KR101480432B1 - 차선 이탈 경보 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

기존의 차선을 인식하는 기술은 카메라 영상을 이용하였는데, 운전자가 시야가 확보가 안되는 상황에서는 카메라 영상을 이용한 차선 인식도 불가능한 경우가 대부분이어서, 차선을 이탈하는 경우에 운전자에게 경보를 알려주지 못하는 문제점이 있었다. 본원 발명에서는 이러한 점을 보완하기 위하여, 차량 앞부분 하단에 적외선 센서부를 장착함으로써, 도로면과 차선에서의 적외선 반사량 차이를 이용한 차량의 차선 이탈 경보 장치와 그 방법을 제공하고 있다. 본원 발명의 차선 이탈 경보 장치와 방법은 악천후와 같은 운전자의 시야 확보가 어려운 상황에서도 도로 상에서 차선을 인식하고, 차량이 차선을 이탈하는 경우에 운전자에게 경보를 알려주어 안전 운행을 하도록 도울 수 있다.

Description

차선 이탈 경보 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF LANE DEPARTURE WARRNING FOR THE VEHICLE}
본 발명은 차선 이탈 경보 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 차량 외부 환경 및 도로 사정에 강건한 차선 이탈 판정 기능을 제공하는 차선 이탈 경보 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 차선을 인식하여 차선 이탈을 경보 하는 시스템은, 차량에 장착된 카메라가 촬영한 영상을 이용하는 방식이었다. 상기 영상을 이미지 처리하여, 영상에서 차선을 찾아내고, 상기 차선의 변화를 감지하여 차선 이탈을 판단하는 방식이었다.
이러한 종래의 방식에서는, 정확한 영상 정보를 확보하는 것이 전제가 되어야한다. 하지만, 악천후 등으로 차선이 육안으로 식별하기 힘든 상황에서는 차량에 장착된 카메라도 영상 확보가 힘들기 때문에, 차선 인식을 정확하게 할 수가 없었다.
따라서, 육안으로 전방 시야를 확하기 어려운 상황에서도 도로의 차선을 인식하여 운전자가 차선을 이탈하는 경우에 경보로 알려주는 방법이 필요하게 되었다.
한국공개특허공보 제2013-0066242호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 적외선 센서 등 광선 인식 센서를 이용하여 도로 상의 차선을 인식하고, 차량이 상기 차선을 벗어나는 경우에 운전자에게 경보를 알리는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 적외선 센서 등 광선 인식 센서를 이용하여 도로 상의 차선을 인식하고, 상기 차선을 차량이 벗어나는 경우에 운전자에게 경보를 알리는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 카메라에서 촬영한 영상을 이용하여 도로 상의 차선을 인식한 정보와, 적외선 센서 등 광선 인식 센서를 이용하여 도로 상의 차선을 인식한 정보를 종합하여, 상기 차선을 차량이 벗어나는 경우에 운전자에게 경보를 알리는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 카메라에서 촬영한 영상을 이용하여 도로 상의 차선을 인식한 정보와, 적외선 센서 등 광선 인식 센서를 이용하여 도로 상의 차선을 인식한 정보를 종합하여, 상기 차선을 차량이 벗어나는 경우에 운전자에게 경보를 알리는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 차선 이탈 경보 장치는, 차선 인식용 광선을 도로에 방출하는 발광부와 상기 도로에서 반사된 상기 광선을 감지하는 수광부를 포함하고, 차량의 너비 방향으로 일렬 장착되는 복수의 센서부, 상기 복수의 센서부에 포함된 센서부 각각으로부터 상기 광선의 수광량을 제공 받고, 각 수광량이 가리키는 차선 인식 비트를 연결하여 차선 인식 비트 스트림을 생성하는 센서 차선 인식부 및 상기 차선 인식 비트 스트림을 분석하여 차량의 차선 이탈 여부를 판단하는 차선 이탈 판단부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 센서부는, 차량의 너비 방향으로 일렬 장착되되, 차량의 좌측면에 형성된 좌측 설치선 상에 일렬 장착되는 좌측 센서 그룹 및 차량의 우측면에 형성된 좌측 설치선 상에 일렬 장착되는 우측 센서 그룹으로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 센서 차선 인식부는 상기 각 수광량이 제1 기준치를 초과하는지 여부를 가리키는 상기 차선 인식 비트를 생성하고, 상기 복수의 센서부에 포함된 센서부 각각이 배치된 순서가 유지되도록 상기 차선 인식 비트를 연결하여 상기 차선 인식 비트스트림을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 차선 인식용 광선은 적외선이고 상기 차선 인식 비트는 상기 각 수광량이 상기 제1 기준치를 초과하는 경우 '1'으로 세팅 되고, 미달하는 경우 '0'으로 세팅 되며, 상기 복수의 센서부는, 차량의 너비 방향으로 일렬 장착되되, 차량의 좌측면에 형성된 좌측 설치선 상에 일렬 장착되는 좌측 센서 그룹 및 차량의 우측면에 형성된 좌측 설치선 상에 일렬 장착되는 우측 센서 그룹으로 구성되고, 상기 차선 이탈 판단부는, 상기 좌측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 제2 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이상으로 증가하고 상기 우측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림도 제3 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이상으로 증가하는 경우, 또는 상기 