KR101551092B1 - 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 단안 카메라를 이용하여 촬영한 차량의 전방영상을 기반으로 SCC 기능을 수행하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치에 있어서, 차량의 속도와 도로의 상태에 상응하는 면적이 기록된 테이블(이하, 면적 테이블)을 저장하는 저장부; 자차의 전방영상을 촬영하는 영상 촬영부; 상기 영상 촬영부가 촬영한 자차의 전방영상에서 자차의 주행차로와 상기 주행차로 내 선행차량이 만드는 도형의 면적을 산출하는 영상 처리부; 도로의 상태정보를 수집하는 도로정보 수집부; 및 상기 면적 테이블을 기반으로, 상기 도로정보 수집부가 수집한 도로의 상태정보와 상기 영상 처리부가 산출한 면적에 상응하는 속도를 자차의 주행속도로 설정하는 제어부를 포함한다.

Description

영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING SPEED OF VEHICLE USING IMAGE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SCC(Smart Cruise Control) 시스템에서 차량의 전방영상을 이용하여 선행차량과의 간격을 조절하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, SCC(Smart Cruise Control) 시스템은 차량의 전방에 장착된 레이더(radar) 센서를 이용하여 선행차량과 일정한 간격을 유지하면서 기 설정된 속도로 자동 운행할 수 있도록 하는 크루즈 기능을 제공하거나, 선행차량이 없는 경우 기 설정된 속도를 초과하지 않도록 차량의 속도를 제어하는 속도제한 기능을 제공한다.
이러한 SCC 시스템은 운전자가 차량의 운행속도를 조절하기 위하여 엑셀을 계속적으로 조작하지 않아도 되는 편리함이 있고, 아울러 기 설정된 속도 이상으로 차량이 주행하는 것을 방지하여 안전운전을 지향할 수 있기 때문에, 운전자들에게 매우 유용한 기능이다.
종래의 SCC 시스템은 고가의 레이더 센서를 이용하여 선행차량과의 간격(이격거리)을 측정하기 때문에 차량의 단가를 높이는 문제점이 있다.
따라서, 현재 출시되는 대부분의 차량에 장착된 단안 카메라를 이용하여 SCC 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 하는 방안이 요구된다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 단안 카메라를 이용하여 촬영한 차량의 전방영상을 기반으로 SCC 기능을 수행하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치에 있어서, 차량의 속도와 도로의 상태에 상응하는 면적이 기록된 테이블(이하, 면적 테이블)을 저장하는 저장부; 자차의 전방영상을 촬영하는 영상 촬영부; 상기 영상 촬영부가 촬영한 자차의 전방영상에서 자차의 주행차로와 상기 주행차로 내 선행차량이 만드는 도형의 면적을 산출하는 영상 처리부; 도로의 상태정보를 수집하는 도로정보 수집부; 및 상기 면적 테이블을 기반으로, 상기 도로정보 수집부가 수집한 도로의 상태정보와 상기 영상 처리부가 산출한 면적에 상응하는 속도를 자차의 주행속도로 설정하는 제어부를 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 영상을 이용한 차량의 속도 제어 방법에 있어서, 저장부가 차량의 속도와 도로의 상태에 상응하는 면적이 기록된 테이블(이하, 면적 테이블)을 저장하는 단계; 영상 촬영부가 자차의 전방영상을 촬영하는 단계; 영상 처리부가 상기 촬영된 자차의 전방영상에서 자차의 주행차로와 상기 주행차로 내 선행차량이 만드는 도형의 면적을 산출하는 단계; 도로정보 수집부가 도로의 상태정보를 수집하는 단계; 및 제어부가 상기 면적 테이블을 기반으로, 상기 수집된 도로의 상태정보와 상기 산출된 면적에 상응하는 속도를 자차의 주행속도로 설정하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 단안 카메라를 이용하여 촬영한 차량의 전방영상을 기반으로 SCC 기능을 수행함으로써, 고가의 레이더 센서를 구비하지 않아도 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 차량의 전방영상에서 자차의 주행차로를 인식하고, 상기 주행차로 내 선행차량을 인식하며, 상기 주행차로와 상기 선행차량으로 이루어진 도형의 면적을 계산한 후, 차량의 속도와 도로의 경사도 및 곡률에 따른 면적이 기록된 테이블을 기반으로 SCC 기능을 수행함으로써, 낮은 계산 복잡도로 SCC 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 2a는 본 발명에 따른 영상 촬영부가 촬영한 차량의 전방영상에 대한 일예시도,
도 2b는 본 발명에 따른 영상 처리부가 산출한 도형의 면적에 대한 일예시도,
도 3 은 본 발명에 따른 영상 처리부의 일실시예 상세 구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 영상을 이용한 차량의 속도 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치는, 저장부(10), 영상 촬영부(20), 영상 처리부(30), 도로정보 수집부(40), 및 제어부(50)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 저장부(10)는 차량의 속도와 도로의 상태(경사도, 곡률 등)에 상응하는 값(면적)이 기록된 테이블을 저장한다. 이하에서는 차량의 속도가 60 ~ 70kph인 경우([표 1])와, 90 ~ 100kph인 경우([표 2])를 예로 들어 설명하지만, 상기 저장부(10)는 각 속도 구간별로 테이블을 저장하고 있다.
