정 장치가 선행차까지의 거리를 측정한 때에 경보음이 울리고, 차간 거리가 안전 차간 거리보다 짧게 된 때 경보음이 빈번히 울려, 운전자를 귀찮게 하고 운전자가 그것에 익숙해지게 만든다.
이것을 방지하기 위해, 식 (7)의 경보 판정 임계값은 경보에 대한 신뢰성을 높이기 위해 위험한 상황과 안전한 상황의 명확한 식별을 위해 적절히 판정되어야 한다.
그러나, 식 (7)에서 상수 Tdelay, α1, 및 α2는 운전자의 운전 능력과 습관과 물리적 조건, 즉 노면의 조건과 노면의 경사와 타이어의 소모도 등과 같은 다양한 파라미터에 따라 변한다. 이와 같은 요소들을 측정하는 것은 용이하지 않고, 안전한 상황에서도 경보가 발생할 것이다. 따라서, 운전자를 귀찮게 하는 것을 막기 위한 능력 때문에 운전자에게 수용되고 잠재적 위험을 운전자에게 충분히 주의를 주는 것이 가능한 차간 거리 측정 장치가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 이러한 문제점을 해결하여, 선행차 또는 후속차와의 차간 거리를 광센서 어레이를 포함하는 광 수신장치를 사용하여 안정되고 정확하고 간편하게 구하고 운전자에게 잠재적 위험에 대해 충분히 주의를 주는 반면 운전자를 귀찮게 하는 것을 방지하는 차간 거리 측정 장치를 제공하는데 있다.
이 목적을 실현하기 위해, 청구항 1에 따른 차간 거리 측정 장치(거리 측정 장치 12), 즉, 세로 방향이 수직 방향으로 대략 정렬된 소정 간격으로 병렬로 배치된 복수의 (m)개의 광센서 어레이(31 내지 3m, 41 내지 4m)를 포함하는 1쌍의 수광기들(light-receiving devices; 3,4)을 포함하는 장치로서, 상기 수광기는 광학계(결상 렌즈 1,2)의 평행한 1쌍의 광축(AX)에 대응하는 결상면 상에 광센서 어레이를 세로 방향으로 배치하고, 1쌍의 수광기의 광센서 어레이의 영상 데이터(311 내지 31m, 411 내지 41m)로부터 선행차(13A) 또는 후속차(13B)까지의 차간 거리(DV)를 구하는, 상기 차간 거리 측정 장치는,
(m)개의 각 광센서 어레이(이하, "센서 라인") 상에 (n)개의 측정 윈도우(WD)를 사용하여, 센서 라인의 번호와 측정 윈도우 어드레스에 의해 각각의 좌표가 특정된 m×n개의 점의 측정 거리(거리 신호 9로서)를 검출하는 거리 검출 수단(거리 검출 회로 6)과,
상기 거리 검출 수단에 의해 (m)개의 각 센서 라인 중 원차의 주행 노면상의 화이트 라인(BL)의 영상을 갖는 센서 라인(화이트 라인 정보 10으로서)을 검출하는 화이트 라인 검출 수단(화이트 라인 추출부 7)과,
상기 화이트 라인 검출 수단의 검출 결과에서, 화이트 라인의 영상이 존재하지 않는 센서 라인과 관련된 상기 거리 검출수단의 검출 결과를 사용하여, 차량의 존재를 조사하고, 적어도 존재하는 차량까지의 차간 거리(차간 거리 및 차량 방향 정보 11)를 검출하기 위한 차량 검출 수단을 포함한다.
청구항 2에 따른 차간 거리 측정 장치는, 청구항 1에 기재된 차간 거리 측정 장치로서, 상기 센서 라인상의 측정 윈도우의 설정 간격은 광센서 어레이의 광센서 사이의 간격과 같다.
청구항 3에 따른 차간 거리 측정 장치는, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 차간 거리 측정 장치로서, 상기 화이트 라인 검출 수단이, 센서 라인(라인 번호 i(1≤i≤m))상에 검출되는 측정 거리 (L(Wi)중의 측정 윈도우가 최하단에 위치하는 측정 거리(L(Wi))와, 그 측정 윈도우의 어드레스(Wi min)와의 센서 라인간에서 상관 관계를 조사하는 것에 의해 화이트 라인을 검출한다.
청구항 4에 따른 차간 거리 측정 장치는, 청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 기재된 차간 거리 측정장치에 있어서, 상기 차량 검출 수단이, 화이트 라인의 영상이 존재하는 모든 센서 라인에 대해, 상기 센서 라인(라인 번호 i(1≤i≤m)) 상에 검출되는 측정 거리(L(Wi))중의 측정 윈도우가 최하단에 있는 측정 거리(L(Wi min), 이하, 최근 측정 거리)와, 그 측정 윈도우의 어드레스(Wi min, 이하, 기점 윈도우 어드레스)로부터, 적어도 이 최근 측정 거리에 존재하는 차량의 높이(차량의 최소 높이 H)에 대응하는 복수의 어드레스(ΔWup) 상방의 어드레스(Wiup)의 측정 윈도우에 대한 측정 거리 (L(Wiup))로부터, 최근 측정 거리가 차량 후보 거리 또는 노면에 대응하는지를 판정하고, 만약 차량 후보에 대응하면, 최근 측정 거리를 차량 후보 거리(LVehicle(i))와 상기 해당 센서 라인을 차량 검출 후보 센서 라인으로서 사용하고,
만약 노면에 대응하면, 상기 차량 검출 수단은 기점 윈도우 어드레스를 기초하는 상방의 각 측정 윈도우의 어드레스와, 상기 어드레스에 대한 예상된 노면까지의 거리와의 관계(노면식 firoad(Wi))를 계산하고, 그 예상된 노면까지의 계산된 거리와, 이것에 대응하는 측정거리를 비교하여 최근 측정 거리보다 먼 거리에서 차량 후보가 존재하는지를 판정하고, 만약 차량 후보가 존재하면, 그 차량 후보까지의 측정 거리 (L(Wi'min))를 차량 후보 거리(LVehicle(i))로, 해당 센서 라인을 차량 검출 후보 센서 라인으로 판정한다.
상기 차량 검출 수단은, 이 차량 후보 검출 센서 라인의 최대의 번호(L#MAX)와 최소의 번호(L#MIN)와의 차분이 차량 후보 거리에 존재하도록 하는 차량의 폭(WIDTHVehiclemax 내지 WIDTHVehiclemin)에 대응하는 것을 확인하여 차량 후보를 실제의 차량으로 판정한다.
청구항 5에 따른 차간 거리 측정 장치는, 소정의 간격으로 병렬 배치되는 1개 이상의 광센서 어레이를 포함하는 1쌍의 수광기로서, 상기 수광기는 광학계의 평행한 1쌍의 광축에 대응하는 결상면상에 광센서 어레이의 세로 방향으로 배치되고, 수광기의 광센서 어레이의 영상 데이터로부터 후속차(13B)까지의 차간 거리(DV)를 구하는 차간 거리 측정 장치에 있어서,
이 후속차까지의 차간 거리와 (차속도 센서 17에 의해 검출된) 원차의 차속도(차속도 신호 18)에 근거하여, 후속차의 위험 접근을 판정하고, (온/오프 신호 19)를 통해 원차의 등(light)을 점멸 하여 후속차에게 위험을 알리도록 하는 경보 출력 판정 수단(경보 판정부 16)을 포함한다.
