KR101746746B1 - 자동차를 위한 운전자 보조 시스템 및 방법 - Google Patents

자동차를 위한 운전자 보조 시스템 및 방법 Download PDF

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오토리브 디벨로프먼트 에이비
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Abstract

자동차를 위한 운전자 보조 시스템(10)은 자동차의 주변으로부터 이미지를 얻기 위한 이미징 수단(11), 및 상기 이미징 수단(11)에 의해서 기록된 이미지(30)들의 이미지 프로세싱을 수행하며 상기 이미지 프로세싱의 결과로서 그 전조등(34)을 식별함에 의하여 다가오는 차량(33)을 감지하도록 조정되는 프로세싱 수단(14)을 포함한다. 프로세싱 수단(14)은 기록된 이미지(30)들에서 상기 이미징 수단에 대해 숨겨진 적어도 하나의 광원(34)으로부터 유래하는 광 오러(37)를 감지하며 상기 광 오러 감지를 상기 다가오는 차량의 감지에서 사용하도록 조정된다.

Description

자동차를 위한 운전자 보조 시스템 및 방법{A driver assistance system and method for a motor vehicle}
본 발명은 자동차를 위한 운전자 보조 시스템에 관련되는데, 이는 자동차의 주위로부터의 이미지를 얻기 위한 이미징 수단, 및 상기 이미징 수단에 의해서 기록된 이미지들의 이미지 프로세싱을 수행하고 상기 이미지 프로세싱의 결과로서 그 전조등을 식별함에 의해서 다가오는 차량을 감지하도록 조정되는 프로세싱 수단을 포함한다. 본 발명은 또한 이에 대응하는 운전자 보조 방법에도 관련된다.
하이 빔(high beam) 제어 시스템은, 예를 들어 모노 카메라와 같은 알려진 이미징 수단을 포함하는 것으로 알려져 있는데, 전형적으로 300m 내지 1000m 의 감지 범위 안에서 다가오는 차량들의 전조등으로부터 유래하는 기록된 이미지들 안의 밝은 점들을 감지하고 추적하는데 적합하다. 감지된 밝은 점들이 다가오는 차량에 배정되면, 하이 빔 제어 장치는 다가오는 운전자의 눈부심을 방지하도록 하이 빔 등을 끄거나, 또는 하이 빔 광 원뿔의 형상을 조정하도록 작동된다. 그러나 적어도 전조등 감지가 일어나는 시간 기간 동안 다가오는 운전자의 눈부심은 피할 수 없다. 더군다나, 다가오는 운전자가 상대적으로 가까운 거리까지, 예를 들어 언덕, 나무들, 구조물들과 같은 장애물의 뒤에서 또는 급격하게 꺾이는 곳 때문에, 이미징 수단에 대해 숨겨져 있다면, 다가오는 차량의 충분히 이른 감지는 어려울 수 있고 다가오는 운전자의 눈부심은 위험할 수 있다. 일반적으로는 가능하면 일찍, 예를 들어 1000m를 넘는 먼 거리에서 다가오는 차량들을 감지하는 것이 바람직하며, 이는 눈부심 효과가 여전히 작을 때 반응을 가능하게 한다.
본 발명의 목적은 먼 거리에서 그리고/또는 장애물에 의해서 이미징 수단에 대해 숨겨진 다가오는 차량들을 감지할 수 있는 운전자 보조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 이 목적을 독립항들의 특징들로써 해결한다. 본 발명은 저 광도의 환경 조건, 특히 야간에, 다가오는 차량의 전조등들이, 예를 들어 다가오는 차량이 언덕이나 나무와 같은 장애물에 의해서 여전히 숨겨 지거나 또는 모퉁이 뒤에 숨겨지기 때문에 전조등이 아직 직접 보이지 않는 경우에도 이미징 시스템에 인식되는 기록된 이미지에서 특징적인 간접 조명, 또는 오러(aura)를 형성한다는 것을 인식하였다. 이것은 다가오는 차량의 전조등이 직접 보이게 되기 어느 정도 전에 다가오는 차량의 감지를 가능하게 하여, 운전자의 눈부심이 근본적으로 완전하게 회피될 수 있다. 이것은 다가오는 운전자의 눈부심이 위험하게 되는 상대적으로 가까운 거리까지도 다가오는 차량이 이미징 수단에 대해 숨겨져 있는 경우 특히 유용하다.
