KR100660561B1 - 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 윈드쉴드의 비교적 넓은 영역에 대한 비의 분포도를 측정하여 외란에 대한 영향을 적게 받으면서도 보다 정확하게 비의 양을 측정하여 와이퍼의 속도를 제어할 수 있도록 하는 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

이를 달성하기 위한 본 발명은, 와이퍼의 구동을 온,오프시키는 와이퍼스위치, 윈드쉴드에서 운전자의 눈이 바라보는 위치의 센싱영역에 빛을 조사하도록 계기판 상단에 설치되는 LED, 상기 LED에서 조사된 빛이 윈드쉴드의 센싱영역에서 반사되는 빛을 인식하도록 자동차의 천정 부위에 설치되는 비전카메라, 비전카메라로부터 비의 영상을 입력받아 수분 레벨과 분포도를 계산하여 와이퍼의 작동 속도와 주기를 제어하는 퍼지 콘트롤러, 그리고 상기 콘트롤러에 연결되어 구동 속도 및 주기가 제어되는 와이퍼구동모터를 포함하여 이루어져, 와이퍼의 작동이 감지되면 센싱영역을 촬영하여 주야간 각각에 대한 영상처리 알고리즘을 수행하여 측정한 결과에 따라 와이퍼의 작동을 제어하도록 하는 발명임.

윈드쉴드, 강우, 빗방울, 와이퍼시스템, 비전센서

Description

비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템 및 그 제어방법{Vision based intelligent smart wiper system and its control method}

도 1은 본 발명에 따른 와이퍼시스템의 설치구조도,

도 2는 도 1에 도시된 와이퍼시스템의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 강우상태 감지방법을 설명하는 흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 주간 영상 처리 알고리즘을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 야간 영상 처리 알고리즘을 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명에 따라 수분 레벨과 분포도에 따라 강우 상태를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 -- 와이퍼, 12 -- 와이퍼구동모터,

13 -- 윈드쉴드, 14 --와이퍼스위치,

15 -- 콘트롤러, 16 -- LED,

17 -- 비전카메라, 18 -- 라이트스위치,

20 -- 계기판.

본 발명은 비의 양을 감지하여 자동으로 와이퍼의 속도를 제어하는 스마트 와이퍼 시스템 및 그 제어방법 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 윈드쉴드의 비교적 넓은 영역에 대한 비의 분포도를 측정하여 외란에 대한 영향을 적게 받으면서도 보다 정확하게 비의 양을 측정하여 와이퍼의 속도를 제어할 수 있도록 하는 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

최근 들어, 승용차, 산업용 차량, 군사용 차량 분야에서 지능화 차량(intelligent vehicle)에 대한 관심이 급속히 증대되어 가고 있다. 이러한, 지능화 차량을 구현하기 위해서는 차량의 위치나 속도와 같은 차량의 상태 정보와 차량 외부의 환경 정보를 실시간으로 인식할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 이러한 차량 정보를 바탕으로 차량을 반자동 또는 자동으로 제어할 수 있어야 한다. 이러한 이유로, 지능화 차량에서는 운전자의 편의성을 위하여 차량의 일부를 제어하는 운전자 보조 시스템이나 운전자의 안전을 위하여 차량 정보를 제공하고 위험 상황을 경고하는 충돌 경고 시스템 등과 같은 다양한 지능형 센싱 및 제어 알고리즘이 요구된다.

이러한 운전자의 안전성과 편의성에 영향을 미치는 차량 부품 중에서, 윈드쉴드는 차량 운전 시 운전자의 안전을 위한 시야 확보에 가장 많은 영향을 미치는 부분이다. 즉, 운전자의 시야를 방해하는 비나 눈이 오는 우천시에, 윈드쉴드 와이퍼 시스템은 운전자의 안전성을 보장하는 데 있어 매우 핵심적인 역할을 수행 한다.

