KR101903287B1 - 차선 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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신인희
김기현
엄주범
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Abstract

본 발명은 도로에 표시된 차선을 검출하고 검출된 차선을 분석하여 차선 정보를 인식하는 차선 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 본 발명은 도로를 촬영한 이미지로부터 미리 설정된 파장범위를 갖는 발광신호를 검출하고, 상기 검출된 파장범위의 신호를 분석하여 차선을 인식하는 것을 특징으로 하고, 상기 차선은 차선, 경계선, 중앙선, 방향 지시선 및 횡단보도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 도로에 표시된 차선의 검출을 효과적으로 개선할 수 있고, 검출된 차선을 분석하여 주행차선, 중앙선, 횡단보도, 방향지시선 등의 차선 정보를 인식하여 자율 주행 차량의 안전운전 정보로 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

차선 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING TRAFFIC LINE}
본 발명은 차선 검출 장치 및 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 도로에 표시된 차선을 검출하고 검출된 차선을 분석하여 차선 정보를 인식하는 차선 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량의 안전도 및 운전자의 편의성을 증대시키기 위해 첨단 전자기술과 제어기술을 적용한 차량이 계속 개발되고 있다.
이러한 차량 안전과 운전자의 편의성을 위한 장치 중 하나로 차선이탈 경보시스템(LDWS:Lane Definition Warning System), 차선유지 지원시스템(LKAS: Lane Keeping Assist System)은 차량에 부착된 카메라로부터 전방 도로 영상을 감지하여 현재 주행하고 있는 차선을 확인한 후 운전자가 부주의나 졸음운전 등으로 차선을 이탈하려고 하면 경보음이 울리도록 하거나 차량을 자동으로 차선안으로 이동시키도록 하는 안전장치이다.
그러나 종래 기술에 따른 차선이탈 경보시스템이나 차선유지 지원시스템은 도 1a 내지 도 1c에 도시한 바와 같이, 그림자, 역광, 터널 등의 조건에서 차선을 인식하는 경우 오동작하여 차선을 인식하지 못하는 문제점이 있다.
즉 도 1a는 유효한 차선이 중앙선을 구분하기 위해 설치된 가드레일의 그림자에 의해 미인식 차선(A)으로 처리되어 검출하지 못하는 경우이고, 도 1b는 유효한 차선이지만 역광으로 인해 미인식 차선(B)으로 처리되어 검출하지 못하는 경우이며, 도 1c는 가드레일 그림자(D)가 인식 차선으로 처리되고 유효한 차선이 미인식 차선(C)으로 처리되어 검출하지 못하는 경우이다.
이러한 문제점은 대부분의 차선이탈 경보시스템이나 차선유지 지원시스템이 비전인식 프로그램을 이용하여 카메라에서 촬영한 이미지로부터 차선을 추출하는 방식을 사용하고 있어서, 그림자, 역광, 차선과 동일한 색상, 차선과 방향 지시선이 혼재된 상황, 주정차 금지 등을 표시하기 위한 경계선과 도로의 경계석 등으로 인한 차선의 미검출이 발생하여 차선 검출에 대한 신뢰도가 낮아지고, 더 나아가 차선인식을 기반으로 하는 안전장치(LDWS, LKAS 등)의 신뢰도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0011825호(차선 인식 방법)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 도로에 표시된 차선을 검출하고 검출된 차선을 분석하여 차선 정보를 인식하는 차선 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일정 파장범위의 빛을 발광하는 형광체가 포함된 차선, 경계선, 중앙선, 방향 지시선 및 횡단보도 중 적어도 하나를 구비한 도로의 촬영 이미지로부터 상기 파장범위를 갖는 빛의 발광신호를 검출하고, 상기 검출된 파장범위의 발광신호를 분석하여 상기 차선, 경계선, 중앙선, 방향 지시선 및 횡단보도를 인식하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 본 발명에 따른 상기 형광체는 미리 설정된 특정 파장범위의 빛에 여기되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 차선 검출 장치는 형광체가 발광하는 빛을 검출하여 일정 파장범위를 갖는 신호로 출력하는 파장 검출부; 상기 파장 검출부에서 검출된 일정 파장범위의 신호와 상기 도로를 촬영한 이미지 신호를 출력하는 촬영부; 및 상기 촬영부에서 출력되는 이미지 신호로부터 일정 파장범위의 신호를 분석하여 미리 저장된 차선의 파장범위 신호와 비교하고, 비교 결과에 따라 차선, 경계선, 중앙선, 방향 지시선 및 횡단보도 중 어느 하나로 판단하여 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 차선 검출 장치는 상기 촬영부에서 출력되는 이미지 신호를 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 차선 검출 장치는 상기 형광체가 여기되도록 특정 파장범위의 빛을 출력하는 광원부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 파장 검출부는 일정 파장범위를 갖는 빛을 검출하는 필터 또는 서로 다른 복수의 파장범위를 갖는 빛을 검출하는 분광센서 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 수신된 이미지 신호로부터 일정 파장범위의 신호를 검색하는 파장 분석부; 상기 파장 분석부에서 검색된 파장범위의 신호로부터 차선 및 차선의 위치 정보를 추출하는 차선 추출부; 및 상기 추출된 차선 정보에 따라 차선, 경계선, 중앙선, 방향 지시선 및 횡단보도로 구분하는 차선정보 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 a) 촬영부가 일정 파장범위의 빛을 발광하는 형광체를 포함한 차선, 경계선, 중앙선, 방향 지시선 및 횡단보도 중 적어도 하나를 구비한 도로를 촬영하여 이미지 신호로 출력하는 단계; b) 제어부가 상기 이미지 신호를 분석하여 적어도 하나 이상의 일정 파장범위의 신호를 추출하고, 상기 추출된 일정 파장범위의 신호를 미리 저장된 차선의 파장범위 신호와 비교하여 차선, 경계선, 중앙선, 방향 지시선 및 횡단보도 중 어느 하나로 판단하여 차선 정보를 출력하는 단계; 및 c) 상기 제어부가 추출된 차선 정보를 표시부를 통해 디스플레이하는 단계를 포함한다.