위에 언급된 간접 광 현상, 또는 오러는 다가오는 차량의 전조등으로부터의 광선의 공기 중에서의 산란에 의해서 유발된다. 오러는 전형적인 특성을 가지는 상대적으로 크며 상대적으로 균질적으로 조명되는 영역이다. 그러므로, 감지된 광 목적물은 그것이 오러의 앞서 언급된 전형적인 특징들에 관련된 하나 이상의 조건들을 충족하면, 다가오는 차량에 유용하게 배정된다. 이러한 조건들 중에는 다음과 같은 것들이 있다. 광 오러(light aura)는 대략 타원 또는 원의 세그먼트(segment)의 형태를 가진다. 광 오러는 대략적으로 그것의 기초부 위에 서있는 단순 타원 세그먼트의 형태를 가진다. 광 오러는 반지름 방향의 광 강도 분포, 특히 (가상의) 중심으로부터 반지름 방향으로 감소하는 분포를 가진다. 광 오러는 바닥으로부터 상부로 가면서 일반적으로 감소하는 광 강도를 가진다. 그리고/또는 광 오러는 공기 중에서 지면 위로 배치된다.
광 오러가 감지되고 다가오는 차량에 배정되는 경우에, 프로세싱 수단은 적합한 반응을 수행하도록 유용하게 조정된다. 예를 들어, 하이 빔 제어 장치는 바람직하게는 다가오는 차량의 감지에 기초하여 작동 될 수 있다. 특히 하이 빔 광은 다가오는 운전자의 눈부심을 피하기 위해서 꺼지도록 조정되거나, 또는 하이 빔 광 원뿔의 형상을 조정하도록 제어될 수 있다. 그러나, 다른 차량이 직접 보이지 않는 한, 다가오는 운전자는 눈이 부시지 않고 하이 빔 광은 유용하게 조금 더 긴 시간 동안 사용될 수 있기 때문에, 보통은 오러가 감지되어 다가오는 차량에 배정되자마자 하이 빔 광을 즉시 끄거나 조정할 필요는 없다.
바람직한 실시예에서는, 광 오러가 감지되고 다가오는 차량에 배정되는 때, 다가오는 차량은 바람직하게는 미리 표시되며 프로세싱 수단은 바람직하게는 확인 모드로 세팅된다. 확인 모드에서는 프로세싱 수단은 종래의 수단, 예를 들어서 밝은 점 감지에 의해서 다가오는 차량의 전조등을 찾는다. 유용하게는 이러한 탐색은 감지된 오러의 계산된 중심 주위의 관심 영역으로 한정될 수 있다. 더욱이, 오러는 바람직하게는 그 감지 후에 추적되고 관심 영역은 이에 따라 업데이트 된다. 오러가 어떠한 이유로 영구적으로 사라지면, 예를 들어 다가오는 차량이 방향을 바꾸는 경우에, 확인 모드는 종료된다. 그러나 다가오는 차량의 전조등이 오러의 계산된 중심 근처에서 감지되면, 하이 빔 제어 장치는 작동될 수 있고 특히, 다가오는 운전자의 눈부심을 방지하기 위하여 하이 빔 광은 꺼지도록 제어되거나 하이 빔 광 원뿔의 형상이 조정될 수 있다.
바람직하게는 프로세싱 수단은 지면 바로 위의 영역을 특히 고려하도록 조정되는데 이는 이 영역에서 자신의 차량의 전조등으로부터의 기여가 작다고 알려져 있기 때문이다.
본 발명은 먼 거리에서 그리고/또는 장애물에 의해서 이미징 수단에 대해 숨겨진 다가오는 차량들을 감지함으로써 언덕과 같은 장애물이나 나무나 빌딩과 같은 장애물 너머로 숨겨진 다가오는 차량을 눈부심이 적을 때 감지할 수 있다.