[표 1]
Figure 112014045643012-pat00001
여기서, 도로의 기울기는 오르막과 수평 및 내리막으로 구분되고, 도로의 곡률은 직선과 임계치 이하의 곡률 및 임계치 초과의 곡률로 구분된다. 일례로, 도로의 기울기가 5°를 초과하면 오르막으로 인식하고, 5°이하 -5°초과이면 평지로 인식하며, -5°이하이면 내리막으로 인식한다.
상기 [표 1]은 차량의 속도가 60 ~ 70kph인 경우에 도로의 기울기와 곡률에 상응하는 면적을 나타낸다. 일례로, 도로의 기울기가 수평이고 곡률이 직선인 경우에 면적은 100이다. 이때, 상기와 같은 조건에서 영상 처리부(30)가 산출한 면적이 100이면 차량의 현재 속도는 유지되어야 하고, 100 미만이면 차량을 감속시켜야 하며, 100 이상이면 차량을 가속시켜야 한다. 여기서, 가속은 차량의 현재 속도가 기 설정된 차량의 속도(SCC 사용자 설정 제한속도) 이하인 경우에 이루어진다.
[표 2]
Figure 112014045643012-pat00002
상기 [표 2]를 살펴보면, 차량의 속도를 제외한 동일 조건에서 [표 1]에 비해 값이 커진 것을 알 수 있다. 즉, 차량의 속도가 증가하였기 때문에 면적이 커진 것이다. 이는 차량의 속도가 증가할수록 선행차량과의 간격(이격거리)이 커져야 함을 의미한다. 이는 제동거리와 관련이 있다.
상술한 [표 1] 및 [표 2]에서는 특정 값을 예로 들어 설명했지만, 설계자의 취향에 따라 특정 범위로 설정할 수도 있다. 예를 들어, [표 2]에서 도로의 기울기가 수평이고 도로의 곡률이 직선인 경우, 본 발명의 일실시예에서는 면적을 130으로 설정했지만, 125 ~ 135로 설정할 수도 있다.
다음으로, 영상 촬영부(20)는 일례로 단안 카메라로서 차량의 중앙(일례로 룸미러)에 탑재되어 차량의 전방영상을 촬영한다. 이때, 영상 촬영부(20)의 위치는 상술한 [표 1] 및 [표 2]의 면적에 영향을 미치기 때문에 정확한 위치에 탑재되어야 한다. 물론 차종은 동일하다고 가정한다.
또한, 영상 촬영부(20)는 도 2a에 도시된 바와 같은 차량의 전방영상을 촬영한다.
다음으로, 영상 처리부(30)는 영상 촬영부(20)에 의해 촬영된 차량의 전방영상에서 자차의 주행차로를 검출하고, 상기 검출된 주행차로 상의 선행차량을 검출하며, 상기 주행차로와 선행차량이 만드는 도형의 면적을 산출한다.