청구항 6에 따른 차간 거리 측정 장치는, 청구항 5에 기재된 차간 거리 측정 장치에 있어서, 상기 경보 출력 판정 수단이, 브레이크등(22)을 점멸하기 위해 운전자에 의해 조작되는 브레이크 스위치(21)에 병렬로 접속된 브레이크 스위치(20)에 대해 온-오프 신호를 제공하도록 한다.
청구항 7에 따른 차간 거리 측정 장치는, 청구항 5에 기재된 차간 거리 측정 장치에 있어서, 상기 경보 출력 판정 수단이, 브레이크등과는 다른, 후속차의 운전자가 쉽게 등(또 다른 등 23)을 인식할 수 있는 등(별도의 등 23)을 점멸하기 위해 스위치(24)에 대해 온-오프 신호를 제공하도록 한다.
본 발명의 효과는 다음과 같다.
1) 제 1 발명.
차량의 한측 상의 광센서 어레이 내에 설정된 (n)개의 측정 윈도우에 대한 거리를 측정하고, 이 m x n개의 측정 거리 정보로 (m)개의 광센서 어레이의 센서 라인 중 화이트 라인이 존재하는 센서 라인을 구한다. 차량까지의 거리 및 방향을 구하기 위해, 화이트 라인이 존재하는 센서 라인 이외의 센서 라인상의 상기 측정 거리 정보로 차량의 위치를 추출한다(청구항 1).
또한, 각 센서 라인상의 측정 윈도우의 간격을 센서(화소)의 간격과 같도록 설정하여, 광센서 어레이의 세로 방향에서의 이 화소 간격에서 (연속적인) 거리 데이터를 구한다(청구항 2).
또한, 각 센서 라인상의 최하단 어드레스를 갖는 측정 윈도우의 거리 데이터 및 그 측정 윈도우의 어드레스를 구한 후에, 데이터를 라인 번호 i(1≤i≤m)에서 L(Wi min) 및 Wi로 놓고, 화이트 라인이 존재하는 센서 라인을 검출(즉, 노면상의 화이트 라인 검출)하기 위해 이 데이터의 라인간 관계를 조사한다(청구항 3).
또한, 상기 검출된 화이트 라인이 존재하는 이외의 각 센서 라인(라인 번호(i)(1≤i≤m))에 대한 상기 거리 데이터 L(Wi min) 및 그 측정 윈도우 어드레스 Wi가, 차량 후보 (영상) 또는 노면 (영상)을 가리키기 위해 판정된 후, 상기 거리 데이터와 어드레스가 차량 후보를 가리키면, 상기 센서 라인 (i)은 차량 검출 후보 센서로 추정된다.
만약 상기 거리 데이터와 어드레스가 노면을 가리키면, 측정 윈도우 어드레스 Wi min보다 위의 각 측정 윈도우 어드레스와, 그 어드레스에 대한 예상 노면까지와의 관계를 계산하여, 차량 후보의 존재를 조사하기 위해 이 예상된 노면까지의 계산된 거리와 여기에 대응하는 측정 거리를 비교한다. 만약 차량 후보가 존재하면, 상기 센서 라인(i)은 거리 검출 후보 센서 라인이 된다.
상기 차량 검출 후보 센서 라인 번호의 최대값과 최소값과의 차가 차량의 폭에 대응하는 때, 차량 후보는 실제 차량이 된다(청구항 4).
2) 제 2 발명.
후속 차량까지의 거리를 측정하여, 만약 후속 차량이 위험에 접근한 경우, 원차의 등은 후속차에 위험을 알리기 위해 점멸한다(청구항 5). 이 경우에, 운전자가 브레이크를 밟지 않을 지라도, 원차의 브레이크등이 후속차에 위험을 알리기 위해 점멸한다(청구항 6). 운전자가 브레이크를 밟는지의 여부에 관계없이, 후속차에 위험을 알리기 위해, 후속차의 운전자가 인식 가능한 위치에 설치되는 브레이크등과는 별도의 등을 점멸한다(청구항 7).
[실시예 1]
도 1 내지 도 18을 참조하여 제 1 발명에 따른 차간 거리 측정 장치를 설명한다.
도 1은 제 1 발명의 실시예로서의 차간 거리 측정 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 이 도면에서, 차간 거리를 측정하기 위한 차량(13)이 (도시 안된) 원차량과 동일한 차선을 주행한다.
결상 렌즈(1, 2)는 광축 간격 B의 간격으로 배치되고, 수광기(3, 4)는 초점 거리(도시 안됨)(f)의 위치에 배치된다. 수광기(3)는, 광축에 대해 수직한 평면 내에 평행하게 또 세로 방향이 거의 수직 방향에 있도록 배치된 (m)광 센서 어레이(31 내지 3m)를 포함하고, 수광기(4)는, 광축에 대해 수직한 평면 내에 평행하게 또 세로 방향이 거의 수직방향에 있도록 배치된 (m)개의 광센서 어레이(41 내지 4m)를 포함한다. 상기 광센서 어레이는 광센서 어레이(31과 41, 3i와 4i, 3m과 4m)가 각각 동일한 시야를 갖도록 정렬된다.
결상 렌즈(1)에 의해 결상된 대상물의 영상은 수광기(3)의 광센서 어레이(31 내지 3m)에 의해 영상 신호(301 내지 30m)로 변환되고, 결상 렌즈(2)에 의해 결상된 대상물의 영상은 수광기(4)의 광센서 어레이(41 내지 4m)에 의해 영상 신호(401 내지 40m)로 변환되어, 각각의 신호 처리부(5)로 각각 출력된다.
신호 처리부(5)는 증폭기(511 내지 51m, 521 내지 52m)와, A/D 변환기(531 내지 53m, 541 내지 54m)와, 기억 장치(55)로 구성된다. 수광기(3)의 광센서 어레이(31 내지 3m)에서의 영상 신호(301 내지 30m)는 증폭기(511 내지 51m)에 의해 증폭되고, A/D 변환기에 의해 디지털 데이터로 변환되어 영상 데이터(311 내지 31m)로서 기억 장치(55)에 출력된다.
마찬가지로, 수광기(4)의 광센서 어레이(41 내지 4m)에서의 영상 신호(401 내지 40m)는 증폭기(521 내지 52m)에 의해 증폭되고, A/D 변환기(541 내지 54m)에 의해 디지털 데이터로 변환되어 영상 데이터(411 내지 41m)로서 기억 장치(55)에 출력된다.