아래에서는 본 발명은 동반하는 도면들을 참조로 선호되는 실시예들을 기초로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 운전자 보조 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 운전자 보조 시스템의 이미징 수단에 의해서 기록된 예시적 이미지를 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 운전자 보조 시스템의 이미징 수단에 의해서 기록된 또 다른 예시적 이미지를 도시한다.
운전자 보조 시스템(10), 특히 하이 빔 보조 시스템은 자동차에 장착되고 자동차 외부 영역의 이미지들을 얻기 위해 이미징 수단(11)을 포함한다. 바람직하게는 이미징 수단(11)은 특히 5 마이크론 미만의 파장을 가지는 근 적외선을 포함할 수 있는 가시 영역에서 작동가능한 적어도 하나의 광학 이미징 장치(12), 특별히는 카메라를 포함한다. 바람직한 실시예에서는 이미징 수단(11)은 모노 카메라(12) 특별히는 CMOS 또는 CCD 카메라를 포함하고 이는 현재의 응용분야에서 300 m 로부터 무한대까지의 거리범위로 포커싱가능한 것이거나 포커싱될 수 있는 것이다. 카메라(12)는 예를 들어 차량의 후방 관측 미러(rear view mirror)에 또는 이 근처에 장착될 수 있으나, 이러한 특정의 배치에 한정되지 않는다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이미징 수단(11)은 스테레오 카메라 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 경우에는, 편리하게는 300 m 미만의 범위에서 보행자 감지를 위하여 적합한 스테레오 카메라 시스템이 사용될 수 있다.
이미지 데이터는 이미지 및 데이터 프로세싱이 대응하는 소프트웨어에 의해서 수행되는 전자 프로세싱 수단(14)에 제공된다. 특히, 프로세싱 수단(14)은 바람직하게는, 이미징 수단(11)에 의하여, 특히 하이 빔 보조를 위한 상기 이미징 장치(12)에 의해서 제공되는 이미지 데이터의 이미지 프로세싱에 의해서, 다가오는 차량의 전조등을 전형적으로는 300 m 와 1000 m 사이의 거리 범위 내에서 감지하도록 조정되는 전조등 감지 수단을 포함한다. 전조등 감지는 특히 다른 하이 빔 보조 시스템들로부터 알려진 것과 같이, 기록된 이미지 안에서, 다가오는 차량의 전조등으로부터 유래하는 밝은 점들의 감지 및 추적에 기초할 수 있다. 전조등 감지 수단은 다가오는 차량이 감지되자마자 자동적으로 자신의 차량의 하이 빔을 끄도록 조정되거나 또는 하이 빔 광 원뿔의 형상을 조정하도록 조정되며, 다가오는 차량이 더 이상 보이지 않으면 자동적으로 하이 빔을 다시 켜거나 하이 빔 광 원뿔의 형상을 재 설정하도록 조정된다.
전자 프로세싱 수단(14)은 바람직하게는 프로그램되거나 프로그램될 수 있으며, 편리하게는 마이크로프로세서 또는 마이크로-콘트롤러를 포함한다. 전자 프로세싱 수단(14)은 바람직하게는 디지털 신호 프로세서(DSP)에서 실현될 수 있다. 전자 프로세싱 수단(14) 및 연계된 메모리 수단(25)은 바람직하게는 온-보드 전자 제어 유니트(ECU)안에서 실현되고 별개의 케이블 또는 차량 데이터 버스를 통해서 이미징 수단(11)으로 연결될 수 있다. 또 다른 실시예에서는 ECU 및 이미징 장치(12)는 단일 유니트 안으로 통합될 수 있다. 이미징으로부터, 이미지 프로세싱, 운전자 보조 수단(18)의 활성화 또는 제어까지에 이르는 모든 단계들은 운전 중에 실시간으로 자동적으로 그리고 연속적으로 수행된다.