그러나, 비나 눈의 양은 시간과 차량의 속도에 따라 불규칙적으로 변하기 때문에, 전통적인 와이퍼 시스템의 경우, 충분한 시야를 확보하기 위해서는 와이퍼의 속도와 작동 주기를 수시로 변화시켜야 한다. 이러한 와이퍼 제어를 위한 조절은 운전자의 신경을 분산시키고, 부주의한 운전을 유발시켜, 교통 사고의 직접적인 원인이 되고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 비나 눈의 양에 따라 자동으로 와이퍼의 속도와 작동 주기를 조절하여주는 지능형 스마트 와이퍼 시스템(intelligent smart wiper system)에 대한 연구 개발이 진행되어 왔다. 특히, 스마트 와이퍼 시스템이 정상적으로 동작하기 위해서는 시간과 차량의 속도에 따라 변하는 비의 양이나 속도 등과 같은 강우 상태가 정확하게 측정되어야 한다.

이러한 목적을 만족시키기 위하여, 대다수의 지능형 스마트 와이퍼 시스템에서는 주로 광학식 레인 센서(optical rain sensor)가 사용되고 있다. 일반적으로, 광학식 레인 센서는 비의 양을 감지하기 위하여, 매질에 따른 빛의 반사율이 다르다는 점을 이용한다. 즉, 마른 윈드쉴드인 경우의 빛의 반사 각도와 젖은 윈드쉴드인 경우의 반사각도가 다르기 때문에, 특정 지점에 들어오는 빛의 양은 달라진다는 원리를 이용하여 비를 감지한다.

이러한 원리에 입각하여, 스마트 와이퍼 시스템에서는 LED가 빛을 방출하고 윈드쉴드 표면의 빗물에 의해 반사되어 돌아오는 상기 LED가 방출한 빛의 양을 포토 다이오드가 측정하고, 측정된 빛의 양에 따라 비의 양을 계산하는 알고리즘을 이용하고 있다.

그러나, 현재 차량에 적용되고 있는 강우 상태의 측정 방법으로는 윈드쉴드의 안쪽에 광학식 레인 센서가 부착되는 접촉식 방법이 주를 이루고 있는데, 이러한 센싱 방법은 상대적으로 폭 1cm 이하의 좁은 영역에서 수분 레벨과 강도만을 측정할 수 있다는 한계 때문에, 국부적인 외란에 의하여 불규칙하게 변하는 강우 상태를 정확하게 파악하기가 어렵다는 단점이 존재한다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 적외선 LED의 내부 광원만을 통과시키고 외부 광원은 차단시키는 필터를 윈드쉴드에 부착하는 방법을 사용한다. 그러나, 필터를 사용하게 되면 윈드쉴드 교체 시 일반 윈드쉴드가 아닌 필터 브라켓이 부착된 윈드쉴드 만을 사용해야 하기 때문에, 교체시비용이 추가된다는 단점이 발생한다. 또한, 광학식 레인 센서는 매우 작은 영역을 대상으로 비의 양을 의미하는 수분 레벨과 비가 센싱 영역에 얼마나 자주 묻는가를 나타내는 강도(intensity)만을 측정할 수 있기 때문에, 윈드쉴드의 국부적인 영역에만 비가 묻어 있거나 비가 흘러 내리는 경우와 같은 외란에 대하여 정확한 측정이 어렵다는 단점이 존재한다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 광학식 레인센서에 비하여 상대적으로 보다 넓은 영역을 측정할 수 있는 비전 센서를 이용하여 윈드쉴드 영역을 측정함으로써 수분 레벨뿐만 아니라, 비의 분포도를 측정할 수 있어서 외란 이 발생하는 경우에도 보다 정확하게 강우 상태를 파악하여 와이퍼의 작동 주기를 제어할 수 있도록 된 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 와이퍼의 구동을 온,오프시키는 와이퍼스위치, 윈드쉴드에서 운전자의 눈이 바라보는 위치의 센싱영역에 빛을 조사하도록 계기판 상단에 설치되는 LED, 상기 LED에서 조사된 빛이 윈드쉴드의 센싱영역에서 반사되는 빛을 인식하도록 자동차의 천정 부위에 설치되는 비전카메라, 비전카메라로부터 비의 영상을 입력받아 수분 레벨과 분포도를 계산하여 와이퍼의 작동 속도와 주기를 제어하는 퍼지 콘트롤러, 그리고 상기 콘트롤러에 연결되어 구동 속도 및 주기가 제어되는 와이퍼구동모터를 포함하여 이루어져 있다.

