KR101348944B1 - 무인주행차량을 위한 교차로 검출 방법 및 이를 이용한 무인주행차량 - Google Patents

무인주행차량을 위한 교차로 검출 방법 및 이를 이용한 무인주행차량 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인주행차량을 위한 교차로 검출 방법 및 이를 이용한 무인주행차량을 나타내는 도면이다. 이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 교차로 검출 방법은 무인주행차량에 설치된 레이저 거리 센서를 이용하여 무인주행차량의 주변 환경을 스캔하는 단계와, 레이저 거리 센서가 스캔한 정보로부터 레이저 반사량 정보를 획득하는 단계와, 획득된 레이저 반사량 정보의 패턴 인식을 통하여 차선을 검출하는 단계를 포함한다. 본 발명은 이렇게 획득된 차선 정보 및 거리 정보를 기초로 획득된 연석 정보를 결합하여 보다 더 정확하게 교차로를 검출할 수 있다.

Description

무인주행차량을 위한 교차로 검출 방법 및 이를 이용한 무인주행차량{Crossroad Detecting Method for Auto-Driving Robot and Auto-Driving Robot Using The Same}
본 발명은 무인주행차량을 위한 교차로 검출 방법 및 이를 이용한 무인주행차량에 관한 것이다.
최근 운전자 없이 자동으로 주행을 하는 무인주행차량에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 종래에 차선 인식은 카메라로부터 입력되는 영상을 분석하는 방식을 주로 이용하였으며(한국공개특허 제10-1999-0059238호), 연석 인식은 거리 센서를 이용하는 방식이 이용되었다(한국등록특허 제10-1000332호)
또한, 차량의 위치 정보를 파악하기 위하여 GPS 정보를 활용하여 전역적인 위치를 탐지하는 방식(한국공개특허 제10-2011-0058384호)를 이용하며, 무인 차량의 자율주행을 위한 교차로를 검출하는 방법 역시 위와 유사한 방법을 사용한다. 하지만, 이러한 교차로 검출 방법은 그 구성이 매우 복잡하여 구현하기 쉽지 않다.
한국공개특허 제10-1999-0059238호 한국등록특허 제10-1000332호 한국공개특허 제10-2011-0058384호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 레이저 거리 센서의 반사량 정보를 바탕으로 획득한 차선 정보와, 거리 정보를 바탕으로 획득한 연석 정보를 이용한 교차로 검출 방법 및 이를 이용한 무인주행차량을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량의 교차로 검출 방법은 무인주행차량에 설치된 레이저 거리 센서를 이용하여 상기 무인주행차량의 주변 환경을 스캔하는 (a) 단계와, 상기 레이저 거리 센서가 스캔한 정보로부터 레이저 반사량 정보를 획득하는 (b) 단계와, 상기 획득된 레이저 반사량 정보의 패턴 인식을 통하여 차선을 검출하는 (c) 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량을 위한 교차로 검출 방법 및 이를 이용한 무인주행차량의 교차로 검출방법은 상기 레이저 거리 센서가 스캔한 정보로부터 거리 정보를 획득하는 (d) 단계와, 상기 획득된 거리 정보를 기초로 연석을 검출하는 (e) 단계와, 상기 검출된 차선 및 연석 정보를 기초로 교차로를 검출하는 (f) 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 상기 획득된 레이저 반사량 정보의 패턴 인식을 통하여 주행 차선을 검출하는 단계를 포함하고, 상기 (f) 단계는, 상기 검출된 주행 차선 및 연석 정보를 이용하여 교차로를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 획득된 레이저 반사량 정보의 패턴 인식을 통하여 정지선 또는 횡단보도를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 (f) 단계는 상기 검출된 정지선 또는 횡단보도 및 연석 정보를 이용하여 교차로를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계는, 상기 획득된 레이저 반사량 정보와 상기 레이저 센서의 위치 정보를 융합하여 3차원 레이저 반사량 정보를 추출하는 단계와, 상기 추출된 3차원 레이저 반사량 정보와 상기 무인주행차량의 위치 정보 및 주행 시간 정보를 결합하여 레이저 반사량 지도를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량은 몸체부와, 상기 몸체부에 설치되어 주변 환경을 스캔하는 레이저 거리 센서와, 상기 레이저 거리 센서에서 스캔된 정보로부터 레이저 반사량 정보를 획득하는 반사량 정보 획득부와, 상기 반사량 정보 획득부에서 획득된 상기 레이저 반사량 정보의 패턴을 인식하여 차선을 검출하는 차선 검출부를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량은 상기 레이저 거리 센서에서 스캔된 정보로부터 거리 정보를 획득하는 거리 정보 획득부와, 상기 거리 정보 획득부에서 획득된 거리 정보를 기초로 연석을 검출하는 연석 검출부와, 상기 차선 검출부에서 검출된 차선 정보 및 상기 연석 검출부에서 검출된 연석 정보를 기초로 교차로를 검출하는 교차로 검출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 교차로 검출 방법 및 이를 이용한 무인주행차량에 의하면, 레이저 거리 센서를 이용하여 차선 정보 및 연석 정보를 검출하고, 이를 기초로 교차로를 검출함으로써 간단한 구조로 정확한 교차로 검출을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 일실시예에 따른 무인주행차량의 주행 중 스캔 동작을 설명하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량의 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량의 차선 인식 알고리즘을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량의 교차로 인식 방법을 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량의 교차로 인식 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량이 레이저 거리 센서를 이용하여 획득한 반사량 지도 영상을 나타낸다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 그러나, 첨부도면 및 이하의 설명은 본 발명에 따른 무인주행차량을 위한 교차로 검출 방법 및 이를 이용한 무인주행차량의 가능한 일실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상은 아래의 내용에 의해 한정되지 아니한다.