프로세싱 수단(14)은 이미징 수단(11), 특히 하이 빔 보조를 위한 상기 이미징 장치(12)에 의해서 제공되는 이미지 데이터의 이미지 프로세싱에 의해서, 전형적으로는 300 m 에서 무한대에 이르는 범위의 거리, 특히 또한 1000 m 를 넘는 거리에 있는, 다가오는 차량의 전조등으로부터 유래하는 광 오러를 감지하도록 조정된 오러 감지 수단을 포함한다. 오러 감지는 아래에서 도 2 및 도 3을 기초로 하여 설명될 것이다.
도 2는 언덕이 많은 환경의 경우에 이미징 장치(12)에 의해서 기록되는 이미지(30)를 도시한다. 자동차 전방의 도로(31)는 언덕의 상부를 향해 상승하고 파선(32)에 의해서 도시되는 것과 같이 언덕의 상부 너머로는 다시 하강한다. 언덕의 다른 편에서는 다가오는 차량(33)이 접근하고 있다. 다가오는 차량(33)의 전조등(34)은 언덕에 의해서 가려져서 이미징 장치(12)에는 여전히 보이지 않는다. 그러나 다가오는 차량(33)의 전조등(34)으로부터 유래하는 광선(35)은 언덕 위의 공기(36)중에서 산란되어 특징적인 간접 광 현상 또는 광 오러라 불리는 대상(37)에 이르게 된다.
광 오러(37)는 프로세싱 수단으로 하여금 그것 자체로서 그리고 다가오는 차량(33)의 전조등(34)으로부터 유래하는 것으로서 그것을 식별하도록 하는 어떤 특성들을 가진다. 특히, 오러(37)는 대략적으로 오러(37)을 생성하는 광원(34)의 중심에 놓이는 그것의 (가상적) 중심(38)으로부터 주변부로 가면서 단조적으로 감소하는 상대적으로 균일한 반지름 방향의 광 강도 분포를 가지는 대략적인 반지름 방향의 강도 분포를 가진다. 그로부터 오러(37)가 나오는 다가오는 차량(33)은 지면상에 배치되므로, 광 오러(37)는 일반적으로 지면으로부터 하늘로 또는 기록된 이미지에서 바닥으로부터 상부로 향하면서 감소하는 광 강도를 가진다. 이러한 특성에 따라, 예를 들어, 다가오는 차량(33)의 광 오러(37)는 광 강도가 상부로부터 바닥으로 향하면서 감소하는, 위로부터 비추는 가로등의 오러로부터 구별될 수 있다. 더욱이, 도 2 및 도 3에서 또한 볼 수 있는 것과 같이, 광 오러는 보통 공기(36)중에서 지면 위로 배치된다.
도 3은 다가오는 차량(33)이 빌딩, 나무, 언덕 등과 같은 장애물(39)의 뒤에 가려진 또 다른 상황을 도시한다.
광 오러(37)의 형태는 일반적으로 타원 또는 원의 세그먼트이다. 광 오러(37)의 형태는 상수인 광 강도의 상상의 선에 의해서 한정될 수 있다. 예를 들어 도 2의 선(40)은 광 강도가 오러에서 가장 밝은 광 강도의 3분의 1인 곳의 선을 나타낼 수 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 많은 경우에는 광 오러(37)는 대략 타원의 단순한 세그먼트의 형태를 가지며, 이는 일 절단선 또는 기초부를 가지는데, 타원 세그먼트가 보통 그 기초부 위에 서있다. 그러나, 도 3으로부터 분명하듯, 이는 반드시 그러한 경우는 아니다. 일반적으로 광 오러의 형태는 타원 또는 원의 임의의 부분일 수 있다. 도 3은 또한 지면 근처의 오러의 작은 부분이 상부로부터 바닥으로 가면서 광선의 평균에 비해서 약간 감소하는 강도를 가질 수 있음을 보여준다.