종래 예와 같이, 거리 검출 회로(6)는, 마이크로 컴퓨터로 이루어진 회로로서, 상기 기억 장치(55)에 기억된 좌우의 영상 데이터(311과 411, 31i와 41i, 31m과 41m)에서 각 쌍의 광센서 어레이(31과 41, 3i와 4i, 3m과 4m)의 시야내의 각 측정 윈도우에 대한 대상물 또는 그 일부까지의 거리를 계산한다.
거리 측정 회로(6)가 광센서 어레이의 세로 방향에 설정된 각각의 복수의 측정 윈도우의 화상까지의 거리를 평가 함수를 사용하여 연속으로 구하는, 작은 계산량을 사용하여 간단한 계산 방법을 도 15 내지 18에 도시하고 있다.
종래 기술에 설명된 바와 같이, 대상물까지의 거리를 계산하기 위해 식 (3)에서의 결상 위치(에 관계하는 거리) aL1+aR1을 구할 경우, 좌우의 영상의 일치도를 나타내는 평가 함수를 계산하고, 상기 평가 함수값이 최소가 되는 시프트값으로 결상 위치 aL1 + aR1을 구한다.
도 15의 Λ(ΛL,ΛR)는 각각 차간 거리 측정 장치의 수광기(3, 4)상의 임의의 쌍의 광센서 어레이를 도시하는 센서 라인을 나타낸다. 우측의 센서 라인 ΛR상의 센서 화소(및 그 화소 데이터)는 외측(도면의 우측)으로부터 SR(0), SR(1), ..., SR(max)로 배열되고, 좌측의 센서 라인 ΛL상의 센서 화소는 내측(도면의 우측)으로부터 SL(0), SL(1), ..., SL(max)로 배열된다. 각 센서 화소( 및 화소 데이터) SR과 SL에 추가한 괄호 안의 값은 센서 화소의 번호(어드레스)이다.
WD(WDR(i), WDL(i))는 각각 센서 라인 ΛR과 ΛL상에 위치한 윈도우 어드레스값(i)에 대한 측정 윈도우의 쌍을 가리키며 예를 들면, 20화소의 윈도우 폭(W)을 갖는다. 측정 윈도우 내의 우측 끝의 화소는, 측정 윈도우의 시프트 거리가 0일 경우, SR(i)와 SL(i)이다.
거리를 측정하는 경우, 이 도면에 도시된 바와 같이 좌우의 측정 윈도우 WDR(i)과 WDL(i)는 좌우 방향으로 각각 시간당 1화소씩 연속으로 이동할 때, 좌우의 영상이 일치되는 때(즉, 평가 함수의 값이 최소로 될 때)의 시프트 거리를 구하기 위해 후술하는 바와 같이 평가 함수를 계산한다.
WDR(i+1)과 WDL(i+1)은 각각 측정 윈도우 WDR(i)와 WDL(i)에 인접하게 같은 모양으로 설정된 윈도우 어드레스값 (i+1)에 대한 측정 윈도우를 가리킨다. 측정 윈도우 WDR(i)와 WDL(i+1) 내의 우측 끝의 화소는, 측정 윈도우의 시프트 거리가 0인 경우, 각각 (도면에 도시 안된) SR(i+1)과 SL(i+1)이 된다. 이 같은 방식으로, 측정 윈도우 WD간의 설정 간격은 센서 라인 Λ상의 단일 센서(단일 화소)와 같다.
센서 라인 Λ상의 측정 윈도우 WD는, 시프트값이 최대가 될지라도 측정 윈도우의 폭(W)의 범위가 센서 라인 Λ내에 있도록, 센서 라인Λ의 양끝에 인접하여 위치하지 않는다.
이어서 평가 함수의 계산 방법을 설명한다. 도 15에 도시한 바와 같이, 결상 렌즈(1, 2)의 광축(AX)에서 각θ 방향의 거리가 상기 측정 윈도우 WDR(i)와 WDL(i)를 사용하여 측정된다고 가정한다. 이 위치에 대한 측정 윈도우의 시프트 거리(화소로 표시)를 편의상 (j)으로 놓고 측정 윈도우(화소로 표시)의 폭을 (W)로 놓으면, 상기 윈도우 어드레스값(i)과 시프트 량(j)에 대한 평가 함수 (f)(i,j)는 다음과 같이 표시된다.
[식 8]
Figure pat00008
또한, 측정 윈도우 WDR(i+1)과 WDL(i+1)을 사용하고, 거리 측정 방향 θ를 1화소씩 연속으로 시프트하여(즉, 윈도우 어드레스값을 (i)에서 i+1로 시프트하여), 평가 함수 f(i+1,j)는 다음과 같이 표시된다.
[식 9]
Figure pat00009
따라서, 식 (8)과 (9)에서 다음 식 (10)의 관계가 얻어진다.
[식 10]
Figure pat00010
도 16(A)은 윈도우 어드레스값(i)에 대한 평가 함수 f(i,j)와 시프트값(j)과의 관계의 예를 도시하고, 도 16(B)은 윈도우 어드레스값 i+1에 대한 평가 함수 f(i+1,j)와 시프트값 (j)과의 관계를 도시한다. 이 방식으로, 도 16(A)에 도시된 윈도우 어드레스값에 대한 평가 함수뿐만 아니라 식 (10)을 사용하여 도 16(B)에 도시된 윈도우 어드레스값(i+1)에 대한 평가 함수를 간단히 계산하는 것이 가능하다.
따라서, 광센서 어레이의 세로 방향의 복수의 측정 윈도우에 대한 거리를 윈도우 어드레스의 순서로 연속적으로 측정하면, 식 (10)을 사용하여 필요한 계산량을 줄이는 것이 가능하다. 도 16(A) 와 도 16(B)에서의 평가 함수가 최소로 된 시프트 거리는 결상 위치를 가리키며, 식 (3)에서의 결상 위치 aL1 + aR1은 실제로는 도 16에 의해 얻은 시프트 거리에 온도 특성과 조림 오차와 같은 상수값을 더함으로써 표시된다. 최소 평가 함수를 제공하는 이 시프트 거리는 보간법을 통해 실수값으로서 구해진다.
본 발명에 따른 차간 거리 측정 장치는 전술하고 도 17에 도시된 바와 같이 설치되면, 각 센서 라인에 대해 도 18에 도시된 바와 같이, 횡측이 윈도우 어드레스를 가리키고 종축이 측정 거리를 가리키는 얻을 수 있는 연속적인 거리 정보를 얻는 것이 가능해진다.
도 1로 돌아가서, 거리 검출 회로(6)에 의해 얻은 거리 정보는 거리 신호(9)로서 화이트 라인 추출부(7)로 전송된다.
도 2와 도 3은 상기 화이트 라인 추출부(7)가 각 센서 라인에 대한 거리 정보에서 화이트 라인 후보 데이터를 검출하는 처리를 도시하는 흐름도이다. S1 내지 S15는 본 방법의 단계를 가리킨다. 또한 도 4는 수직 방향을 세로 방향으로 정렬되게 배치된 (m)개의 센서 라인 Λ에 의해 포착된 화이트 라인 BL과 선행차 13A의 영상의 예를 도시하고, 도 5는 라인 번호(i)의 센서 라인 Λ(편의상 Λi)상의 윈도우 어드레스 Wi에서 측정 거리의 예를 도시한다. 도 4와 도 5를 참조하여, 도 2와 도 3의 처리 흐름을 설명한다.