도 1은 본 발명에 일실시예에 따른 무인주행차량의 주행 중 스캔 동작을 설명하는 개략도이다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량(100)이 레이저 거리 센서(102)를 이용하여 주위 환경을 스캔하면서 도로를 주행하는 도면이 도시되어 있다. 레이저 거리 센서(102)는 무인주행차량(100)의 미리 설정된 위치에 설치되어 미리 설정된 각도로 전방을 스캔한다. 이때, 스캔 범위는 레이저 거리 센서(102)의 사양에 따라 결정된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량의 개략 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량(100)은 레이저 거리 센서(102)와, 반사량 정보 획득부(104)와, 차선 검출부(106)와, 거리 정보 획득부(108)와, 연석 추출부(110)와, 교차로 검출부(112)와, 주행 제어부(114)를 포함하여 구성된다.
무인주행차량(100)은 메인 프레임으로 구성되는 몸체부(미도시)를 포함하여, 레이저 거리 센서(102)는 몸체부의 미리 설정된 곳에 설치되어, 주변 도로 환경을 스캔하는 역할을 한다. 이때, 레이저 거리 센서(102)는 반사량 정보 또한 획득할 수 있도록 구성된다.
반사량 정보 획득부(104)는 레이저 거리 센서(102)에서 스캔된 정보로부터 레이저 반사량 정보를 획득하는 역할은 한다. 레이저 거리 센서(102)로 주변 환경을 스캔하는 경우, 주변 사물의 표면 성질, 밟기 등의 성질에 따라서 반사되는 반사량이 달라지게 되는데, 이러한 정보를 획득하는 역할을 한다.
차선 검출부(106)는 반사량 정보 획득부(104)에서 획득된 레이저 반사량 정보의 패턴을 인식하여 차선을 검출하는 역할을 한다. 즉, 무인주행차량(100)의 주행중 반사량의 크기가 사물에 따라 달라지게 되는데, 주행 차선, 정지선, 횡단보도 등에 따라서 반사량의 크기 변화의 패턴이 각각 달라지게 된다. 따라서, 이러한 차선의 종류에 따른 패턴 변화를 미리 데이터베이스화하여 구축한 다음, 획득된 반사량의 정보와 비교하여 차선을 검출할 수 있다.
구체적으로는 주행에 따른 반사량 크기의 1차원 데이터를 획득하고, 특정한 패턴을 가지는 부분을 차선 부분으로 검출한다. 이때, 추출된 결과에서 잘못 추출된 결과를 제거한다(Outlier 제거). 다음, 2차 곡선의 형태로 추출된 차선을 보정함으로써 차선 정보를 획득할 수 있다.
거리 정보 획득부(108)는 레이저 거리 센서(102)에서 스캔된 정보로부터 거리 정보를 획득하는 역할를 한다.
연석 검출부(110)는 거리 정보 획득부(108)에서 획득된 거리 정보를 기초로 연석을 검출하는 역할을 한다. 연석을 스캔하는 경우 거리 정보가 일정한 패턴을 가지고 변하게 되는데 이를 기초로 연석을 검출하게 된다.
교차로 검출부(112)는 차선 검출부(106)에서 검출된 차선 정보 및 연석 검출부(110)에서 검출된 연석 정보를 기초로 교차로를 검출하는 역할을 한다. 구체적인 방법은 후술한다.