즉, 영상 처리부(30)는 도 2b에 도시된 바와 같은 사다리꼴(trapezoid)의 면적을 산출한다. 이때, 사다리꼴의 좌측 변은 주행차로의 좌측 차선을 나타내고, 사다리꼴의 우측 변은 주행차로의 우측 차선을 나타낸다. 아울러 사다리꼴의 상변은 선행차량과 주행차로가 만나는 선(접선)을 나타내며, 사다리꼴의 하변은 촬영된 전방영상의 하단(기준선)으로서 고정이다.
다음으로, 도로정보 수집부(40)는 도로의 상태정보(기울기, 곡률 등)를 수집한다. 이때, 도로정보 수집부(40)는 차량에 탑재된 내비게이션 시스템과 연동하여 도로의 상태정보를 수집할 수 있다. 즉, 내비게이션 시스템은 도로의 지도정보를 저장하고 있어 현재 도로의 기울기(경사도) 및 곡률 정보를 제공할 수 있다.
다음으로, 제어부(50)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다.
특히, 제어부(50)는 저장부(10)에 저장되어 있는 차량의 속도와 도로의 상태에 상응하는 값(면적)이 기록된 테이블(이하, 면적 테이블)을 기반으로, 도로정보 수집부(40)에 의해 수집된 도로의 상태정보와 영상 처리부(30)에 의해 산출된 면적에 상응하는 속도를 자차의 주행속도로 설정한다.
예를 들어, 제어부(50)는 면적 테이블 상에서 상기 조건에 상응하는 면적이 100인 경우, 영상 처리부(30)에 의해 산출된 면적이 100 미만이면 자차의 속도를 낮추도록 감속장치를 제어한다. 반대로, 영상 처리부(30)에 의해 산출된 면적이 100을 초과하면 자차의 속도를 높이도록 가속장치를 제어한다. 이때, 자차의 가속은 자차의 현재 속도가 SCC 설정속도를 초과하지 않은 경우에 이루어진다.
이러한 제어부(50)는 상술한 과정을 주기적으로 수행하여 동일 주행차로를 주행하고 있는 선행차량과의 간격을 일정하게 유지시킨다.
또한, 제어부(50)는 차량 네트워크를 통해 자차의 각종 정보(속도 등)를 획득한다. 이때, 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented System Transport) 등을 포함한다.
도 3 은 본 발명에 따른 영상 처리부의 일실시예 상세 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 처리부는 차선 인식기(31), 차량 인식기(32), 및 면적 산출기(33)를 포함한다.
먼저, 차선 인식기(31)는 자차가 주행하고 있는 주행차로의 좌/우측 차선을 인식한다.
차량 인식기(32)는 차선 인식기(31)에 의해 인식된 주행차로 상에서 선행차량을 인식한다. 이때, 차량 인식기(32)가 선행차량을 인식할 수 있는 거리는 도로의 제한속도를 반영하는 것이 바람직하다.
면적 산출기(33)는 차선 인식기(31)에 의해 인식된 주행차로의 좌/우측 차선과 차량 인식기(32)에 의해 인식된 선행차량으로 이루어지는 사다리꼴의 면적을 산출한다.
도 4 는 본 발명에 따른 영상을 이용한 차량의 속도 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 저장부(10)가 차량의 속도와 도로의 상태에 상응하는 면적이 기록된 테이블(이하, 면적 테이블)을 저장한다(401).
이후, 영상 촬영부(20)가 자차의 전방영상을 촬영한다(402).
이후, 영상 처리부(30)가 영상 촬영부(20)에 의해 촬영된 자차의 전방영상에서 자차의 주행차로와 상기 주행차로 내 선행차량이 만드는 도형의 면적을 산출한다(403).
이후, 도로정보 수집부(40)가 도로의 상태정보를 수집한다(404).
이후, 제어부(50)가 상기 면적 테이블을 기반으로, 도로정보 수집부(40)에 의해 수집된 도로의 상태정보와 영상 처리부(30)에 의해 산출된 면적에 상응하는 속도를 자차의 주행속도로 설정한다(405).