상기 비전카메라는 피사계 심도가 낮은 렌즈를 사용하여, 차량 외부의 배경을 무시하고 빗방울만 추출할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 콘트롤러에는 주간, 야간을 구분하여 비전카메라의 측정신호를 분석할 수 있도록 라이트스위치가 연결된 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템의 제어방법은, 와이퍼스위치가 온상태로 조작되면 비전카메라를 통해 윈드실드의 센싱영역에 대한 영상을 획득하는 단계, 현재 시점이 주간인지 야간인지 여부를 판단하는 단계, 상기 주야간 판단결과 주간인 경우 획득된 영상에서 직접 빗방울의 윤곽선을 검출하고 야간인 경우에는 이미지 필터링후 윤곽선을 검출하는 윤곽선 검출단계, 이어 상기 윤곽선 검출 영상중 바깥 배경 영상을 제거하기 위하여 이진 영상 처리를 하는 단계, 상기 단계의 이진 영상처리된 영상에서 빗방울을 더욱 부가시키기 위해 팽창연산을 수행하는 단계, 상기 팽창연산의 결과를 통해 수분레벨과 분포도를 측정하여 강우상태를 판단하는 단계, 상기 강우상태 판단결과에 따라 와이퍼의 작동 속도와 주기를 제어하는 단계를 포함하여 이루어져 있다.

상기에 있어서, 주야간 판단은 라이트스위치가 미등점등 위치에 접속되어 있는지 여부에 따라 판단하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 야간인 경우 이미지 필터링은 획득된 영상에서 저주파 성분을 제거함을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 수분레벨은 획득된 전체 영상을 256×256 단위로 나누어 비가 묻어 있는 화소수로 표시하는 한편 분포도는 전체 영상을 16×16 단위로 나누고 빗방울이 묻어 있는 화소를 전체 화소수에 대한 백분율로 표시함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 와이퍼시스템의 설치구조를 나타내며, 도 2는 도 1에 도시된 와이퍼시스템의 구성도를 나타낸다.

첨부도면에 도시된 바와 같이, 와이퍼(11)는 와이퍼구동모터(12)에 의해 선회작동되어 윈드쉴드(13)의 외측 표면에 떨어지는 빗물을 제거할 수 있도록 설치되어 있으며, 와이퍼스위치(14)의 조작상태에 따라 콘트롤러(15)에 의해 구동 속도 및 주기가 조절된다.

특히, 콘트롤러(15)는 LED(16)와 비전카메라(17)로 이루어진 비전센서의 작동에 따라 윈드쉴드(13)의 표면에 떨어지는 비의 양을 측정하여 와이퍼(11)의 구동 속도 및 주기를 조절할 수 있도록 이루어져 있으며, 본 실시예에서 콘트롤러(15)는 비전카메라(17)로부터 비의 영상을 입력받아 수분 레벨과 분포도를 계산하여 비의 양을 측정하도록 이루어져 있다.

이를 위해, LED(16)는 윈드쉴드(13)에서 운전자의 눈이 바라보는 위치의 센싱영역에 빛을 조사하도록 계기판(20) 상단에 설치되고, 비전카메라(17)는 상기 LED(16)에서 조사된 빛이 윈드쉴드(13)의 센싱영역에서 반사되는 빛을 인식하도록 자동차의 천정 부위에 설치된다.