도 4에 있어서, 수직 방향을 세로 방향으로 배치한 광센서 어레이의 1 내지 m의 라인 번호가 부가된 각 (m)개의 센서 라인 Λ은, 거리 검출 회로(6)에 의해 구한, 화소 간격의 연속된 거리 정보를 갖는다. 예를 들면 도 4에 도시한 것과 같은 영상을 포착하면, 도 5에 도시한 바와 같은 거리 측정 결과를, 횡축은 윈도우 어드레스 Wi((i)는 라인 번호를 가리킴)를 가리키고 종축은 윈도우 어드레스(Wi)에 대응하는 측정 거리 L(Wi)을 가리키는 센서 라인 Λi상에서 얻는 것이 가능하다.
이 경우에, 노면상의 화이트 라인 BL은 번호 i의 센서 라인상에 놓여지고, 만약 화이트 라인에 가까운 측의 노면에 모양이 존재하지 않는다면, 일반적으로 높은 대조를 나타내는 화이트 라인에 거리가 나타나는 윈도우 어드레스는 최소 윈도우 어드레스 Wi min으로 표시된다. 이 경우, 최소 윈도우 어드레스 Wi min의 측정 윈도우로 측정 거리는 L(Wi min)이 된다.
그와 같은 조작을 모든 센서 라인 Λi(i=1 내지 m)에 대해 행하고, 각 라인 번호에 대해 화이트 라인 BL의 후보가 될 데이터 Wi min과 L(Wi min)을 추출한다(도2, S1 내지 S4).
다음에, 전체의 화이트 라인 BL을 추출하기 위해 이 데이터 Wi min과 L(Wi min)중의 센서 라인간의 상관관계를 조사한다. 즉, 각 (m)개의 센서 라인 Λi(즉, 라인 번호의 파라미터가 (i)일 때, i=1 내지 m에 대해)에 대해 화이트 라인 플래그(flag) fBL(i)를 제공하고, 0으로 초기화한다.
만약 화이트 라인 BL이 실제로 존재하는 경우에는, 도 4에 있어서 라인 번호(i)의 값이 1에서 m쪽으로 1개씩 증가하면, 최소 윈도우 어드레스 Wi min과 여기에 대응하는 측정 거리 L(Wi min)을 조사하는 경우, 이 2개의 값은 순차적으로 증가하게 된다.
역으로, 만약 라인 번호(i)의 값이 (m)에서 1쪽으로 1개씩 증가하면, Wi min과 L(Wi min)을 조사하는 경우도, 이 2개의 값은 역시 순차적으로 증가하게 된다. 전자의 경우의 판정을 도 3의 흐름도에 도시한 바와 같이 이하 식 (11)을 사용하여 행할 수 있다.
[식 11]
Figure pat00011
만약 상기 식이 성립하면, 라인 번호 (i) 및 라인 번호 (i+1)의 센서 라인상에 화이트 라인이 존재하게 되고, 이 라인 번호에 대응하는 화이트 라인 플래그fBL(i)와 fBL(i+1)은 1로 설정된다(도 3, S7, S8). 이 처리를 모든 센서 라인에 대해 행한다(도 3, S6, S9, S10).
후자의 경우에, 판정은 도 3의 흐름도에 도시한 바와 같이 다음 식 (12)을 사용하여 행한다.
[식 12]
Figure pat00012
만약 상기 부등식이 성립하면, 라인 번호 (i)와 라인 번호 (i-1)의 센서 라인상에 화이트 라인이 존재하는 것이 고려되고, 이 라인 번호에 대응하는 화이트 라인 플래그 fBL(i)와 fBL(i-1)이 1로 설정된다(도 3, S12, S13). 이 처리를 모든 센서 라인에 대해 행한다(도 3, S11, S14, S15).
도 1로 돌아가서, 화이트 라인 추출부(7)에 의해 이 같은 방식으로 얻은 화이트 라인 정보(10)는 차량 추출부(8)로 전송된다. 도 6과 도 7은 차량 추출부(8)가 각 센서 라인에 대한 거리 정보로부터 차량 후보 데이터를 검출하는 처리를 도시하는 흐름도이다. S21 내지 S37은 도 6과 도 7의 단계를 나타낸다. 또한, 도 8은 차량 추출부(8)가 센서 라인간의 상관관계에 의해 차량을 검출하는 처리를 도시하는 흐름도이다. S41 내지 S51은 도 8의 단계를 나타낸다.
도 9는 도 6 내지 도 8을 설명하고, 도 10 내지 도14는 도 6과 도 7을 설명한다. 도 9는 수직방향을 세로방향으로 하는 광센서 어레이의 (m)개의 센서 라인에 포착된 노면상의 화이트 라인과 선행차의 영상의 예를 도시하고, 도 10은 거리 측정 장치와 차량 후부의 형상과의 관계를 도시하는 측면도이고, 도 11은 차량 위치의 검출 시에 센서 라인상의 각 윈도우 어드레스에 대한 측정 거리의 예를 도시하는 도면이고, 도 12는 복수의 센서 라인상에 포착된 노면의 화이트 라인 및 솔기와 같은 모양과 차량의 영상을 도시한 도면이다. 도 13은 노면과 차량의 영상을 갖는 센서 라인상의 각 윈도우 어드레스에 대한 측정 거리 및 노면식의 예를 도시하는 선도이고, 도 14는 거리 측정 장치와 노면 및 차량 검출용 노면과의 관계를 도시하는 선도이다.
다음에, 도 9 내지 도 14를 참조하여 차량 추출부(8)의 조작을 도 6 내지 도 8에서 설명한다.
우선 도 6의 흐름도에 도시된 바와 같이 화이트 라인 플래그 fBL(i)가 0이 되는(즉, 화이트 라인이 검출되지 않은) 각 센서 라인에 있어서, 그 센서 라인 내에 차량의 후보로 되는 거리 데이터가 존재하는지의 여부를 판정한다.
만약 번호 i의 센서 라인상에 화이트 라인이 존재하지 않는 경우(도 6, S22, 분기 Y), 이 센서 라인에서의 최소 윈도우 어드레스 Wi min과 여기에 대응하는 측정 거리 L(Wi min)의 데이터는 화이트 라인이외의 노면의 포착한 모양까지의 거리를 나타내거나 차량의 일부 또는 차량 몸체의 하부를 나타내는 것으로 가정할 수 있다.
이 데이터는 번호 (i)의 센서 라인상의 임의의 수의 어드레스에 의한 최소 윈도우 Wi min보다 상방(공측)으로의 윈도우 어드레스 Wi up 이상의 측정 윈도우에 존재하는 측정 거리 L(Wi min)과 사실상 동일한 거리(이 경우,L(Wimin)±ΔL(Vehicle)이내의 거리, 하지만 차량 오차 길이 ΔL(Vehicle)에 대해서는 아래 식(14) 참조)인지의 여부를 판정함으로써 확인된다(도 6, S23과 S24).
