KR100482564B1

KR100482564B1 - 차량의 차선 이탈 경보 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR100482564B1
Application number: KR10-2002-0039421A
Authority: KR
Inventors: 김만중
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2005-04-14
Also published as: KR20040005121A

Abstract

본 발명은 차선 이탈 경보장치를 이용하여 촬영된 도로의 차선 폭을 설정된 계산식으로 보정하여 안정되게 유지함으로써 차선 이탈에 대한 오경보 및 경보시점의 오차를 감소시킬 수 있는 차량의 차선 이탈 경보 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 차량의 차선 이탈 경보 제어장치에 있어서, 상기 차량의 주행 차선을 촬영하여 영상 신호를 출력하는 영상 촬영부와; 상기 영상 촬영부로부터 입력되는 영상 신호에서 각각의 프레임별로 차선 성분을 추출하여 과거 프레임(n-2, n-1)의 차선 폭(L) 데이터를 현재 프레임(n)의 차선 폭(L) 계산시 보정하여 계산하고, 상기 계산된 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 이용하여 차선 이탈 정도(DL)를 계산하며, 계산된 차선 이탈 정도(DL)와 설정값을 비교하여 해당되는 표시 제어신호 및 경보 제어신호를 발생하는 영상 처리 제어부와; 각각의 프레임에서 계산되는 차선 폭 계산값과 차선 이탈 정도(DL)의 계산식 및 설정값 등을 저장하는 메모리부와; 상기 영상 처리 제어부로부터 공급되는 표시 제어신호의 입력에 따라 구동되어 주행 차선을 표시하는 표시부와; 상기 영상 처리 제어부로부터 공급되는 경보 제어신호의 입력에 따라 구동되어 차선 이탈상태를 경보하는 경보부를 포함하여 구성한다.

Description

차량의 차선 이탈 경보 제어장치 및 방법{TRAFFIC LINE DETECTION CONTROLLING DEVICE OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량에 관한 것으로서, 특히 차량의 차선 이탈 경보 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 차선 이탈 경보 제어장치는 주행 차선을 촬영하여 영상 신호를 출력하는 영상 촬영부(CCD)와, 영상 촬영부에서 촬영되어 출력되는 영상 신호를 입력받아 설정된 프로그램에 의하여 처리 및 차선 이탈을 판단 제어하는 영상 처리부와, 영상 처리부에서 출력되는 신호에 의하여 차선 이탈 경보를 발하는 경보부로 구성된다.

상기와 같이 구성된 차선 이탈 경보 장치는 영상 촬영부(CCD)에서 촬영된 영상을 영상 처리부에서 기설정된 소정의 프로그램에 의하여 영상 신호 처리 및 차선 이탈을 판단 제어한다.

그리고, 경보부는 영상 처리부로부터 공급되는 경보 제어신호의 입력에 따라 차량의 차선 이탈을 경보한다.

종래 기술의 차선 이탈 경보 장치에서 기본 이탈 경보 로직과 경보 식은 다음과 같다.

도 3을 참조하면, DL(Deviation Level)은 차선 이탈 정도이며, 실제 도로에서 차량이 차선에 근접하는 정도를 나타낸다.

또한, L은 차선 폭, CW는 차폭, A는 도로 중앙과 차량 중앙과의 간격을 각각 나타낸다.

경보 조건은 차선 이탈 정도(DL)가 작을수록 차선에 근접하게 됨을 알 수 있으므로 경보를 하고 차선 이탈 정도(DL)가 큰 경우는 경보를 해제한다.

차선 이탈 정도(DL)를 결정하는 중요한 요소는 차선 폭(L)이다.