좌측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 제2 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이하로 감소하고 상기 우측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림도 제3 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이하로 감소하는 경우에 상기 차량이 차선을 이탈한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 차선 이탈 판단부는 상기 좌측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 제2 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이상으로 증가하고 상기 우측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림도 제3 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이상으로 증가하는 경우에 상기 차량이 차선을 우측으로 이탈한 것으로 판단하고, 상기 좌측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 제2 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이하로 감소하고 상기 우측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림도 제3 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이하로 감소하는 경우에 상기 차량이 차선을 좌측으로 이탈한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 차선 이탈 판단부는 기준 시각 이상 상기 좌측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 일정한 값으로 유지되는 경우, 상기 유지된 값을 기준으로 상기 제2 기준치를 조정하고, 상기 기준 시각 이상 상기 우측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 일정한 값으로 유지되는 경우, 상기 유지된 값을 기준으로 상기 제3 기준치를 조정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차선 감지 카메라에 연결되어, 상기 차선 감지 카메라로부터 제공된 전방 촬영 영상을 분석하여 차량의 차선 이탈 여부를 판단하는 영상 차선 인식부를 더 포함하고, 상기 차선 이탈 판단부는, 자체 판단한 차선 이탈 여부 및 상기 영상 차선 인식부로부터 제공받은 차선 이탈 여부 중 적어도 하나가 차선 이탈을 가리키는 경우 차선 이탈으로 결정할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양에 따른 차선 이탈 경보 방법은, 복수의 센서부에서 차선 인식용 광선을 도로면을 향해 방출하는 단계, 상기 복수의 센서부에서 상기 도로면에서 반사된 상기 차선 인식용 광선을 감지하는 단계, 상기 복수의 센서부가 감지한 각 광선량이 제1 기준치와 비교되는 단계, 상기 비교 결과에 따라서 상기 각 센서부의 차선 인식 비트가 생성되는 단계, 상기 차선 인식 비트를 연결하여 차선 인식 비트스트림이 생성되는 단계, 상기 차선 인식 비트스트림 값의 증가 또는 감소에 의해 차선 이탈 여부가 판단되는 단계 및 상기 차선 이탈 여부가 판단되는 단계에서 차선 이탈로 판단된 경우에만 경보가 실행되는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 차선 이탈 여부가 판단되는 단계는, 상기 차선 인식 비트스트림 값이 제2 기준치 보다 증가하는 경우 우측 차선 이탈로 판단되고, 상기 차선 인식 비트스트림 값이 제2 기준치 보다 감소하는 경우 좌측 차선 이탈로 판단되는 단계을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 차선 이탈 여부가 판단되는 단계는, 차량의 전방 영상을 분석한 결과에 의해서 차량의 차선 이탈이 판단되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 악천후 같은 운전자의 시야가 확보되지 않는 상황에서도 도로 상의 차선을 인식하여, 차량이 차선을 이탈하는 경우에는 운전자에게 경보를 알려주어서 안전 운행을 돕는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서부의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 차선 이탈 경보 장치의 구성도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른, 차선 이탈 경보 장치가 탑재된 차량이 도로에서 주행하는 모습이다.
도 4 내지 도 5는, 센서부의 발광부에서 방출된 적외선이 도로면에서 반사되어 센서부의 수광부에 감지되는 과정과 상기 수광부의 수광량을 나타낸 그래프이다.
도 6 내지 도 7은, 센서부의 발광부에서 방출된 적외선이 도로의 차선에서 반사되어 센서부의 수광부에 감지되는 과정과 상기 수광부의 수광량을 나타낸 그래프이다.
도 8 내지 도 10는, 차량이 차선을 이탈하는 과정에서 복수의 센서부의 동작을 나타낸다.
도 11 내지 도 12은, 카메라 영상을 통한 차선 이탈 여부를 판단하는 방법을 설명하기 위한 카메라 영상 처리 화면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 센서부에서 감지한 수광량을 바탕으로 차선 인식 비트와 차선 인식 비트스트림을 생성하여 차선 이탈 여부를 판단하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명에서 사용되는 센서부(110)에 대해서 설명하기로 한다.