상기 판정에 대한 이유는 다음과 같다. 도 9와 도 10에 도시한 바와 같이 차와 같은 방해물은 노면에 수직인 임의의 높이를 갖기 때문에, 사실상 측정 거리 L(Wi min)과 동일한 거리 L(Wi min)은 차량의 최소 높이와 같은 거리로 최소 윈도우 어드레스 Wi min보다 높은 상방의 윈도우 어드레스 Wi up에서 나타난다. 역으로, 만약 측정 거리 L(Wi min)에 차량이 존재하지 않는 경우, 측정 거리는 최소 윈도우 어드레스 Wimin보다 차량의 최소 높이와 같은 거리만큼 높은 상방의 윈도우 어드레스 Wiup에서 도 10의 L'(Wiup)로 된다. 따라서, L(Wi min) ≒ L'(Wi up)이 성립되지 않는다.
도 11은 측정 거리 L(Wi min)의 위치에 차량 후보의 방해물이 존재하도록 판정되는 경우에, 최소 윈도우 어드레스 Wi min을 기점으로 하는 상방의 Wi up이상의 윈도우 어드레스까지를 포함하는 각 윈도우 어드레스 Wi와 측정 거리 L(Wi)과의 관계의 예를 도시한다.
도 6의 흐름도에서 상기의 판정과 관련된 윈도우 어드레스 Wi up 및 차량 오차 길이 ΔL(Vehicle)의 각각에 대한 식 (13)과 식 (14)은 다음과 같이 표시한다.
[식 13]
Figure pat00013
이 식에서,
ΔWup = [H·f/(p·L(Wimin))] + w
H:저측에 제공된 차량의 최소 높이(도 10 참조)
f:렌즈의 초점 거리
p:센서 어레이의 화소 피치
w:화소 단위로 표시한 측정 윈도우의 폭
[식 14]
Figure pat00014
이 식에서,
ΔAF:센서 어레이상의 결상 위치의 (수직 방향의) 오차
B:광축 간격
ΔL凹凸:차의 측면으로부터 보이는 바의 凹凸(도 10참조).
식 (14)의 우측의 제 2 항은 광센서 어레이의 제작상의 변화에 의해 야기된 오차를 나타낸다.
화이트 라인이 존재하지 않는 센서 라인의 최하단의 영상에서의 최소 윈도우 어드레스 Wi min과 그 측정 거리 L(Wi min)의 데이터가 차량 후보의 데이터로 판정되면(도 6, S24, 분기 Y), 라인 번호 i는 차량의 후보를 나타내는 번호로 판정되고, 라인 번호 i에서의 차량까지의 거리 L(Wi min)을 정정하여 LVehicle(i) = L(Wi min)로 놓는다(도 7, S27). 이 처리를 화이트 라인이 존재하지 않는 모든 센서 라인에 대해 행한다(도 7, S28, S29).
한편, 만약 화이트 라인이 존재하지 않는 센서 라인의 최하단의 영상에 대한 상기 Wi min과 L(Wi min)의 데이터가 차량의 후보가 아니지만 도 12에 도시한 바와 같은 노면상의 솔기 등과 같은 모양 PR로 판정된 경우(도 6, S24, 분기 N), 도 13의 가는 곡선으로 도시된 바와 같이 번호 i의 센서 라인상의 윈도우 어드레스 Wi를 변수로 하는 노면의 거리로서 표시되는 노면식 firoad(Wi)를 다음 식 (15)을 사용하여 구한다(도 7, S31).
[식 15]
Figure pat00015
이 식에서,
f(Wi)
=tan[θattach+tan-1((Wicen-Wi)·p/f)]
θattach:센서 부착된 앙각(도 14참조)
Wicen:번호 i의 센서 라인의 중심의 윈도우 어드레스
H0cen:노면에서 거리 측정 장치까지의 부착된 높이(도 14 참조), 및
θread:다음 식에 의해 표시된 노면의 각도(도 14 참조)
θroad=tan-1[H0/L(Wimin))-tan(θwimin)]
θwimin:다음 식에 도시되는 바와 같이, 최소 윈도우 어드레스 Wimin의 거리 방향이 평행 방향에 대하여 측정되는 각.
θwimin=θattach+tan-1((Wicen-Wimin)·p/f)
식 (15)에 의해 주어진 노면식 fidete(Wi)로 차량 추출용 노면식 fidete(Wi)를 구한다(도 7, S32). 이 차량 추출 노면식은 다음 식 (16)으로 주어진다.
[식 16]
Figure pat00016
이 식에서,
θdete=θroad+β:차량 추출 노면 각도(β는 상수)
이 차량 추출용 노면식 fidete(Wi)는 도 13에서 굵은 곡선으로 도시되고, 실제의 노면 각도로부터 각도 β만큼 경사를 이루는 가상 노면을 가정하는 것에 의해 차량을 검출하는데 사용된다. 이 가상 노면(즉, 차량 추출용 노면)은 도 14에서 점선으로 표시된다. 차량 추출용 노면과 교차하는 윈도우 어드레스 Wi'min은 도 13과 도 14에 도시되고, 윈도우 어드레스 Wi에 대한 측정 거리가 L(Wi)로 되는 경우, 다음 식 (17)을 만족하는 최소 윈도우 어드레스로서 구해진다. 동시에 상기 최소 윈도우 어드레스에서의 거리 L(Wi')도 검출된다(도 7, S33).
[식 17]
Figure pat00017
이 윈도우 어드레스 Wi'min의 데이터는 노면에 수직인 임의의 방해물을 가리킨다고 가정될 수 있고, 이 방해물이 차량의 후보인지 여부를 다음에 확인한다. 노면식 firode(Wi)(즉, 도 13에서 굵은 곡선)상의 거리가 L(Wi'min)과 같은 윈도우 어드레스를 구하고, 이것을 Widown으로서, Widown과 L(Wi'min)로부터 윈도우 어드레스 Wiup를 구한다. 이것은 식 (13)과 같은 다음 식 (18)에 의해 구할 수 있다.
[식 18]
Figure pat00018
이 식에서,
ΔWup=[H·f/(p·L(Wi'min))]+w
도 14에 도시한 바와 같이, Widown은 차량의 하단 부분의 윈도우 어드레스이고, Wiup는 차량의 상측 부분의 윈도우 어드레스를 가리킨다. 전술한 바와 같이, 만약 L(Wi'min)±ΔL(Vehicle)에 알맞은 측정 거리가 임의의 높이만큼 차량의 하단부 보다 높은 상방의 어드레스 Wiup이상에 존재하면, 번호 i의 센서 라인은 차량을 포함하도록 가정된다. 여기서 ΔL(Vehicle)은 식 (14)의 L(Wimin)=L(Wi'min)을 사용하여 구할 수 있다(도 7, S34 내지 S36).