주행 제어부(114)는 교차로 검출부(112)에서 검출된 교차로 정보를 활용하여 무인주행차량(100)의 주행을 제어하는 역할을 한다. 도시하지는 않았지만, 주행 제어부(114)는 각종 센서와 통신하며, 구동부를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량의 차선 인식 알고리즘을 설명하는 흐름도이다.
본 발명에 적용되는 레이저 거리 센서(102)는 거리 정보는 물론 레이저 반사량 정보를 획득할 수 있도록 구성된다. 본 발명은 이러한 반사량 정보를 이용하여 도로 위에 표식된 각종 차선을 검출하며, 연석 정보는 기존의 거리 정보를 이용하여 획득한다.
레이저 반사량 정보(300)와, 레이저 거리 센서(102)의 위치 정보(302)를 융합하여 레이저 반사량 정보를 3차원으로 변환한다(304). 이때, 레이저 거리 센서(102)의 위치 정보(302)는 오도메트리(Odometry) 정보를 이용하여 획득될 수 있다. 물론, 기존의 GPS 정보를 이용하여 절대적인 좌표를 획득하여 이용할 수도 있다.
이렇게 3차원으로 변환된 레이저 반사량 정보에 무인주행차량의 위치 정보(306) 및 시간 정보(308)를 결합하여 레이저 반사량 지로를 형성한다(310). 이때, 무인주행차량의 위치 정보(306) 역시 오도메트리(Odometry) 또는 GPS 정보 등의 정보를 기초로 획득할 수 있다. 물론, 무인주행차량(100)과 레이저 거리 센서(102)의 상대적인 위치 관계를 기초로 두 가지 중 한가지의 위치 정보만을 획득한 후 상대적인 위치 정보를 계산하는 방식을 사용할 수도 있다.
레이저 반사량 지도가 형성되면, 이를 기초로 차선 추출 알고리즘(312)을 활용하여 차선을 추출한다(314). 이때, 차선 추출 알고리즘은 앞에서 언급한 바와 같이 각각의 차선 패턴별 획득된 데이터베이스를 이용하여 수행된다.
그리고, 도시하여 설명하지는 않았지만, 연석은 기존 방식대로 레이저 거리 센서(102)에서 획득된 거리 정보를 기초로 검출할 수 있다. 이런 방식으로 차선 및 연석 정보가 검출되면 교차로는 다음과 같이 검출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량의 교차로 인식 방법을 나타내는 개념도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무인주행차량의 교차로 인식 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4에는 레이저 반사량 정보를 이용하여 획득한 중앙 차선(400), 정지선(402) 및 거리 정보를 이용하여 획득한 연석(404)이 도시되어 있다. 즉, 도 5의 순서도와 같이, 레이저 거리 센서(102)로 주변 환경을 스캔하고(500), 거리 정보 및 반사량 정보를 획득한다(502). 이때, 반사량 정보를 기초로 차선을 검출하고, 거리 정보를 기초로 연석을 검출하며(504), 이 차선 및 연석을 기초로 교차로를 검출한다(506). 이때, 연석 검출은 한국등록특허 제10-1000332호와 같이 거리 센서를 이용하여 획득된 거리 정보의 패턴을 분석하는 방법에 의하여 수행될 수 있다.
이때, 차선 및 연석을 기초로 교차로를 검출하는 방법을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기본적으로, 검출된 연석 정보를 분석하면, 도 4에서와 같이 교차로에 진입하는 경우 연석이 우측 또는 좌측으로 휘어지는 지점이 발생하는지를 확인한다.
이때, 전방에 무인주행차량(100)의 좌측 또는 우측의 주행 차선이 계속 이어지는지 끊어지는 지를 판단하게 된다. 이때, 주행 차선이 끊어지는 경우에는 교차로로 판단할 수 있다. 즉, 연석이 좌측 또는 우측으로 휘어지면서 주행 차선이 끊어지면 교차로에 진입한 것으로 판단할 수 있게 된다.
또는, 정지선 또는 횡단보도가 검출되는 지를 판단하고, 이 정지선 및 횡단보도가 검출되는 경우 교차로에 진입한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 연석이 좌측 또는 우측으로 휘어지면서 정지선 또는 횡단보도가 검출되는 경우 교차로에 진입한 것으로 판단할 수 있다.