LED(16)는 검사 대상 물체로부터 관측하고 싶은 부위만을 정확하게 포착하기 위하여 고휘도를 갖는 광원의 사용이 바람직하다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이 LED(16)와 비전카메라(17)는 윈드쉴드(13)에 묻어 있는 빗방울에 반사되어 돌아오는 LED(16)의 광원을 비전 카메라(17)가 받아들일 수 있도록 윈드쉴드(13)의 센싱영역에 대하여 적정 각도(θ)로 설치되었으며, 본 실시예에 사용된 상기 비전카메라(17)는 차량 외부의 배경을 무시하고 빗방울만 추출할 수 있도록 피사계 심도가 낮은 렌즈를 사용하였다.

아울러, 주간에 차량 외부의 태양광이나, 야간의 신호등이나 가로등과 같은 도로 조명, 반대 차선의 전조등, 앞 차량의 정지등이 비전 센서에 외란으로 작용할 수 있다. 이러한 외란은 도 1에 도시된 바와 같이 윈드쉴드(13)를 비추는 비전 센서를 각도(θ)만큼 수평에서 아래 쪽으로 응시하게 함으로써, 외부 광원의 영향을 최소화할 수 있다. 그러나, 이러한 방법에 의하여 외부의 태양광이나 도로 조명의 영향은 무시될 수 있지만, 야간에 주행 중인 차량의 정지등과 반대 차선에 주행 중인 차량의 전조등은 피하기가 어려운 편이다. 따라서, 정지등이나 전조등이 강한 영향을 미치는 야간의 경우에는 후술되는 바와 같이 이러한 광원의 영향을 해결할 수 있는 영상 처리 방법이 적용되어 있다.

한편, 콘트롤러(15)에는 비전카메라(17)로부터 입력되는 비의 영상을 입력받아 수분레벨과 분포도를 판단할 때 주간과 야간에 따라 서로 다른 알고리즘으로 구분하여 판단하도록 되어 있으며, 주간,야간의 구분을 위해 라이트스위치(18)가 연결되어 있다. 상기 라이트스위치(18)는 야간운전시 운전자가 차폭등, 조명등 등을 점등시키기 위해 사용하는 다단스위치이며, 콘트롤러(15)는 차폭등이나 조명등이 점등되도록 조작되어 있으면 야간으로 판단한다.

도 3은 본 발명에 따른 강우상태 감지방법을 설명하는 흐름도로서, 야간에서도 효과적으로 강우 상태를 인식할 수 있도록 주야간을 고려하여 강우 상태를 감지하는 방법을 나타낸다.

먼저, 콘트롤러(15)는 와이퍼스위치(14)의 켜짐을 감지하게 되면, 와이퍼 (11)가 1회 동작하고 나서, 비전 센서 즉 비전카메라(17)를 통하여 윈드쉴드(13)의 영상을 획득하게 된다. 이때 획득하는 센싱영역은 앞서 설명된 바와 같이 전면을 주시할 때 바라보게 되는 영역의 일부가 된다.

그리고 나서, 라이트스위치(18)의 조작상태를 감지하여 미등의 상태가 켜져 있는 지를 검사하여 주간 운행(미등이 꺼진 상태)상태인지 야간 운행(미등이 켜진 상태) 상태인지를 검사한다.

다음으로, 획득된 영상을 이용하여 주간 혹은 야간에 따른 영상 처리 알고리즘을 수행하고, 수분 레벨과 분포도를 계산한다.

마지막으로, 콘트롤러(15)는 계산된 결과를 입력으로 하여 지능형 퍼지 와이퍼 제어 알고리즘을 수행하여, 그 결과에 따라 와이퍼구동모터(12)를 제어하여 와이퍼(11)의 속도와 작동 주기를 조절하게 된다.

이하에서는 주간 영상 처리 알고리즘과 야간 영상 처리 알고리즘에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 주간 영상 처리 알고리즘을 설명하기 위한 도면으로서, 영상처리과정 중 각 단계의 처리결과를 나타내는 도면이다.

윈드쉴드(13)에 묻어 있는 빗방울은 물이라는 특징에 의하여 고정된 형상을 가지고 있지 않기 때문에, 윈드쉴드(13)로부터 빗방울의 영상만을 검출해 내기는 매우 어려운 문제이다. 그러나, 빗방울의 경계선을 효과적으로 검출해 낼 수만 있다면, 빗방울의 대략적인 크기와 분포도를 알 수가 있다.