광 오러(37)가 감지되고 다가오는 차량(33)에 배정되는 때, 다가오는 차량(33)은 바람직하게는 미리 표시되고 프로세싱 수단(14)은 확인 모드로 설정된다. 확인 모드에서는 프로세싱 수단(14)은 종래의 수단, 예를 들어 밝은 점 감지에 의해서 다가오는 차량(33)의 전조등(34)을 찾는다. 유용하게는 이 탐색은 감지된 오러의 계산된 중심(38) 주변의 관심 영역(41)에 한정 될 수 있다. 광 오러의 강도 분포는 반지름 방향인 것으로 알려져 있으므로, 오러(37)를 생성하는 하나 이상의 광원(34)의 대략 중심에 놓이는 오러(37)의 (가상의) 중심 점(38)은 프로세싱 수단(14)에 의해서 용이하게 계산 될 수 있다. 프로세싱 수단(14)은 바람직하게는 광 오러의 중심(38)을 시간에 걸쳐 추적하도록 조정된 추적 수단을 포함한다. 예를 들어 임의의 시간에 직사각형의 관심 영역(41)은 유용하게 오러(37)의 중심(38) 주위에 배치될 수 있고 관심 영역은 예를 들어 밝은 점 감지에 기초한 위에 언급된 전조등 감지 수단에 의해서 감시될 수 있다. 다가오는 차량(33)이 장애물(39) 또는 언덕 뒤에서 나타나자마자, 그것의 전조등(34)은 즉시 관심 영역(41) 안에서 감지될 수 있다. 전조등 감지는 다가오는 차량 감지의 확인으로서 유용하게 사용된다.
적절한 조치들이 오러(37)가 감지된 후 및/또는 다가오는 차량(33)의 전조등(34)이 직접 감지된 후에 취해질 수 있다. 특히, 오러(37)가 감지된 후 및/또는 다가오는 차량이 여전히 상대적으로 멀리 떨어져 있을 때, 예를 들어 약 1000 m 정도 떨어져 있을 때, 자신의 차량의 하이 빔은 하이 빔 원뿔의 형상이 적절하게 조정되도록, 특히 하이 빔 원뿔이 옆쪽을 향하도록 프로세싱 수단(14)에 의해 하이 빔 제어 장치(18)를 통해 자동적으로 제어된다. 다가오는 차량이 더 가까운 거리, 예를 들어 300 m까지 접근하면, 자신의 차량의 하이 빔은 프로세싱 수단(14)에 의해 하이 빔 제어 장치(18)를 통해 꺼지도록 자동적으로 제어된다.
다른 운전자 보조 수단(18)은 상기 프로세싱 수단(14) 안의 상기 다가오는 차량 감지 수단으로부터의 출력에 의존하여 제어될 수 있는데, 적합한 광학, 음향 및/또는 촉각 경고 신호들에 의해서 운전자에게 충돌 경고를 제공하도록 조정된 경고 수단; 탑승자 에어백 또는 안전 벨트 텐셔너(safety belt tensioner), 보행자 에어백, 후드 리프터(hood lifter) 등과 같은 하나 이상의 구속 시스템들; 및/또는 브레이크 또는 스티어링(steering) 수단과 같은 동적 차량 제어 시스템을 포함한다.
도 2 에 도시된 것과 같은 상황에서, 바람직하게는 자신의 차량의 전조등으로부터의 기여가 작은 것으로 알려진 지면 바로 위의 영역(42)에는 특별한 고려를 할 수 있다. 이것은 예를 들어 영역(42)에서 별도의 광 강도 체크를 수행함에 의해서 또는 광 오러(37)에 대한 이 영역(42)의 기여에 다른 영역의 기여보다 더 높은 가중치를 줌에 의해서 수행될 수 있다.