차선 폭(L)과 차선 이탈 정도(DL)는 비례 관계에 있으며 차선 폭(L)이 흔들릴 경우 차선 이탈 정도(DL)의 값이 잘못 결정되어 오경보 및 경보시점이 흔들릴 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 차선 이탈 경보장치를 이용하여 촬영된 도로의 차선 폭을 설정된 계산식으로 보정하여 안정되게 유지함으로써 차선 이탈에 대한 오경보 및 경보시점의 오차를 감소시킬 수 있는 차량의 차선 이탈 경보 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 차선 이탈 경보 제어장치에 있어서, 상기 차량의 주행 차선을 촬영하여 영상 신호를 출력하는 영상 촬영부와; 상기 영상 촬영부로부터 입력되는 영상 신호에서 각각의 프레임별로 차선 성분을 추출하여 과거 프레임(n-2, n-1)의 차선 폭(L) 데이터를 현재 프레임(n)의 차선 폭(L) 계산시 보정하여 계산하고, 상기 계산된 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 이용하여 차선 이탈 정도(DL)를 계산하며, 계산된 차선 이탈 정도(DL)와 설정값을 비교하여 해당되는 표시 제어신호 및 경보 제어신호를 발생하는 영상 처리 제어부와; 각각의 프레임에서 계산되는 차선 폭 계산값과 차선 이탈 정도(DL)의 계산식 및 설정값 등을 저장하는 메모리부와; 상기 영상 처리 제어부로부터 공급되는 표시 제어신호의 입력에 따라 구동되어 주행 차선을 표시하는 표시부와; 상기 영상 처리 제어부로부터 공급되는 경보 제어신호의 입력에 따라 구동되어 차선 이탈상태를 경보하는 경보부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 차선 이탈 경보 제어방법에 있어서, 영상 촬영부를 통해 촬영된 상기 차량의 주행 전방 영상신호를 입력받는 단계와; 상기 입력된 영상에서 각각의 프레임별로 차선 성분을 추출하는 단계와; 상기 추출된 차선 성분을 검증하는 단계와; 상기 검증된 차선 성분 가운데 과거 프레임(n-2, n-1)의 차선 폭(L) 데이터를 현재 프레임(n)의 차선 폭(L) 계산시 보정하여 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 계산하는 단계와; 상기 계산된 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 이용하여 차선 이탈 정도(DL)를 계산하는 단계와; 상기 계산된 차선 이탈 정도(DL)와 설정값을 비교하여 해당되는 경보 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차선 이탈 경보 제어장치의 구성을 설명한다.

본 발명의 실시예는 차량의 차선 이탈 경보 제어장치에 있어서, 영상 촬영부(110), 영상 처리 제어부(120), 메모리부(130), 표시부(140), 경보부(150)를 포함하여 구성한다.

영상 촬영부(110)는 차량의 주행 차선을 촬영하여 영상 신호를 출력하는 CCD(전하 결합 소자) 카메라로 구성한다.영상 처리 제어부(120)는 입력되는 영상 데이터를 미분필터와 같은 필터링소자를 이용하여 특징점만을 찾아내고, 이 특징점에서 일정크기 이상이면서 일정길이 이상이 되는 점만을 골라내어 에지로 분류한다.영상 처리 제어부(120)에서 일정크기 이상의 에지를 골라내는 과정에서 일정크기를 설정하게 되는데, 설정을 위해 임계치(threshold level)를 사용하고, 이 임계치는 도로의 밝기에 따라 가변적으로 변화한다.메모리부(130)는 영상 처리 제어부(120)에서 고속의 영상처리가능을 수행할 수 있도록 동기신호에 의해 교번적으로 데이터 메모리동작을 수행한다.영상 처리 제어부(120)는 영상 전처리 및 에지 처리 기능과, 인터페이스 및 전처리용 메모리관리 기능을 가지고 있다.영상 처리 제어부(120)에서 분류한 에지중에서 차선이라고 판단되는 에지만을 골라내고 평활화시킨 후 유효한 차선을 찾아내어 차선의 폭을 계산한 다음 이탈정도를 판단하여 경고 메시지를 출력시키면 된다.만약, 차선이 끊어져 있거나 지워져 있을 경우에는 차선의 식별이 곤란하다. 또한 기상상태의 변화나 야간, 우천시에는 차선의 구분이 정확하지 않다.그에 따라, 영상 처리 제어부(120)에서는 차량 진행방향으로 이어져 있는 차선의 정보만을 강조하여 차선의 경계선을 쉽게 찾을수 있는 방식(진행방향 제한 프레임 중첩법)을 채용한다.장애물들이나 도로상의 풍경은 차량이 주행하면서 점차 이동하고 있는 것과 비해서 도로 위의 차선은 계속 연속적으로 나타나게 되므로 이러한 시간적인 차이가 없게 된다. 이러한 현상은 영상 촬영부를 통해 영상 처리 제어부(120)로 입력되는 영상을 시간적으로 모으게 되면 이 상황을 얻을 수 있게 된다.상기한 진행방향 제한 프레임 중첩법은 영상 입력부에서 입력되는 연속 영상에서 차분의 결과를 메모리부(130)에 저장하고 연속 프레임의 차분들을 중첩시켜 결과적으로 차량의 주행방향으로는 차분이 더해져서 강조한 결과가 얻어지게 하는 반면에, 주위 환경이나 장애물의 영상은 시간적으로 위치가 이동하게 됨으로 차분이 차이없게 되고 중첩되어 강조된 차선보다 레벨이 낮은 데이터가 되어 결론적으로 차선만을 손쉽게 골라낼 수 있게 된 방법이다.