센서부(110)는 발광부(120)와 수광부(130)를 포함할 수 있다. 발광부(120)는 차선 인식용 광선을 도로면에 방출한다. 상기 광선의 일부는 도로면에서 반사된다. 수광부(130)는 상기 반사된 광선을 감지한다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차선 인식용 광선은 적외선 영역의 광선일 수 있다.
센서부(110)는 수광부(130)가 상기 감지한 광선의 양을 수치화한 수광량 값을 생성한다. 상기 수광량 값은, 상기 감지한 광선의 양에 비례하는 전류 값, 전압 값 및 빛의 밝기를 나타내는 단위 값 일 수 있다. 또한 상기 수광량 값은, 발광부(120)가 방출한 광선의 양 대비 수광부(130)가 감지한 광선의 양의 비율을 나타내는 값일 수도 있다.
도로면에 따라서 센서부(110)가 생성하는 상기 수광량 값의 변화는 도 4 내지 도 7에서 자세히 설명하기로 한다.
이제, 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 차선 이탈 경보 장치(200)에 대해서 설명하기로 한다.
차선 이탈 경보 장치(200)는 복수의 센서부(110-a, 110-b, 110-c, 110-d, 110-e, 110-f, 110-g, 110-h), 센서 차선 인식부(230), 카메라부(240), 영상 차선 인식부(250), 차선 이탈 판단부(260) 및 경보 장치(270)를 포함할 수 있다.
복수의 센서부(110-a, 110-b, 110-c, 110-d, 110-e, 110-f, 110-g, 110-h)는 차량의 너비 방향으로 일렬로 장착된 복수 개의 센서부(110)일 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 센서부(110-a, 110-b, 110-c, 110-d, 110-e, 110-f, 110-g, 110-h)는 좌측 센서 그룹(210)과 우측 센서 그룹(220)으로 나누어서 장착될 수 있다. 도 3을 참조하면 상기 센서 그룹들(210, 220)은 차량의 전방 범퍼(710) 아래에 장착될 수 있다. 상기 좌측 센서 그룹(210)에 속하는 복수의 센서부(110-a, 110-b, 110-c, 110-d)는 차량의 좌측면에 형성된 좌측 설치선(212) 상에 일렬 장착될 수 있다. 상기 우측 센서 그룹(220)에 속하는 복수의 센서부(110-e, 110-f, 110-g, 110-h)는 차량의 우측면에 형성된 우측 설치선(222) 상에 일렬 장착될 수 있다.
복수의 센서부(110-a, 110-b, 110-c, 110-d, 110-e, 110-f, 110-g, 110-h)에 속하는 각 센서부(110)는 다른 주파수 영역의 차선 인식용 광선을 사용하여 간섭을 방지할 수 있다. 또한 각 센서부(110)는 상기 수광량 값을 센서 차선 인식부(230)에 제공할 수 있다.
센서 차선 인식부(230)는 복수의 센서부(110-a, 110-b, 110-c, 110-d, 110-e, 110-f, 110-g, 110-h)가 제공하는 상기 수광량 값을 분석하여 차선을 인식하고, 상기 인식한 차선에 대한 차선 데이터를 생성할 수 있다. 상기 차선 데이터는 차선 이탈 판단부(260)에 제공될 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차선 데이터는 차선을 나타내는 비트스트림일 수 있다. 상기 비트스트림을 생성하기 위해서, 센서 차선 인식부(230)는 각 센서부(110)가 제공하는 수광량 값을 기 지정된 제1 기준치와 비교하여 차선 인식 비트를 생성할 수 있다. 제1 기준치는 사전에 미리 정해진 값으로, 차선으로 인식하기 위한 수광량의 최소값을 가리킨다. 상기 차선 인식 비트는, 상기 수광량 값이 제1 기준치보다 크면 ‘1’로 정해지고, 상기 수광량 각이 제1 기준치보다 같거나 작으면 ‘0’으로 정해질 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 센서 차선 인식부(230)는 각 센서부(110)의 수광량 값에 대하여 차선 인식 비트를 생성하고, 상기 복수의 센서부에 포함된 센서부 각각이 배치된 순서가 유지되도록 상기 차선 인식 비트를 연결하여 상기 차선 인식 비트스트림을 생성할 수 있다. 센서 차선 인식부(230)는 상기 차선 인식 비트스트림을 차선 이탈 판단부(260)에 제공할 수 있다.
영상 차선 인식부(250)는 카메라부(240)에서 촬영한 영상을 제공받아서, 상기 영상을 이미지 처리한 후, 상기 이미지에서 차선을 추출하여 영상 차선 데이터를 생성할 수 있다. 상기 생성된 영상 차선 데이터는 차선 이탈 판단부(260)에 제공될 수 있다.