이를 위하여, 본 발명의 콘트롤러(15)에서는 획득된 영상으로부터 아래와 같은 방법으로 강우상태를 판단하여 와이퍼의 작동을 제어한다. 먼저, 획득된 영상으로부터 경계선 검출을 위한 대표적인 미분연산자로서 연산 속도가 빠른 소벨(Sobel) 마스크를 사용하여 빗방울의 경계선을 검출한다. 도 4(a)는 본 발명에 따라 제작된 시뮬레이터로 윈드쉴드(13)의 센싱영역을 촬영하여 획득한 빗방울 영상의 원 영상을 나타낸 것이다.

도 4(b)는 이 영상에 소벨 마스크를 적용하고 나서, 에지를 추출한 결과를 나타낸 영상으로서, 도시된 바와 같이 소벨 마스크에 의한 연산 결과, 빗방울의 경계선이 비교적 부드럽고 선명하게 검출됨을 확인할 수 있다. 그러나, 소벨 마스크를 통하여 인식된 경계선에는 윈드쉴드(13) 바깥 배경 영상의 희미한 경계선까지 포함되어 있다. 이러한 배경은 낮은 피사계 심도에 의하여 희미하게 처리되었기 때문에, 도 4(b)에 매우 희미한 형태로 나타남을 관찰할 수 있다. 이러한 배경의 미세한 경계선을 제거하기 위하여, 본 발명에서는 수학식 1과 같이 단일 임계값(single threshold) T를 이용하였다. 여기에서, T 값으로는 125가 사용되었다.

도 4(c)는 도 4(b)의 그레이 영상을 단일 경계값을 이용하여 2진 영상 처리를 수행한 결과를 나타내고 있다. 도 4(c)에서, 이진 영상 처리의 결과 낮은 그레이 값을 가졌던 배경의 경계선이 완전히 제거되었음을 확인할 수 있다.

다음 단계로, 빗방울을 더욱 부각시키기 위하여, 팽창(dilation) 연산 단 계를 수행한다. 일반적으로, 팽창 연산은 물체의 가장 바깥 화소(pixel)를 확장하는 기능을 수행하기 때문에, 팽창 연산의 결과로 물체의 크기는 확장되고 배경은 축소된다. 본 발명의 실시예에서는 연산 속도를 고려하여, 모든 픽셀의 값이 0인 3×3 팽창 마스크를 사용하였다. 도 4(d)는 2진 영상 처리를 거친 도 4(c)에 팽창 연산을 적용한 결과를 나타내고 있다. 도 4(c)와 비교하여 볼 때, 흐트러져 있는 빗방울의 경계선이 팽창 연산에 의하여 확연하게 부각되어 있음을 알 수 있다.

다음에는 야간 영상 처리 알고리즘에 대하여 설명한다.

외란 요소 중에서 주간에 발생하는 차량 외부의 태양광이나, 야간에 발생하는 신호등, 가로등과 같은 도로 조명은 도 1에 의거 설명한 바와 같이 비전 센서의 위치를 조절함으로써 해결이 가능하다. 그러나, 야간에 발생하는 주행 중인 차량의 정지등과 반대 차선에 주행 중인 차량의 전조등의 외란요소는 영상에 포착될 경우에 빗방울로 인식될 수 있으므로, 제거되도록 영상 처리 알고리즘이 수정되어야 한다.

이를 위하여, 본 발명에서는 빛이 확산되는 성질을 이용하였다. 일반적으로, 영상에서 고주파 요소들은 상대적으로 날카로운 특징 성분을 갖는 데 비하여, 저주파 요소들은 흐릿한 특징 성분을 가진다. 즉, 윈드쉴드(13)에 묻어 있는 빗방울에 반사되어 들어오는 LED(16) 광원은 선명하기 때문에 고주파 성분을 가지게 될 것이며, 반대로 피사계심도가 낮은 렌즈의 사용에 의하여 초점이 흐릿해진 외부 광원들은 저주파 성분을 가지게 될 것이다. 따라서, 이러한 저주파 성분을 고주파 성분으로부터 추출하여 제거한다면, 외부의 광원에 의한 외란을 제거할 수 있다.