이런 식으로, Wi'min이 차량 후보 윈도우 어드레스로 판정될 때, 번호 i의 센서 라인은 차량을 포함하기 위해 판정되고, 라인 번호 i의 센서 라인에서의 차량까지의 거리 LVehicle(i)=L(Wi'min)로 놓는 것이 가능해진다(도 7, S37). 단계 S31 내지 S37의 처리는 전체 차량 후보 센서 라인에 대해 행해진다(도 7, S28과 S29).
일단 도 7의 상기 단계 S27과 S37에서 각 센서 라인에 대해 차량까지의 거리 LVehicle(i)가 추출되었으면, 도 8의 처리는 라인간 상관관계에 의해 차량의 위치 추출을 행한다. 다음에 도 8의 수순을 설명한다.
우선, LVehicle(i)의 최소 데이터를 LDET로 놓는다(도 8, S41과 S42).ΔLDET는 다음 식 (19)을 사용하여 구하고, 다음 식 (20)과 (21)를 사용하여 차량의 영상이 포함된 라인의 최소값 Lmin LDET와 최대값 Lmax LDET를 구한다(도 8, S43).
[식 19]
Figure pat00019
[식 20]
Figure pat00020
[식 21]
Figure pat00021
이 식에서,
WIDTHVehiclemin:차량의 최소폭
WIDTHVehiclemax:차량의 최대폭
LP:센서 어레이 라인간의 피치(pitch).
LVehicle(i)상의 LDET±ΔLDET의 거리 번위 내에 있는 데이터를 동일 차량으로 표시하고, 이 경우, 이 조건을 만족하는 라인의 최소 번호와 최대 번호를 각각 L#MIN과 L#MAX로 놓는다(도 8, S44와 S45).
만약 L#MIN과 L#MAX와 식 (19) 내지 식 (21)에서 다음 식 (22)의 조건을 만족하면(도 8, S46, 분기 Y), 이 데이터는 차량으로서의 조건을 만족하는 차량으로 판단된다. 조건을 만족하는 센서 라인의 LVehicle(i)의 평균값을 차간 거리간 DISTVehicle(이하 "DV"로 약기)로 놓는다(도 8, S47).
[식 22]
Figure pat00022
차량의 방향을 ANGLEVehicle로 놓고 다음 식 (23)을 사용하여 계산한다(도 8, S48).
[식 23]
Figure pat00023
이 식에서,
linepos=(L#MAX+L#MIN)/2
linecent=(1+m)/2
도 9에서, 만약 차량(13)이 중앙 라인 번호를 갖는 센서 라인 Λ상에 존재하면, 차량의 방향 ANGLEVehicle은 0°이다. 만약, 차량(13)이 라인 번호 (m)측의 센서 라인상에 존재하면, 차량의 방향 ANGLEVehicle은 (+)으로 표시된다. 만약 차량(13)이 라인 번호 1측의 센서 라인상에 존재하면, 차량의 방향 ANGLEVehicle은 (-)으로 표시된다.
도 8의 단계 S46에서, 만약 데이터가 차량을 가리키는 것으로 판정되지 않는 경우(분기 N), LVehicle(i)중의 2번째로 작은 데이터가 LDET로 설정돼도, 상기와 동일한 수순에 의해 판정을 한다. 이 같은 방법으로, 차량의 위치가 추출될 때까지, LVehicle(i)의 2번째 작은 데이터가 순차적으로 LDET로 되고, 차량의 위치를 추출하기 위해 동일한 판정이 이루어진다(도 8, S49 내지 S51).
전술한 바와 같이, 차량 추출부(8)와 거리 측정 장치(12)는 차량간 거리 및 차량 방향 정보(11)를 출력할 수 있다.
[실시예 2]
전술한 제 1 발명은 선행차 또는 후속차까지의 차간 거리와 차량 방향을 구한다. 이와 같은 경보에 대한 정보를 효과적으로 사용하는 경보 장치와의 접속과 관련한 제 2 발명의 실시예는 도 19 내지 도 22를 참조하여 설명한다.
(실시예1)
도 19는 제 2 발명의 제 1의 실시예로서 선행차와 선행차를 따르는 후속차를 도시하는 측면도이다. 도 20은 선행차에서의 경보 장치의 접속도이다. 거리 측정 장치(12)는 후속차(13B)까지의 최소한의 차간 거리 DV를 측정하기 위해 선행차(15)의 후부에 설치된다. 거리 측정 장치(13)는 차간 거리 DV를 출력하기 위해 경보 판정부(16)에 접속된다.
경보 판정부(16)는 차속도 센서(17)에 접속되어, 차속도 센서(17)로부터의 차속도 신호(18) 및 차간 거리 DV와 종래 기술의 항에 도시한 식 (7)에 근거하여 만약 후속차가 선행차의 원차속도와 상대속도에 의해 판정된 안전 차간 거리 내에서 따르면, 차량의 스위치(21)에 병렬로 접속된 스위치(20)에 온/오프(ON/OFF) 명령을 반복해서 제공한다.
따라서, 선행차의 운전자가 브레이크를 밟지 않고 브레이크 스위치(21)가 온되지 않았을 지라도, 브레이크등(22)은 후속차(13B)에 주의를 주기 위해 점멸된다.
(실시예 2)
도 21은 제 2 발명의 제 2 실시예로서의 선행차와 선행차를 따르는 후속차를 도시한 측면도. 도 22는 선행차에서의 경보 장치의 접속도이다. 이 실시예의 제 1 실시예와의 차이는 후속차에 대한 경보등으로서, 브레이크등(22)과는 별도의 등(23)을 설치하고, 상기 등(23)의 온/오프가 가능한 스위치(24)에 경보 판정부(16)가 온/오프 명령을 제공하는데 있다. 이와 같은 구성은, 운전자가 브레이크를 밟는지의 여부에 관계없이 벌도의 등(23)을 점멸함으로써 후속차에 주의를 줄 수가 있다.
제 1 발명에 따르면, 각각 수직 방향을 세로 방향으로 배치한 복수의 센서 어레이의 각 센서 라인상에 측정 윈도우를 설정한다. 각 측정 윈도우의 (어드레스가 연속하는 복수의 좌표점의) 거리 정보를 계산하여, 이 거리 정보를 사용하여 화이트 라인이 존재하는 센서 라인을 탐지하고, 화이트 라인이 존재하지 않는 센서 라인의 차간 거리로부터 차량의 위치를 추출하여 차간 거리와 차량 방향을 계산한다.
화이트 라인을 포함하는 센서 라인의 탐지 및 차량의 위치 추출의 경우에, 각 센서 라인들 중의 상관관계가 조사되기 전에 후보 데이터가 각 센서 라인 내에 선택된다. 따라서 정보가 최소량으로 처리되어야 하고 단시간에 처리가 이루어질 수 있다.