Claims (15)

  1. 자동차를 위한 운전자 보조 시스템(10)으로서,
    상기 자동차의 주위로부터 이미지들을 얻기 위한 이미징 수단(11); 및 상기 이미징 수단(11)에 의해서 기록된 이미지(30)들의 이미지 프로세싱을 수행하며 상기 이미지 프로세싱의 결과로서 다가오는 차량(33)의 전조등(34)을 식별함에 의하여 다가오는 차량(33)을 감지하도록 구성된 프로세싱 수단(14);을 포함하며,
    상기 프로세싱 수단(14)은 상기 기록된 이미지들(30) 안에서 상기 이미징 수단(11)에 대해 숨겨진 적어도 하나의 광원(34)으로부터 유래하는 광 오러(light aura)(37)를 감지하며 상기 다가오는 차량 감지에서 상기 광 오러 감지를 사용하도록 구성되고,
    상기 광 오러가 감지되고 상기 다가오는 차량에 배정되는 경우에, 상기 프로세싱 수단은 상기 다가오는 차량의 전조등을 상기 감지된 광오러의 계산된 중심 주위의 관심 영역으로 한정하여 상기 다가오는 차량의 전조등을 찾는 것을 특징으로 하는, 운전자 보조 시스템(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로세싱 수단(14)은 상기 광 오러(37)가 적어도 하나의 조건을 충족하면 감지된 광 오러(37)를 다가오는 차량(33)에 배정하도록 구성되는, 운전자 보조 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 일 조건은 상기 광 오러(37)가 중심(38)으로부터의 반지름 방향의 광 강도 분포를 가지는 것인, 운전자 보조 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 일 조건은 상기 광 오러(37)가 중심(38)으로부터 반지름 방향으로 감소하는 광 강도 분포를 가지는 것인, 운전자 보조 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 일 조건은 상기 광 오러(37)가 타원 또는 원의 세그먼트(segment)의 형태를 가지는 것인, 운전자 보조 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 일 조건은 상기 광 오러(37)가 단순 타원 세그먼트의 기초선(base line) 위에 서있는 단순 타원 세그먼트의 형태를 가지는 것인, 운전자 보조 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 일 조건은 상기 광 오러(37)가 바닥으로부터 상부를 향해 감소하는 광 강도를 가지는 것인, 운전자 보조 시스템.
  8. 제2항에 있어서, 일 조건은 상기 광 오러(37)가 지면 위의 공기(36) 중에 배치되는 것인, 운전자 보조 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 하이 빔 제어 장치(18)는 다가오는 차량(33)의 감지에 기초하여 작동되는, 운전자 보조 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 감지된 오러(37)는 후속하는 이미지 프레임들 안에서 추적되는, 운전자 보조 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 다가오는 차량(33)의 상기 감지는 다가오는 차량(33)의 전조등(34)의 식별의 이어지는 단계에 의해서 확인되는, 운전자 보조 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 다가오는 차량(33)의 전조등(34)을 식별하는 상기 단계는 상기 전조등(34)으로부터 유래하는 기록된 이미지(30)들 안의 밝은 점들을 감지함에 기초하여 이루어지는, 운전자 보조 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 프로세싱 수단(14)은 상기 광 오러(37)가 지면 바로 위의 영역에 존재하는 것을 확인하도록 구성되는, 운전자 보조 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징 수단(11)은 300m를 넘는 거리에 대해 포커싱 가능한 하이 빔 보조 기능을 위한 이미징 장치(12)를 포함하는, 운전자 보조 시스템.
  15. 자동차를 위한 운전자 보조 방법으로서,
    자동차 주위로부터 이미지(30)들을 얻음; 기록된 이미지(30)들의 이미지 프로세싱을 수행함; 및 상기 이미지 프로세싱의 결과로서 다가오는 차량(33)의 전조등(34)을 식별함에 의해 다가오는 차량(33)을 감지함;을 포함하며,
    적어도 하나의 숨겨진 광원(34)으로부터 유래하는 광 오러(37)를 상기 기록된 이미지(30)들에서 감지하고 상기 다가오는 차량 감지에서 상기 광 오러 감지를 사용하며,
    상기 광 오러가 감지되고 상기 다가오는 차량에 배정되는 경우에, 상기 다가오는 차량의 전조등을 상기 감지된 광 오러의 계산된 중심 주위의 관심 영역으로 한정하여 상기 다가오는 차량의 전조등을 찾는 것을 특징으로 하는, 자동차를 위한 운전자 보조 방법.
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