영상 차선 인식부(250)가 상기 영상에서 차선을 추출하여 상기 영상 차선 데이터를 생성하는 것은 도 11과 도 12에서 자세히 설명하기로 한다.
차선 이탈 판단부(260)는 센서 차선 인식부(230)가 제공하는 차선 인식 비트 스트림 또는 영상 차선 인식부(250)가 제공하는 영상 차선 데이터를 이용하여 차량의 차선 이탈 여부를 판단할 수 있다. 상기 차선 이탈 영부 판단결과는 경보 장치(270)에 제공될 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 차선 이탈 판단부(260)는 상기 차선 인식 비트스트림을 이용하여 차량의 차선 이탈 여부를 판단한 결과와 상기 영상 차선 데이터를 이용하여 차량의 차선 이탈 여부를 판단한 결과 중에서 적어도 어느 하나의 결과에서 차선 이탈로 판단된 경우에 차량이 차선을 이탈했다고 최종적으로 판단할 수 있다.
경보 장치(270)는 차선 이탈 판단부(260)로부터 경보 발생 제어 신호를 제공 받아 운전자에 경보를 출력 한다. 경보 장치(270)는 스피커, 경보등, LCD 화면 및 진동 장치 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 경보 장치(270)는 차선 이탈 판단부(260)가 차선 이탈로 판단한 경우에만, 소리, 경보등의 깜박임, LCD 화면의 표시 및 진동 중에서 적어도 어느 하나의 방식으로 운전자에게 경보를 알릴 수 있다.
차선 이탈 판단부(260)가 차선 이탈 여부를 판단하는 과정에 대해서는 도 8 내지 도 12에서 자세히 설명하기로 한다.
다음으로, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 센서부(110)가 도로면에 따라서 생성하는 수광량 값이 어떻게 달라지는지 설명하기로 한다.
먼저 도 4와 도 5를 참조하여 센서부가 차선이 없는 도로면(310) 위에 위치할 때 수광부가 감지하는 수광량 값을 설명하면 다음과 같다.
차선이 없는 도로면(310)은 무채색 계통의 검은색인 것이 보편적이다. 상기 검은색은 빛을 거의 반사하지 않는다. 따라서 발광부(120)에서 방출한 차선 인식용 광선(122)은 차선이 없는 도로면(310)에서 대부분 반사되지 못하고 극히 일부(132)만이 반사되어 수광부(130)에서 감지된다.
상기 차선이 없는 도로면(310)에서 반사되어 수광부(130)에서 감지된 수광량을 그래프로 나타내면 도 5의 그래프(400)처럼 나타낼 수 있다. 발광부(120)에서 방출된 광선의 양(410)보다 수광부(130)에서 감지된 수광량(420)이 적다. 또한 상기 감지된 수광량(132)은 제1 기준치보다 낮다.
이제 도 6과 도7을 참조하여 센서부가 도로면의 차선 위에 위치할 때 수광부가 감지하는 수광량 값을 설명하면 다음과 같다.
도로면의 차선(510)은 무채석 계통의 흰색인 것이 보편적이다. 상기 흰색은 빛을 거의 대부분 반사한다. 발광부(120)에서 방출한 차선 인식용 광선(122) 중에서 차선(510)에서 반사된 광선(134)은 수광부에서 감지된다.
차선(510)에서 반사되어 수광부(130)에서 감자된 수광량을 그래프로 나타내면 도 6의 그래프(600)처럼 나타낼 수 있다. 발광부(120)에서 방출된 광선의 양(410)과 수광부(130)에서 감지한 수광량(610)이 거의 비슷한 것을 알 수 있다. 또한 상기 감지된 수광량(610)은 제1 기준치보다 높다.
다음으로, 도 8 내지 도 10을 참조하여 센서 차선 인식부(230)가 차선 인식 비트스트림을 생성하고 차선 이탈 판단부(260)가 주행중에 차선 이탈을 인식하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 8을 참조하여, 차량이 차선을 이탈하기 이전에 센서 차선 인식부(230)가 차선 인식 비트스트림을 생성하는 것을 설명하면 다음과 같다.