영상에서 저주파 요소를 제거하여 위하여, 본 발명의 실시예에서는 식 2와 같이 원점에서 차단 주파수(cutoff frequency) 거리에 위치한 차단 주파수 궤적을 가지는 n차의 버터워스 고역 통과 필터(Butterworth high pass filter)를 사용하였다.

수학식 2에서, D₀는 0이 아닌 값을 가지며, D(u,v)는 주파수 평면의 점 (u,v)로부터 원점까지의 거리이다. 본 발명의 실시예에서는 D₀는 32로 n은 16을 사용하였다.

도 5는 본 발명에 따라 제작된 시뮬레이터에서 정지등이 있는 경우에 윈드쉴드의 센싱영역에 대해 획득한 야간 영상에서 고역 통과 필터를 적용한 결과를 나타내고 있다. 도 5(a)의 원 영상에서 정지등(도면중 밝게 표시되는 부분)의 경계선이 검출될 경우 아주 많은 양의 비로 인식될 수 있다. 그러나, 영상의 저주파 성분을 제거해 내는 고역 통과 필터를 사용하게 되면, 도 5(b)와 같이 경계선이 나타나지 않게 되어 빗방울이 검출되지 않은 영상과 동일한 결과를 얻을 수 있다.

다음에는 강우 상태 판단 알고리즘에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 스마트 와이퍼 시스템에서 와이퍼(11)의 구동 속도와 주기의 제어를 위해서는 강우 상태를 파악할 필요가 있다. 빗방울은 형태에 따른 특징이 존재하지 않기 때문에, 본 발명에서는 수분 레벨과 분포도를 이용하여 강우 상 태를 결정하였다.

먼저, 본 발명에서 수분 레벨은 영상 처리가 완료된 256×256 영상에서 비가 묻어있는 화소수로 정의하였다. 다음으로, 분포도는 다음과 같이 계산하였다. 먼저, 전체 영상을 16×16 단위로 나누고, 이 구역 내에 1 값을 가진 화소(빗방울이 묻어 있는 경우 1로 할당한다)가 하나라도 존재하면, 그 구역 전체에 1 값을 할당한다. 그리고 나서, 1 값을 가진 화소수를 전체 화소수(65,536)로 나눈 값의 백분율을 분포도로 정의하였다.

수분 레벨과 분포도에 따라 강우 상태를 결정하는 방법을 예를 들어 설명하면 도 6과 같다. 도 6은(a)는 가는 비가 윈드쉴드(13) 전체에 걸쳐 골고루 내리는 경우를 모사한 영상으로써, 256×256 영상에서 8 화소 간격으로 1화소씩 1 값을 가지는 경우이다. 이 경우, 16×16 단위씩 계산하여 하나의 화소라도 1인 경우, 전체 16×16 단위를 1로 결정하기 때문에, 전영상이 1로 결정된다. 반대로, 도 6(b)는 굵은 비가 듬성듬성 내리거나, 외란에 의하여 물방울이 윈드쉴드에 묻어 있는 경우를 모사한 영상으로써, 256×256 영상에서 중간에 있는 4개의 16×16 단위만 1로 할당된 경우이다. 이 경우, 다른 16×16단위들은 0 값을 가지게 된다.