보다 더 정확한 검출을 위해서는, 연석이 좌측 또는 우측으로 휘어지고, 주행 차선이 끊기면서, 정지선 또는 횡단보도를 검출하는 경우에 교차로에 진입한 것으로 판단할 수도 있다.
도 6에는 레이저 반사량 정보와, 무인주행차량(100)의 위치 정보 및 주행 시간 정보를 기초로 획득된 레이저 반사량 정보가 도시되어 있다. 도로의 중앙 부분에 중앙 차선이 흰 부분으로 나타나 있음을 알 수 있다. 이와 같은 방법으로 중앙 차선을 포함한 주행 차선, 정지선 및 횡단보도 등을 판별할 수 있다.
본 발명은 이와 같이, 연석 정보에 레이저 반사량 정보를 이용하여 획득한 차선 정보를 결합하여 보다 간단하고 정확하게 교차로를 검출할 수 있다.
100: 무인 주행 차량 102: 레이저 거리 센서
104: 반사량 정보 획득부 106: 차선 검출부
108: 거리 정보 획득부 110: 연석 검출부
112: 교차로 검출부 114: 주행 제어부

Claims (9)

  1. 무인주행차량에 설치된 레이저 거리 센서를 이용하여 상기 무인주행차량의 주변 환경을 스캔하는 (a) 단계;
    상기 레이저 거리 센서가 스캔한 정보로부터 레이저 반사량 정보를 획득하는 (b) 단계; 및
    상기 획득된 레이저 반사량 정보의 패턴 인식을 통하여 차선을 검출하는 (c) 단계를 포함하되,
    상기 (b) 단계는,
    상기 획득된 레이저 반사량 정보와 상기 레이저 센서의 위치 정보를 융합하여 3차원 레이저 반사량 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 3차원 레이저 반사량 정보와 무인주행차량의 위치 정보 및 주행 시간 정보를 결합하여 레이저 반사량 지도를 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 레이저 센서의 위치 정보 및 상기 무인주행차량의 위치 정보는 오도메트리 정보 또는 GPS 정보를 이용하여 획득된 것을 특징으로 하는 무인주행차량의 교차로 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 거리 센서가 스캔한 정보로부터 거리 정보를 획득하는 (d) 단계; 및
    상기 획득된 거리 정보를 기초로 연석을 검출하는 (e) 단계를 더 포함하는 무인주행차량의 교차로 검출 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검출된 차선 및 연석 정보를 기초로 교차로를 검출하는 (f) 단계를 더 포함하는 무인주행차량의 교차로 검출 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 획득된 레이저 반사량 정보의 패턴 인식을 통하여 주행 차선을 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 (f) 단계는, 상기 검출된 주행 차선 및 연석 정보를 이용하여 교차로를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인주행차량의 교차로 검출 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 획득된 레이저 반사량 정보의 패턴 인식을 통하여 정지선 또는 횡단보도를 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 (f) 단계는, 상기 검출된 정지선 또는 횡단보도 및 연석 정보를 이용하여 교차로를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인주행차량의 교차로 검출 방법.
  6. 삭제
  7. 몸체부;
    상기 몸체부에 설치되어 주변 환경을 스캔하는 레이저 거리 센서;
    상기 레이저 거리 센서에서 스캔된 정보로부터 레이저 반사량 정보를 획득하는 반사량 정보 획득부; 및
    상기 반사량 정보 획득부에서 획득된 상기 레이저 반사량 정보의 패턴을 인식하여 차선을 검출하는 차선 검출부를 포함하되,
    상기 차선 검출부는,
    상기 획득된 레이저 반사량 정보와 상기 레이저 센서의 위치 정보를 융합하여 3차원 레이저 반사량 정보를 추출하고, 상기 추출된 3차원 레이저 반사량 정보와 무인주행차량의 위치 정보 및 주행 시간 정보를 결합하여 레이저 반사량 지도를 생성하되,
    상기 레이저 센서의 위치 정보 및 상기 무인주행차량의 위치 정보는 오도메트리 정보 또는 GPS 정보를 이용하여 획득된 것을 특징으로 하는 무인주행차량.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 거리 센서에서 스캔된 정보로부터 거리 정보를 획득하는 거리 정보 획득부; 및
    상기 거리 정보 획득부에서 획득된 거리 정보를 기초로 연석을 검출하는 연석 검출부를 더 포함하는 무인주행차량.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차선 검출부에서 검출된 차선 정보 및 상기 연석 검출부에서 검출된 연석 정보를 기초로 교차로를 검출하는 교차로 검출부를 더 포함하는 무인주행차량.
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