또한, 각 센서 라인 상에 복수의 측정 윈도우를 화소 간격으로 설정되기 때문에, 원거리의 차량은 임의의 측정 윈도우에 의해 쉽게 포착될 수 있다. 또한, 화이트 라인을 포함하는 각 센서 라인이외의 센서 라인을 사용하여, 동일한 레인 상에 존재하는 차량(즉, 경보될 대상 (차량))만이 쉽게 포착될 수 있고, 그 결과, 경보의 신뢰도가 높아지고 화이트 라인을 포함하는 센서가 차량의 위치를 추출하는데 사용되지 않기 때문에 처리 시간이 단축된다.
계속해서, 제 1 발명은, 쉽게 처리되는 신뢰성 있는 데이터를 제공하는 차간 거리 측정 장치를 제공하고, 그 결과, 고가의 처리 회로를 사용하지 않고 처리 시간을 단축시키고 비용을 적게 한다.
또한, 제 1 발명에 따르면, 차간 거리 측정 장치는, 후속차까지의 거리를 측정하여 위험 차간 영역까지 근접한 후속차에 대해 브레이크등을 점멸시켜 경보를 한다.
따라서, 음성 정보로 운전자를 귀찮게 하지 않고 경보를 제공하는 이 방법은, 운전자에게 적합한 안전 장치를 제공하고, 그 결과 교통 사고를 줄일 수 있다.
도 1은 제 1 발명의 실시예의 중요 부분의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 도 1의 화이트 라인 추출부의 처리 수순의 전반 부분을 도시하는 흐름도.
도 3은 도 1의 화이트 라인 추출부의 처리 수순의 후반 부분을 도시하는 흐름도.
도 4는 도 1의 화이트 라인 추출의 처리를 설명하기 위해, 복수의 센서 라인 상에 투영되는 노면의 화이트 라인과 차량의 영상을 도시하는 도면.
도 5는 도 1의 화이트 라인 추출부의 처리를 설명하기 위해, 센서 라인상의 각 윈도우 어드레스의 측정 거리의 예를 도시하는 도면.
도 6은 각 센서 라인상의 차량 후보 데이터를 검출하기 위해 도 1의 차량 추출부에 의해 처리된 수순의 전반 부분을 도시하는 흐름도.
도 7은 각 센서 라인상의 차량 후보 데이터를 검출하기 위해 도 1의 차량 추출부에 의해 처리된 수순의 후반 부분을 도시하는 흐름도.
도 8은 각 센서 라인간의 상호관계를 검사하여 차량을 검출하기 위해 도 1의 차량 추출부에 의해 처리된 수순을 도시하는 흐름도.
도 9는 도 1의 차량 추출부에 의한 처리를 설명하기 위해, 복수의 센서 라인 상에 투영되는 노면사의 화이트 라인과 차량의 영상을 도시한 도면.
도 10은 도 1의 차량 추출부에 의한 처리를 설명하기 위해, 거리 측정 장치와 차량 후반부의 형상과의 관계를 도시하는 측면도.
도 11은 도 1의 차량 추출부에 의한 처리를 설명하기 위해, 차량 후보 추출 시에 센서 라인상의 각 윈도우 어드레스에 대한 측정 거리의 예를 도시한 도면.
도 12는 도 1의 차량 추출부에 의한 처리를 설명하기 위해, 복수의 센서 라인 상에 투영되는 노면의 화이트 라인 및 솔기(seam)와 같은 모양과 차량의 영상을 도시한 도면.
도 13은 도 1의 차량 추출부에 의한 처리를 설명하기 위해, 노면과 차량의 영상을 갖는 센서 라인상의 각 윈도우 어드레스에 대한 측정 거리 및 노면식의 예를 도시한 도면.
도 14는 도 1의 차량 추출부에 의한 처리를 설명하기 위해, 기리 측정 장치와 노면 및 차량 검출용 노면과의 관계를 도시하는 선도.
도 15는 광센서 어레이의 세로 방향의 복수의 점을 연속적으로 측정하기 위한 측정 원리를 도시한 도면.
도 16은 광센서 어레이의 세로 방향의 복수의 점을 연속적으로 측정하기 위한 평가 함수를 도시한 도면.
도 17은 광센서 어레이의 세로 방향의 복수의 점을 연속적으로 측정하기 위해 설치한 거리 측정 장치의 예를 설명하는 도면.
도 18은 도 17의 거리 측정 장치에 의해 얻은 거리 정보를 설명하는 도면.
도 19는 제 2 발명의 제 1 실시예로서의 선행차(preceeding vehicle)와 후속차(following vehicle)와의 관계를 도시하는 측면도.
도 20은 경보 장치의 구성을 도시하는 블록 회로도.
도 21은 제 2 발명의 제 2 실시예로서의 선행차와 후속차와의 관계를 도시하는 측면도.
도 22는 경보 장치의 구성을 도시하는 블록 회로도.
도 23은 임의의 상대 속도에서의 원차(original vehicle) 속도와 안전 차간 거리의 관계를 도시한 도면.
도 24는 종래의 차간 거리 측정 장치의 구성도.
도 25는 도 24의 거리 계산의 원리를 도시한 도면.
도 26은 도 24의 거리 검출 회로의 동작 원리를 도시한 도면.
도 27은 종래의 광센서 어레이의 세로 방향의 복수의 점에 대한 거리를 측정하는 원리를 도시한 도면.