발명의 일 실시예에 따르면, 센서 차선 인식부(230)는 센서 그룹별(210, 220)로 차선 인식 비트스트림을 생성한다. 도 8 의 실시예를 참조하면, 좌측 센서 그룹(210)은 4개의 센서부(110-a, 110-b, 110-c, 110-d)가 차량의 전방 범퍼(710) 왼쪽 하단에 장착되어 있고, 우측 센서 그룹(220)은 4개의 센서부(110-e, 110-f, 110-g, 110-h)가 차량의 전방 범퍼(710) 오른쪽 하단에 장착되어 있다. 좌측 센서 그룹(210)의 센서부들(110-a, 110-b, 110-c, 110-d) 중에서 왼쪽에서 두번째 센서부(110-b)만이 차선에 차선 인식용 광선을 방출하고 있으며, 나머지 센서부(100-a, 110-c, 110-d, 110-d)는 차선 인식용 광선을 차선이 없는 도로면으로 방출하고 있다. 따라서 좌측부터 배치된 순서에 따라서 차선 인식 비트 값은 ‘0’, ‘1’, ‘0’, ‘0’이다. 상기 차선 인식 비트 값들을 상기 센서부들(110-a, 110-b, 110-c, 110-d)이 배치된 순서대로 연결하면, 좌측 센서 그룹(210)의 차선 인식 비트스트림은 ‘0100’이 된다. 우측 센서 그룹(220)에 대해서도 마찬가지로 적용하면, 우측 센서 그룹(220)에 포함된 센서부들(110-e, 110-f, 110-g, 110-h) 중에서 오른쪽에서 두번째 센서부(110-g)만이 차선 인식 광선을 차선으로 방출하고 있으며, 나머지 센서부들(110-e, 110-f, 110-h)은 차선 인식용 광선을 차선이 없는 도로면으로 방출하고 있다. 따라서 좌측부터 배치된 순서에 따라서 차선 인식 비트 값은 ‘0’, ‘0’,’1’,’0’이다. 상기 차선 인식 비트를 상기 센서부들(110-e, 110-f, 110-g, 110-h)이 배치된 순서대로 연결하면, 우측 센서 그룹(220)의 차선 인식 비트스트림은 ‘0010’이 된다.
차선 이탈 판단부(260)는 센서 차선 인식부(230)가 제공하는 상기 차선 인식 비트스트림을 이용하여 차선 이탈 여부를 판단하기 위해서는 상기 차선 인식 비트스트림의 변화를 트래킹해야 한다. 즉, 사전에 정해진 일정한 시간 간격으로 상기 차선 인식 비트스트림을 기준이 되는 값과 비교하여 차선 이탈 여부를 판단할 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기준이 되는 값은 제2 기준치와 제3 기준치이다. 제2 기준치는 좌측 센서 그룹의 비트스트림의 차선 이탈 판단을 위한 기준이 되는 값이며, 제3 기준치는 우측 센서 그룹의 비트스트림의 차선 이탈 판단을 위한 기준이 되는 값이다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 기준치와 제3 기준치는 다음과 같이 결정된다. 도 8의 실시예를 참조하여 설명하면, 차량이 차선을 이탈하지 않고 정주행을 할 때, 운전자의 운전 습관에 따라서 좌측 센서 그룹(210)과 우측 센서 그룹(220)의 비트스트림 값이 일정하게 유지될 수 있다. 차선 이탈 판단부(260)는 상기 센서 그룹(210, 220)의 비트스트림 값이 사전에 정해진 기준 시각 이상으로 일정한 값을 유지하면, 그 때의 좌측 센서 그룹(210)의 비트스트림을 제2 기준치로 정하고, 우측 센서 그룹(220)의 비트스트림을 제3 기준치로 정할 수 있다. 도 8의 경우로 일정하게 주행하면 제2 기준치는 ‘0100’이고 제3 기준치는 ‘0010’이 된다. 이하에서 제2 기준치와 제3 기준치는 ‘0100’ 과 ‘0010’이라고 정하고 설명한다.
발명의 일 실시예에 따르면, 차선 이탈 판단부(260)는 좌측 센서 그룹(210)의 비트스트림과 우측 센서 그룹(220)의 비트스트림이 각각 제2 기준치와 제3 기준치에 비해서 모두 증가하면 우측 차선을 이탈하는 것으로 판단할 수 있고, 모두 감소하면 좌측 차선을 이탈하는 것으로 판단할 수 있다. 이것은 차선 인식 비트스트림이 좌측에서 우측으로 장착된 센서부의 순서대로 연결하여 생성되었기 때문이다. 만일 비트스트림을 우측에서 좌측으로 장착된 센서부의 순서대로 연결하여 생성하였다면, 상기 차선 이탈 방향 판단은 반대가 될 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 좌측 센서 그룹의 비트스트림이 제2 기준치보다 증가하는데 우측 센서 그룹의 비트스트림이 제3 기준치보다 감소하거나, 또는 그 반대의 상황이 발생하면, 차선 이탈 판단부(260)는 도로 상의 차선의 폭이 변화는 등의 외부적인 요인이 발생한 것으로 판단하고, 제2 기준치와 제3 기준치를 새롭게 조정할 수 있다.