상술한 과정은 주기적으로 수행되어 동일 주행차로를 주행하고 있는 선행차량과의 간격을 일정하게 유지시킨다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
10 : 저장부
20 : 영상 촬영부
30 : 영상 처리부
40 : 도로정보 수집부
50 : 제어부

Claims (11)

  1. 차량의 속도와 도로의 상태에 상응하는 면적이 기록된 테이블(이하, 면적 테이블)을 저장하는 저장부;
    자차의 전방영상을 촬영하는 영상 촬영부;
    상기 영상 촬영부가 촬영한 자차의 전방영상에서 자차의 주행차로와 상기 주행차로 내 선행차량이 만드는 도형의 면적을 산출하는 영상 처리부;
    도로의 상태정보를 수집하는 도로정보 수집부; 및
    상기 면적 테이블을 기반으로, 상기 도로정보 수집부가 수집한 도로의 상태정보와 상기 영상 처리부가 산출한 면적에 상응하는 속도를 자차의 주행속도로 설정하는 제어부를 포함하되,
    상기 영상 처리부는,
    주행차로의 좌측 차선이 좌변이 되고, 우측 차선이 우변이 되며, 선행차량과 주행차로가 만나는 접선이 상변이 되고, 전방영상의 하단이 하변이 되는 사다리꼴의 면적을 산출하는 것을 특징으로 하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 영상 처리부가 산출한 면적이 상기 면적 테이블 상의 해당 면적보다 작으면 자차의 속도를 낮추도록 감속장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 자차의 주행속도 설정 과정을 주기적으로 수행하여 동일 주행차로를 주행하고 있는 선행차량과의 간격을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    자차가 주행하고 있는 주행차로의 좌/우측 차선을 인식하는 차선 인식기;
    상기 차선 인식기에 의해 인식된 주행차로 상에서 선행차량을 인식하는 차량 인식기; 및
    상기 차선 인식기가 인식한 주행차로의 좌/우측 차선과 상기 차량 인식기가 인식한 선행차량으로 이루어지는 사다리꼴의 면적을 산출하는 면적 산출기
    를 포함하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도로정보 수집부는,
    자차에 탑재된 내비게이션 시스템과 연동하여 주행차로의 기울기 및 곡률 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 장치.
  7. 저장부가 차량의 속도와 도로의 상태에 상응하는 면적이 기록된 테이블(이하, 면적 테이블)을 저장하는 단계;
    영상 촬영부가 자차의 전방영상을 촬영하는 단계;
    영상 처리부가 상기 촬영된 자차의 전방영상에서 자차의 주행차로와 상기 주행차로 내 선행차량이 만드는 도형의 면적을 산출하는 단계;
    도로정보 수집부가 도로의 상태정보를 수집하는 단계; 및
    제어부가 상기 면적 테이블을 기반으로, 상기 수집된 도로의 상태정보와 상기 산출된 면적에 상응하는 속도를 자차의 주행속도로 설정하는 단계를 포함하되,
    상기 도형의 면적 산출 단계는,
    주행차로의 좌측 차선이 좌변이 되고, 우측 차선이 우변이 되며, 선행차량과 주행차로가 만나는 접선이 상변이 되고, 전방영상의 하단이 하변이 되는 사다리꼴의 면적을 산출하는 것을 특징으로 하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 주행속도 설정 단계는,
    상기 산출된 면적(이하, 제 1 면적)과 상기 면적 테이블 상의 해당 면적(이하, 제 2 면적)을 비교하는 단계;
    상기 비교 결과, 상기 제 1 면적이 상기 제 2 면적보다 작으면 자차의 속도를 낮추는 단계;
    상기 비교 결과, 상기 제 1 면적이 상기 제 2 면적보다 크면 SCC(Smart Cruise Control) 설정속도 이내에서 속도를 높이는 단계; 및
    상기 비교 결과, 상기 제 1 면적과 상기 제 2 면적이 동일하면 현재의 속도를 유지하는 단계
    를 포함하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 자차의 주행속도 설정 과정을 주기적으로 수행하여 동일 주행차로를 주행하고 있는 선행차량과의 간격을 일정하게 유지시키는 단계
    를 더 포함하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 도로의 상태정보 수집 단계는,
    자차에 탑재된 내비게이션 시스템과 연동하여 주행차로의 기울기 및 곡률 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 영상을 이용한 차량의 속도 제어 방법.
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