영상 처리 제어부(120)는 본 발명의 실시예에서 차선 이탈 경보 제어동작에 관련된 전반적인 제어동작을 수행하는 일종의 마이크로 프로세서로 구성하며, 영상 촬영부(110)로부터 입력되는 영상 신호에서 각각의 프레임별로 차선 성분을 추출하여 과거 프레임(n-2, n-1)의 차선 폭(L) 데이터를 현재 프레임(n)의 차선 폭(L) 계산시 보정하여 계산하고, 계산된 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 이용하여 차선 이탈 정도(DL)를 계산하며, 계산된 차선 이탈 정도(DL)와 설정값을 비교하여 해당되는 표시 제어신호 및 경보 제어신호를 발생한다.

영상 처리 제어부(120)는 현재 프레임(n)의 보정 차선 폭(L')을

L'(n)(현재 프레임의 보정 차선 폭) = 0.5*L(n-2) + 0.3*L(n-1) + 0.2*L(n)

으로 계산한다.

그리고, 영상 처리 제어부(120)는 차선 이탈 정도(DL)를

으로 계산한다.

여기서, L(n)은 현재 프레임의 차선 폭, CW는 차폭, A는 도로 중앙과 차량 중앙과의 간격을 각각 나타낸다.

한편, 영상 처리 제어부(120)는 계산된 차선 이탈 정도(DL)가 설정값 보다 작으면 경보부(150)로 경보 제어신호를 공급한다.

이와는 반대로, 영상 처리 제어부(120)는 계산된 차선 이탈 정도(DL)가 설정값 이상이면 경보부(150)로 공급되는 경보 제어신호를 차단한다.

메모리부(130)는 영상 처리 제어부(120)를 통해 각각의 프레임에서 계산되는 차선 폭 계산값과 차선 이탈 정도(DL)의 계산식 및 설정값 등을 저장한다.

표시부(140)는 영상 처리 제어부(120)로부터 공급되는 표시 제어신호의 입력에 따라 구동되어 주행 차선을 표시한다.

경보부(150)는 영상 처리 제어부(120)로부터 공급되는 경보 제어신호의 입력에 따라 구동되어 차선 이탈상태를 경보한다.

도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차선 이탈 경보 제어방법을 설명한다.

먼저, 영상 처리 제어부(120)는 (S210)에서 영상 촬영부(110)를 통해 촬영된 차량의 주행 전방 영상신호를 입력받아 영상을 처리한다.

이어서, 영상 처리 제어부(120)는 (S220)으로 진행하여 입력된 영상에서 각각의 프레임별로 차선 성분을 추출하고, 추출된 차선 성분을 검증한다(S230).