도 28은 종래의 차간 거리 측정 장치의 차량 위치를 추출할 때 발생하는 불편함을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1, 2 : 결상 렌즈 3, 4 : 수광기
31 내지 3m, 41 내지 4m : 광센서 어레이
Λ(Λi, ΛL, ΛR) : 센서 라인 AX : 광축
WD(WDL,WDR) : 측정 윈도우 5 : 신호 처리부
6 : 거리 검출 회로 7 : 화이트 라인 추출부
8 : 차량 추출부 9 : 거리 신호
10 : 화이트 라인 정보 11 : 차간 거리 및 차간 방향 정보
DV : 차간 거리 12 : 거리 측정 장치
13 : 차 13' : 대상물
13A : 선행차 13B : 후속차
16 : 경보 판정부 17 : 차속도 센서
18 : 차속도 신호 19 : 온-오프 신호
20, 24 : 스위치 21 : 브레이크 스위치
22 : 브레이크등 23 : 별도의 등
301 내지 30m, 401 내지 40m : 영상 신호
311 내지 31m, 411 내지 41m : 영상 데이터(광량 분포 데이터)
531 내지 53m, 541 내지 54m : A/D 변환기
55 : 기억 장치
RP : 노면의 솔기와 같은 모양

Claims (8)

  1. 세로 방향이 수직 방향으로 대략 정렬되는 방식으로 특정된 간격으로 병렬로 배치된 (m)개의 광센서 어레이들을 포함하는 1쌍의 수광기들을 포함하는 차간 거리 측정 장치로서, 상기 수광기들은 광학계의 1쌍의 평행한 광축들에 대응하는 결상면들 상에 상기 광센서 어레이들의 세로 방향으로 배치되고, 상기 장치는 상기 1쌍의 수광기들의 광센서 어레이들로부터 영상 데이터를 이용하여 선행차 또는 후속차까지의 차간 거리를 판정하는, 상기 차간 거리 측정 장치에 있어서,
    m x n개의 점들에 대해 측정 거리들을 검출하는 거리 검출 수단으로서, 그 좌표들은 각각의 (m)개의 광센서 어레이 라인들(이하, "센서 라인들") 상에 설정된 윈도우들을 이용하여 센서 라인 번호들 및 측정 윈도우 어드레스들에 의해 특정되는, 상기 거리 검출 수단;
    상기 거리 검출 수단에 의해 얻어진 검출 결과들을 이용하여, 상기 (m) 개의 센서 라인들 중에 상기 차량이 주행하는 노면 상의 화이트 라인의 영상이 존재하는 센서 라인을 검출하는 화이트 라인 검출 수단과;
    상기 화이트 라인 검출 수단에 의해 얻어진 검출 결과들에서 상기 화이트 라인의 영상이 존재하지 않는 센서 라인들과 관련되는 상기 거리 검출 수단에 의한 상기 검출의 결과들을 이용하여, 차량의 존재를 검사하고 적어도 존재하는 차량에 대한 차간 거리를 검출하는 차량 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차간 거리 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 라인들 상의 측정 윈도우들에 대해 설정된 간격은 광센서 어레이의 광센서들 사이의 간격과 같은 것을 특징으로 하는, 차간 거리 측정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화이트 라인 검출 수단은, 상기 센서 라인들 상에 검출되는 측정 거리들 중 측정 윈도우가 최하단 위치에 위치되는 측정 거리와, 그 측정 윈도우의 어드레스 사이의 센서 라인들에서 상관관계를 조사함으로써 화이트 라인을 검출하는 것을 특징으로 하는, 차간 거리 측정 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차량 검출 수단은, 화이트 라인의 영상이 존재하지 않는 모든 센서 라인들에 대해, 상기 센서 라인들 상에 검출된 측정 거리들 중 측정 윈도우가 최하단 위치에 위치되는 측정 거리(이하, "최근 측정 거리")와, 상기 최근 측정 거리를 갖는 상기 측정 윈도우의 어드레스(이하, "기점 윈도우 어드레스)보다 적어도 이 최근 측정 거리에서 존재할 수 있는 차량의 높이에 대응하는 다수의 어드레스들만큼 더 높은 어드레스에서의 상기 측정 윈도우에 대한 측정 거리를 이용하여, 상기 최근 측정 거리가 차량 후보 또는 노면에 대응하는지를 판정하고, 그것이 차량 후보에 대응하면, 상기 최근 측정 거리를 차량 후보 거리로서, 관련 센서 라인들을 차량 검출 후보 센서 라인들로서 이용하기 위해 판정하고;
    그것이 노면에 대응하면, 상기 차량 검출 수단은, 기점 윈도우 어드레스에 기초한 각각의 더 높은 측정 윈도우의 어드레스와 그 어드레스에 대해 예상된 노면까지의 거리 사이의 관계를 계산하여 상기 예상된 노면까지의 계산된 거리를 상기 대응하는 측정 거리와 비교하여, 차량 후보가 상기 최근 측정 거리보다 더 큰 거리에서 존재하는지를 판정하고, 그렇다면, 상기 차량 후보까지의 측정 거리를 차량 후보 거리로서, 관련 센서 라인들을 차량 검출 후보 센서 라인들로서 이용하기 위해 판정하며;
    상기 차량 검출 수단은 상기 차량 검출 후보 센서 라인들의 최대 및 최소 번호들 사이의 차이가 상기 차량 후보 거리에서 존재할 수 있는 차량의 폭에 대응하는 것을 확인하여 상기 차량 후보가 실제 차량임을 판정하는 것을 특징으로 하는, 차간 거리 측정 장치.
  5. 특정된 간격으로 병렬로 배치된 하나 또는 그 이상의 광센서 어레이들을 포함하는 1쌍의 수광기들을 포함하는 차간 거리 측정 장치로서, 상기 수광기들은 광학계의 1쌍의 평행한 광축들에 대응하는 결상면들 상에 상기 광센서 어레이들의 세로 방향으로 배치되고, 상기 장치는 상기 1쌍의 수광기들의 광센서 어레이들로부터의 영상 데이터를 이용하여 후속차까지의 차간 거리를 판정하는, 상기 차간 거리 측정 장치에 있어서,
    원차의 등들을 점멸함으로써 후속차에게 위험을 알리기 위해, 상기 후속차까지의 차간 거리와 원차의 속도에 기초하여 후속차의 위험한 접근을 판정하기 위한 경보 출력 판정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차간 거리 측정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 경보 출력 판정 수단은 브레이크 등들을 점멸하도록 상기 운전자에 의해 조작되고 브레이크 스위치에 병렬로 접속된 스위치에 대해 온과 오프 신호들을 제공하는 것을 특징으로 하는, 차간 거리 측정 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 경보 출력 판정 수단은 후속차의 운전자가 쉽게 인식할 수 있는 위치에 설치된 상기 브레이크 등과 다른 등을 개폐하기 위한 스위치에 대해 온과 오프 신호들을 제공하는 것을 특징으로 하는, 차간 거리 측정 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 차량 검출 수단은, 화이트 라인의 영상이 존재하지 않는 모든 센서 라인들에 대해, 상기 센서 라인들 상에 검출된 측정 거리들 중 측정 윈도우가 최하단 위치에 위치되는 측정 거리(이하, "최근 측정 거리")와, 상기 최근 측정 거리를 갖는 상기 측정 윈도우의 어드레스(이하, "기점 윈도우 어드레스)보다 적어도 이 최근 측정 거리에서 존재할 수 있는 차량의 높이에 대응하는 다수의 어드레스들만큼 더 높은 어드레스에서의 상기 측정 윈도우에 대한 측정 거리를 이용하여, 상기 최근 측정 거리가 차량 후보 또는 노면에 대응하는지를 판정하고, 그것이 차량 후보에 대응하면, 상기 최근 측정 거리를 차량 후보 거리로서, 관련 센서 라인들을 차량 검출 후보 센서 라인들로서 이용하기 위해 판정하고;
    그것이 노면에 대응하면, 상기 차량 검출 수단은, 기점 윈도우 어드레스에 기초한 각각의 더 높은 측정 윈도우의 어드레스와 그 어드레스에 대해 예상된 노면까지의 거리 사이의 관계를 계산하여 상기 예상된 노면까지의 계산된 거리를 상기 대응하는 측정 거리와 비교하여, 차량 후보가 상기 최근 측정 거리보다 더 큰 거리에서 존재하는지를 판정하고, 그렇다면, 상기 차량 후보까지의 측정 거리를 차량 후보 거리로서, 관련 센서 라인들을 차량 검출 후보 센서 라인들로서 이용하기 위해 판정하며;
    상기 차량 검출 수단은 상기 차량 검출 후보 센서 라인들의 최대 및 최소 번호들 사이의 차이가 상기 차량 후보 거리에서 존재할 수 있는 차량의 폭에 대응하는 것을 확인하여 상기 차량 후보가 실제 차량임을 판정하는 것을 특징으로 하는, 차간 거리 측정 장치.
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