도 9를 참조하여, 차량이 왼쪽 차선(720)을 이탈할 때 차선 이탈 판단부(260)가 차선 이탈 여부를 판단하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 9와 같이 차량이 왼쪽 차선을 이탈하는 경우, 좌측 센서 그룹(210)의 왼쪽에서 세번째 센서부(110-c)와 우측 센서 그룹(220)의 왼쪽에서 네번쩨 센서부(110-h)만이 차선 인식용 광선을 차선(720, 730)으로 방출하고 있고, 나머지 센서부들(110-a, 110-b, 110-d, 110-e, 110-f, 110-g)은 차선이 없는 도로면(310)으로 차선 인식용 광선을 방출하고 있다. 이 경우 발명의 일 실시예에 따르면, 좌측 센서 그룹(210)의 차선 인식 비트스트림은 ‘0010’이고 우측 센서 그룹(220)의 차선 인식 비트스트림은 ‘0001’이다. 차선 이탈 판단부(260)는 제2 기준치(‘0100’)에 비해서 좌측 차선 인식 비트스트림이 ‘0010’으로 감소하였고, 제3 기준치(‘0010’)에 비해서 우측 차선 인식 비트스트림이 ‘0001’로 감소한 것을 발견할 수 있고 따라서 좌측 차선(720)을 이탈하는 것으로 판단할 수 있다.
도 10를 참조하여, 차량이 오른쪽 차선(730)을 이탈할 때 차선 이탈 판단부(260)가 차선 이탈을 판단하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 10와 같이 차량이 오른쪽 차선(730)을 이탈하는 경우, 좌측 센서 그룹(210)의 왼쪽에서 첫번째 센서부(110-a)와 우측 센서 그룹(220)의 왼쪽에서 두번째 센서부(110-f)의 발광부만이 차선 인식용 광선을 차선(720, 730)으로 방출하고 있고, 나머지 센서부들(110-b, 110-c, 110-d, 110-e, 110-g, 110-h)은 차선이 없는 도로면(310)으로 차선 인식용 광선을 방출하고 있다. 이 경우 발명의 일 실시예에 따르면, 좌측 센서 그룹(210)의 차선 인식 비트스트림은 ‘1000’이고 우측 센서 그룹(220)의 차선 인식 비트스트림은 ‘0100’이다. 차선 이탈 판단부(260)는 제2 기준치(‘0100’)에 비해서 좌측 차선 인식 비트스트림이 ‘1000’으로 증가하였고, 제3 기준치(‘0010’)에 비해서 우측 차선 인식 비트스트림이 ‘0100’로 증가한 것을 발견할 수 있고 따라서 우측 차선을 이탈하는 것으로 판단할 수 있다.
이제 도 11과 도 12를 참조하여, 영상 차선 인식부(250)가 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 차선을 인식하고 영상 차선 데이터를 생성하는 방법과, 영상 인식부()에 의해 생성된 영상 차선 데이터를 제공받은 차선 이탈 판단부(260)가 차선 이탈 여부를 판단하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 11을 참조하여, 영상 차선 인식부(250)가 카메라부(240)가 촬영한 영상을 이미지 처리하여 영상 차선 데이터를 생성하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
발명의 일 실시예에 따르면, 영상 차선 인식부(250)는 차선 인식 화면()에서 차선을 연장한 가상의 소실점(820)을 찾고, 가상의 지평선(822)과 차선을 연장한 가상의 선(824, 826)이 이루는 각도(812, 814)를 계산한다. 영상 차선 인식부(250)는 좌측 차선(720)을 연장한 가상의 선(824)과 상기 가상의 지평선(822)이 이루는 각도(812)에서 우측 차선(730)을 연장한 가상의 선(826)과 상기 가상의 지평선(822)이 이루는 각도(814)를 뺀 값을 영상 차선 데이터로 생성할 수 있다. 상기 영상 차선 데이터는, 차량이 차선을 이탈하지 않고 정주행을 하는 경우에는 상기 두 각(812, 814)이 거의 비슷하기 때문에 0에 가까운 값이 될 수 있다.