그리고, (S240)으로 진행하여 검증된 차선 성분 가운데 과거 프레임(n-2, n-1)의 차선 폭(L) 데이터를 현재 프레임(n)의 차선 폭(L) 계산시 보정하여 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 계산한다.

즉, 현재 프레임의 차선 폭(L(n))을 안정화시키기 위해서 과거 프레임(n-2, n-1)의 데이터를 이용해 노이즈(Noise)에 의한 급격한 차선 확대나 차선 축소에 대해 크게 영향을 받지 않고 일정한 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 유지시킴으로써 국도나 고속도로에서 모두 안정된 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 유지함으로써 차선 이탈 정도(DL)의 큰 변화를 허용하지 않으므로 인해 경보시점을 안정화시킨다.

(S241)은 (n-2) 프레임의 차선 폭(L)을 계산하는 단계이다.

이어서, (S241)에서 계산된 (n-2) 프레임의 차선 폭(L)은 (S242)에서 메모리부(130)에 저장된다.

(S243)은 (n-1) 프레임의 차선 폭(L)을 계산하는 단계이다.

이어서, (S243)에서 계산된 (n-1) 프레임의 차선 폭(L)은 (S244)에서 메모리부(130)에 저장된다.

(S245)은 (n) 프레임의 차선 폭(L)을 계산하는 단계이다.

이어서, (S245)에서 계산된 (n) 프레임의 차선 폭(L)은 (S246)에서 메모리부(130)에 저장된다.

상기한 바와 같이 (n-2) 프레임, (n-1)프레임, (n) 프레임에서의 차선 폭(L)은 다음 식과 같이 보정한다.

위 식에 의하여 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))은 급격히 변화하지 않고 일정한 값으로 수렴하게 되어 경보시점을 정확히 할 수 있다.

예를 들어, 고속도로의 실제 차선 폭을 340cm로 가정하고, 노이즈에 의해 고속도로의 차선 폭이 항상 변경되는 것을 가정하면, 고소도로상에서의 노이즈에 의한 급격한 차선 폭 변화시

(n-2) 프레임의 차선 폭(L) = 340cm

(n-1) 프레임의 차선 폭(L) = 342cm

(n) 프레임의 차선 폭(L) = 400cm 일 경우

(n) 프레임에서의 차선 폭(L)은 다음과 같이 보정된다.

L'(n) = (0.5*340) + (0.3*342) + (0.2*400) = 170 + 102.6 + 80 = 352.6cm

즉, 갑자기 변화되는 차선 폭은 400cm에서 352.6cm으로 변화됨으로써 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 안정화시킬 수 있으며 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 정확히 산출하면 산출할수록 실제 차선 폭인 340cm에 근접하게 된다.

그러므로 차선 이탈 정도(DL) 계산식에서 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))이 안정화됨으로써 오경보가 나지 않으며 정확한 시점에서 경보를 울리 수 있다.

이어서, 영상 처리 제어부(120)는 (S250)으로 진행하여 계산된 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 이용하여 차선 이탈 정도(DL)를 계산한다.

그리고, 영상 처리 제어부(120)는 계산된 차선 이탈 정도(DL)와 설정값을 비교하여 해당되는 경보 제어동작을 수행한다(S260).

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 과거 프레임(Frame)의 데이터(Data)를 이용하여 현재 프레임의 차선 폭(L(n))을 안정화시킴으로써 오경보를 줄이고 정확한 시점에 경보를 울리도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 차선 이탈 경보 제어장치 및 방법은 현재 프레임의 차선 폭(L(n))을 안정화시킴으로써 차선 이탈 정도(DL)값의 큰 변화를 허용하지 않으므로 오경보를 줄이고 정확한 시점에 경보를 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차선 이탈 경보 제어장치의 구성을 도시한 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차선 이탈 경보 제어방법을 도시한 흐름도.

도 3은 차량의 차선 이탈 정도(DL)를 표시한 화면.