첨부된 도면에서, 도 6(a)와 도 6(b)의 수분 레벨은 1024 화소로써 동일하다. 그러나, 도 6(a)의 분포도는 100%(256/256×100)로써 빗방울이 전 영역에 걸쳐 골고루 묻어 있음을 나타내며, 도 6(b)의 분포도는 1.56%(4/256×100)로써 빗방울이 극히 적은 부분에만 묻어 있음을 나타낸다. 따라서, 도 6(a)의 경우에는 와이퍼(11)를 자주 동작시키도록, 도 6(b)에서는 가끔씩 동작시키도록 와이퍼 제어 알고 리즘을 설계한다. 결과적으로, 이러한 수분 레벨과 분포도를 이용함으로써, 인간의 시각에 보다 근접하게 강우 상태를 판단하여 와이퍼(11)의 구동 속도 및 주기를 제어할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은, 윈드실드에 떨어지는 강우상태를 비교적 넓은 센싱영역에 대하여 주간, 야간을 고려하여 빗방울의 윤곽선을 검출한 결과를 바탕으로 수분레벨과 분포도를 측정한 결과에 따라 운전자가 느끼는 판단과 거의 유사한 정도로 와이퍼의 작동 속도와 주기를 제어할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 윈드쉴드의 국부적인 영역에 빗방울이 묻어 있거나 가늘거나 굵은 빗방울이 내리는 경우 등을 구분할 수 있기 때문에 효과적으로 와이퍼의 작동을 제어할 수 있는 장점이 있다.

Claims (8)

1. 와이퍼의 구동을 온,오프시키는 와이퍼스위치, 윈드쉴드에서 운전자의 눈이 바라보는 위치의 센싱영역에 빛을 조사하는 LED, 상기 LED에서 조사된 빛이 윈드쉴드의 센싱영역에서 반사되는 빛을 인식하도록 설치되는 비전카메라, 비전카메라로부터 비의 영상을 입력받아 수분 레벨과 분포도를 계산하여 와이퍼의 작동 속도와 주기를 제어하는 퍼지 콘트롤러, 그리고 상기 콘트롤러에 연결되어 구동 속도 및 주기가 제어되는 와이퍼구동모터를 포함하여 이루어진 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 LED는 차량의 계기판 상단에 설치되고 비전카메라는 자동차의 천정 부위에 설치됨을 특징으로 하는 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비전카메라는 피사계 심도가 낮은 렌즈를 사용하여, 차량 외부의 배경을 무시하고 빗방울만 추출할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 콘트롤러에는 주간, 야간을 구분하여 비전카메라의 측정신호를 분석할 수 있도록 라이트스위치가 연결된 것을 특징으로 하는 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템.
5. 와이퍼스위치가 온상태로 조작되면 비전카메라를 통해 윈드실드의 센싱영역에 대한 영상을 획득하는 단계, 현재 시점이 주간인지 야간인지 여부를 판단하는 단계, 상기 주야간 판단결과 주간인 경우 획득된 영상에서 직접 빗방울의 윤곽선을 검출하고 야간인 경우에는 이미지 필터링후 윤곽선을 검출하는 윤곽선 검출단계, 이어 상기 윤곽선 검출 영상중 바깥 배경 영상을 제거하기 위하여 이진 영상 처리를 하는 단계, 상기 단계의 이진 영상처리된 영상에서 빗방울을 더욱 부가시키기 위해 팽창연산을 수행하는 단계, 상기 팽창연산의 결과를 통해 수분레벨과 분포도를 측정하여 강우상태를 판단하는 단계, 상기 강우상태 판단결과에 따라 와이퍼의 작동 속도와 주기를 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템의 제어방법.
6. 제5항에 있어서, 주야간 판단은 라이트스위치가 미등점등 위치에 접속되어 있는지 여부에 따라 판단하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템의 제어방법.
7. 제5항에 있어서, 야간인 경우 이미지 필터링은 획득된 영상에서 저주파 성분을 제거함을 특징으로 하는 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템의 제어방법.
8. 제5항 내지 제7항중 어느 한 항에 있어서, 수분레벨은 획득된 전체 영상을 256×256 단위로 나누어 비가 묻어 있는 화소수로 표시하는 한편 분포도는 전체 영상을 16×16 단위로 나누고 빗방울이 묻어 있는 화소를 전체 화소수에 대한 백분율로 표시함을 특징으로 하는 비전기반 지능형 스마트 와이퍼 시스템의 제어방법.

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