도 12를 참조하여, 차선 이탈 판단부(260)가 상기 영상 차선 데이터를 이용하여 차선 이탈 여부를 판단하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
발명의 일 실시예에 따르면, 차량이 왼쪽 차선(720)을 이탈하는 경우에 왼쪽 차선(720)을 연장한 가상의 선(824)과 가상의 지평선(822)이 이루는 각(852)이 오른쪽 차선(730)을 연장한 가상의 선(826)과 가상의 지평선(822)이 이루는 각(854)보다 크게 된다. 따라서 영상 차선 데이터는 0보다 큰 양수 값을 가진다. 차량이 오른쪽 차선(730)을 이탈하는 경우에는 반대 경우가 되기 때문에 상기 영상 차선 데이터는 0보다 작은 음수 값을 가진다. 차선 이탈 판단부(260)는 차선 이탈 여부를 판단하는 기준이 되는 영상 차선 데이터의 기준 범위를 가지고 있을 수 있다. 차선 이탈 판단부(260)는 영상 차선 인식부(250)로부터 제공 받은 영상 차선 데이터가 상기 기준 범위를 벗어나는 경우에 차선 이탈로 판단할 수 있으며, 방향은 상기 영상 차선 데이터의 부호가 양이면 왼쪽 차선, 음이면 오른쪽 차선을 이탈하는 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 왼쪽 차선(720)을 연장한 가상의 선(824)과 가상의 지평선(822)이 이루는 각(852)이 50°이고, 오른쪽 차선(730)을 연장한 가상의 선(826)과 가상의 지평선(822)이 이루는 각(854)이 30°이면, 영상 차선 데이터는 20°(50°에서 30°를 뺀 값)이 된다. 영상 차선 데이터의 기준 범위가 +10°~ -10°이면, 상기 영상 차선 데이터는 이 범위를 벗어난 양의 값이다. 따라서 이 경우에 차선 이탈 판단부(260)은 왼쪽 차선(720)을 벗어난 것으로 판단할 수 있다.
다음으로 도 13을 참조하여, 차선 이탈 경보 장치가 차선 이탈 여부를 판단하고 경보하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
차선 이탈 경보 장치(200)는, 도로면을 향하여 차선 인식용 광선을 방출한다(S110). 상기 방출된 광선 중에서 일부가 도로면에서 반사되고, 상기 반사된 광선을 감지한다(S120). 상기 감지된 수광량이 제1 기준치 보다 큰 값인지 여부를 판단한다(S130). 상기 판단 결과 큰 값으로 판단된 경우에는 차선 인식 비트는 ‘1’이 되고(S140), 그렇지 않은 경우에는 ‘0’이 된다(S150). 상기 차선 인식 비트를 모아서 차선 인식 비트스트림을 생성한다(S160). 상기 차선 인식 비트스트림이 제2 기준치보다 큰 값인지 판단한다(S170). 상기 판단 결과 상기 차선 인식 비트스트림이 제2 기준치보다 큰 값이면 우측 차선 이탈로 판단한다(S190). 상기 판단 결과 상기 차선 인식 비트스트림이 제2 기준치보다 작은 값이면 좌측 차선 이탈로 판단한다(S200). 상기 판단 결과 상기 차선 인식 비트스트림이 제2 기준치와 값은 값이면 정주행으로 판단한다(S210). 상기 우측 차선 또는 좌측 차선을 이탈한 것으로 판단되는 경우에만 운전자에게 경보를 알린다(S220).
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
차선 이탈 경보 장치 100

Claims (10)

  1. 차선 인식용 광선을 도로에 방출하는 발광부와 상기 도로에서 반사된 상기 광선을 감지하는 수광부를 포함하고, 차량의 너비 방향으로 일렬 장착되는 복수의 센서부;
    상기 복수의 센서부에 포함된 센서부 각각으로부터 상기 광선의 수광량을 제공 받고, 각 수광량이 가리키는 차선 인식 비트를 연결하여 차선 인식 비트 스트림을 생성하는 센서 차선 인식부; 및
    상기 차선 인식 비트 스트림을 분석하여 상기 차량의 차선 이탈 여부를 판단하는 차선 이탈 판단부를 포함하되,
    상기 차선 인식 비트스트림은,
    상기 차선 인식 비트에 대응되는 상기 센서부가 배치된 소정의 순서에 따라 상기 차선 인식 비트가 연결되어 생성된 비트스트림을 포함하고,
    상기 차선 이탈 판단부는,
    상기 차선 인식 비트스트림이 나타내는 값의 변화를 소정의 시간 간격으로 트래킹(tracking)하여 상기 차량의 차선 이탈 여부를 판단하는, 차선 이탈 경보 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 센서부는, 차량의 너비 방향으로 일렬 장착되되, 차량의 좌측면에 형성된 좌측 설치선 상에 일렬 장착되는 좌측 센서 그룹 및 차량의 우측면에 형성된 우측 설치선 상에 일렬 장착되는 우측 센서 그룹으로 구성되는 차선 이탈 경보 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 차선 인식부는,
    상기 각 수광량이 제1 기준치를 초과하는지 여부를 가리키는 상기 차선 인식 비트를 생성하고, 상기 복수의 센서부에 포함된 센서부 각각이 배치된 순서가 유지되도록 상기 차선 인식 비트를 연결하여 상기 차선 인식 비트 스트림을 생성하는 차선 이탈 경보 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 차선 인식용 광선은 적외선이고,
    상기 차선 인식 비트는 상기 각 수광량이 상기 제1 기준치를 초과하는 경우 '1'으로 세팅 되고, 미달하는 경우 '0'으로 세팅 되며,
    상기 복수의 센서부는, 차량의 너비 방향으로 일렬 장착되되, 차량의 좌측면에 형성된 좌측 설치선 상에 일렬 장착되는 좌측 센서 그룹 및 차량의 우측면에 형성된 좌측 설치선 상에 일렬 장착되는 우측 센서 그룹으로 구성되고,