Claims

차량의 차선 이탈 경보 제어장치에 있어서,

상기 차량의 주행 차선을 촬영하여 영상 신호를 출력하는 영상 촬영부와;

상기 영상 촬영부로부터 입력되는 영상 신호에서 각각의 프레임별로 차선 성분을 추출하여 과거 프레임(n-2, n-1)의 차선 폭(L) 데이터를 현재 프레임(n)의 차선 폭(L) 계산시 보정하여 계산하고, 상기 계산된 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 이용하여 차선 이탈 정도(DL)를 계산하며, 계산된 차선 이탈 정도(DL)와 설정값을 비교하여 해당되는 표시 제어신호 및 경보 제어신호를 발생하는 영상 처리 제어부와;

각각의 프레임에서 계산되는 차선 폭 계산값과 차선 이탈 정도(DL)의 계산식 및 설정값 등을 저장하는 메모리부와;

상기 영상 처리 제어부로부터 공급되는 표시 제어신호의 입력에 따라 구동되어 주행 차선을 표시하는 표시부와;

상기 영상 처리 제어부로부터 공급되는 경보 제어신호의 입력에 따라 구동되어 차선 이탈상태를 경보하는 경보부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 이탈 경보 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 영상 처리 제어부는

현재 프레임(n)의 보정 차선 폭(L')을

L'(n)(현재 프레임의 보정 차선 폭) = 0.5*L(n-2) + 0.3*L(n-1) + 0.2*L(n)

으로 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 이탈 경보 제어장치.

여기서, L(n-2)와 L(n-1)은 과거 프레임(n-2, n-1)의 차선 폭(L)이며, L(n)은 현재 프레임(n)의 차선 폭(L)을 각각 나타낸다.
제2항에 있어서, 상기 영상 처리 제어부는

차선 이탈 정도(DL)를

으로 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 이탈 경보 제어장치.

여기서, CW는 차폭, A는 도로 중앙과 차량 중앙과의 간격을 각각 나타낸다.
제1항에 있어서, 상기 영상 처리 제어부는 상기 계산된 차선 이탈 정도(DL)가 설정값 보다 작으면 상기 경보부로 경보 제어신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 이탈 경보 제어장치.
제4항에 있어서, 상기 영상 처리 제어부는 상기 계산된 차선 이탈 정도(DL)가 설정값 이상이면 상기 경보부로 공급되는 경보 제어신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 이탈 경보 제어장치.
차량의 차선 이탈 경보 제어방법에 있어서,

영상 촬영부를 통해 촬영된 상기 차량의 주행 전방 영상신호를 입력받는 단계와;

상기 입력된 영상에서 각각의 프레임별로 차선 성분을 추출하는 단계와;

상기 추출된 차선 성분을 검증하는 단계와;

상기 검증된 차선 성분 가운데 과거 프레임(n-2, n-1)의 차선 폭(L) 데이터를 현재 프레임(n)의 차선 폭(L) 계산시 보정하여 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 계산하는 단계와;

상기 계산된 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 이용하여 차선 이탈 정도(DL)를 계산하는 단계와;

상기 계산된 차선 이탈 정도(DL)와 설정값을 비교하여 해당되는 경보 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 이탈 경보 제어방법.
제6항에 있어서, 상기 현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을 계산하는 단계는

현재 프레임의 보정 차선 폭(L'(n))을

L'(n)(현재 프레임의 보정 차선 폭) = 0.5*L(n-2) + 0.3*L(n-1) + 0.2*L(n)

으로 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 이탈 경보 제어방법.

여기서, L(n-2)와 L(n-1)은 과거 프레임(n-2, n-1)의 차선 폭(L)이며, L(n)은 현재 프레임(n)의 차선 폭(L)을 각각 나타낸다.
제7항에 있어서, 상기 차선 이탈 정도(DL)를 계산하는 단계는

차선 이탈 정도(DL)를

으로 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 차선 이탈 경보 제어방법.

여기서, CW는 차폭, A는 도로 중앙과 차량 중앙과의 간격을 각각 나타낸다.