    상기 차선 이탈 판단부는, 상기 좌측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 제2 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이상으로 증가하고 상기 우측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림도 제3 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이상으로 증가하는 경우, 또는 상기 좌측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 제2 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이하로 감소하고 상기 우측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림도 제3 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이하로 감소하는 경우에 상기 차량이 차선을 이탈한 것으로 판단하는 차선 이탈 경보 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 차선 이탈 판단부는,
    상기 좌측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 제2 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이상으로 증가하고 상기 우측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림도 제3 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이상으로 증가하는 경우에 상기 차량이 차선을 우측으로 이탈한 것으로 판단하고, 상기 좌측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 제2 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이하로 감소하고 상기 우측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림도 제3 기준치를 기준으로 한 유효 범위 이하로 감소하는 경우에 상기 차량이 차선을 좌측으로 이탈한 것으로 판단하는 차선 이탈 경보 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 차선 이탈 판단부는,
    기준 시각 이상 상기 좌측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 일정한 값으로 유지되는 경우, 상기 유지된 값을 기준으로 상기 제2 기준치를 조정하고, 상기 기준 시각 이상 상기 우측 센서 그룹의 차선 인식 비트 스트림이 일정한 값으로 유지되는 경우, 상기 유지된 값을 기준으로 상기 제3 기준치를 조정하는 차선 이탈 경보 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    차선 감지 카메라에 연결되어, 상기 차선 감지 카메라로부터 제공된 전방 촬영 영상을 분석하여 차량의 차선 이탈 여부를 판단하는 영상 차선 인식부를 더 포함하고,
    상기 차선 이탈 판단부는,
    자체 판단한 차선 이탈 여부 및 상기 영상 차선 인식부로부터 제공받은 차선 이탈 여부 중 적어도 하나가 차선 이탈을 가리키는 경우 차선 이탈으로 결정하는 차량 이탈 경보 장치.
  8. 복수의 센서부에서 차선 인식용 광선을 도로면을 향해 방출하는 단계;
    상기 복수의 센서부에서 상기 도로면에서 반사된 상기 차선 인식용 광선을 감지하는 단계;
    상기 복수의 센서부가 감지한 각 광선량이 제1 기준치와 비교되는 단계;
    상기 비교 결과에 따라서 상기 각 센서부의 차선 인식 비트가 생성되는 단계;
    상기 차선 인식 비트를 연결하여 차선 인식 비트스트림이 생성되는 단계;
    상기 차선 인식 비트스트림 값의 증가 또는 감소에 의해 차선 이탈 여부가 판단되는 단계; 및
    상기 차선 이탈 여부가 판단되는 단계에서 차선 이탈로 판단된 경우에만 경보가 실행되는 단계를 포함하되,
    상기 차선 인식 비트스트림은,
    상기 차선 인식 비트에 대응되는 상기 센서부가 배치된 소정의 순서에 따라 상기 차선 인식 비트가 연결되어 생성된 비트스트림을 포함하고,
    상기 차선 이탈 여부가 판단되는 단계는,
    상기 차선 인식 비트스트림이 나타내는 값의 변화를 소정의 시간 간격으로 트래킹(tracking)하여 차량의 차선 이탈 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 차선 이탈 경보 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차선 이탈 여부가 판단되는 단계는,
    상기 차선 인식 비트스트림 값이 제2 기준치 보다 증가하는 경우 우측 차선 이탈로 판단되고,
    상기 차선 인식 비트스트림 값이 제2 기준치 보다 감소하는 경우 좌측 차선 이탈로 판단되는 단계을 포함하는 차선 이탈 경보 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차선 이탈 여부가 판단되는 단계는,
    차량의 전방 영상을 분석한 결과에 의해서 차량의 차선 이탈이 판단되는 단계를 더 포함하는 차선 이탈 경보 방법.
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