삭제
본 발명은 도로에 표시된 차선의 검출을 효과적으로 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 검출된 차선을 분석하여 주행차선, 중앙선, 횡단보도, 방향지시선 등의 차선 정보를 인식하여 자율 주행 차량의 안전운전 정보로 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 차선 인식과정에서 오류 발생의 예를 설명하기 위한 예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 차선 검출 장치와 차선을 나타낸 예시도.
도 3 은 도 2에 따른 차선 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 4 는 도 3에 따른 차선 검출 장치의 제어부 구성을 나타낸 블록도.
도 5 는 본 발명에 따른 차선 검출 장치의 동작과정을 나타낸 흐름도.
도 6 은 본 발명에 따른 차선 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차선 검출 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 차선 검출 장치와 차선을 나타낸 예시도이고, 도 3은 도 2에 따른 차선 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 4는 도 3에 따른 차선 검출 장치의 제어부 구성을 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 차선 검출 장치의 동작과정을 나타낸 흐름도이며, 도 6은 본 발명에 따른 차선 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 차선 검출 장치(100)는 도로(200)를 촬영한 이미지로부터 임의의 파장범위를 갖는 발광신호를 검출하고, 상기 검출된 파장범위의 발광신호를 분석하여 차선을 인식할 수 있도록 파장 검출부(110)와, 촬영부(120)와, 제어부(130)와 표시부(140)와, 광원부(160)를 포함하여 구성되고, 차량(미도시)에 설치되어 차량의 주행방향 전측을 촬영한다.
상기 파장 검출부(110)는 도로(200) 상에 표시된 차선 표시용 페인트(또는 도료)에서, 형광체(211)가 발광하는 빛을 검출하여 출력하는 구성으로서, 상기 형광체(211)가 발광하는 일정 파장범위를 갖는 빛을 검출하는 필터 또는 서로 다른 복수의 파장범위를 갖는 빛을 검출하는 분광센서 중 적어도 하나로 이루어진다.
상기 촬영부(120)는 차량(미도시)의 전측 도로(200)를 촬영하여 이미지 신호로 출력하는 구성으로서, 상기 차량의 전방을 촬영한 광학신호가 입력되면 전기신호로 변환하여 출력하는 CCD 센서, CMOS 센서 등의 광전변환 소자를 포함한 카메라로 이루어진다.
본 실시예에서는 상기 촬영부(120)가 차량의 전측을 촬영하는 구성을 실시예로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 차량의 좌/우 측면방향, 후측방향 등을 촬영하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 촬영부(120)는 파장 검출부(110)에서 검출된 형광체(211)가 발광하는 일정 파장범위의 신호와 상기 도로(200)를 촬영한 이미지 신호가 함께 출력되도록 구성하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 촬영부(120)가 파장 검출부(110)에서 검출된 일정 파장범위의 발광신호만 포함하는 이미지 신호를 출력할 수도 있다.
상기 제어부(130)는 촬영부(120)에서 출력되는 이미지 신호를 수신하고, 상기 수신된 이미지 신호에 포함된 일정 파장범위의 신호 즉 검출대상 형광체(211)가 발광하는 파장범위의 신호가 포함되었는지를 분석하여 미리 저장된 특정 차선의 파장범위 신호와 비교하고, 비교 결과에 따라 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도 중 어느 하나로 판단하여 출력하는 구성으로서, 파장 분석부(131)와, 차선 추출부(132)와, 차선정보 분석부(133)를 포함하여 구성된다.
상기 파장 분석부(131)는 촬영부(120)에서 출력되는 이미지 신호를 수신하여 임의의 파장범위를 갖는 신호들로 검색 및 분류하는 구성으로서, 도로(200) 상에 표시된 차선에서 발광되는 특정 형광체(211)의 발광 파장들을 검색한다.
즉 상기 파장 분석부(131)는 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도 별로 특정 형광체가 발광하는 서로 다른 파장범위의 신호들을 수신된 이미지 신호로부터 검색한다.
상기 차선 추출부(132)는 파장 분석부(131)에서 검색된 일정 파장범위의 신호를 분석하여 차선과 이미지상에서 차선의 위치 정보를 추출한다.
즉 상기 차선 추출부(132)는 검색된 파장범위의 신호들로부터 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도 등을 추출하고, 상기 추출된 정보들이 이미지 상에서 배치된 위치 정보를 추출한다.
상기 차선 정보 분석부(133)는 추출된 차선의 파장신호에 따라 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도 등로 구분하는 구성으로서, 상기 검색된 일정 파장범위의 신호 들을 미리 저장된 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도의 파장신호와 비교하여 대응하는 차선 정보를 획득한다.
즉 추출된 차선의 파장신호가 예를 들면, 주행차선의 파장신호와 동일한 신호이면 차선(210)으로 판단하고, 또한 추출된 차선의 다른 파장신호와 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240), 횡단보도 등에 설정된 파장신호와 비교함으로써, 쉽게 차선의 검출과 차선의 종류를 인식할 수 있다.
이러한 각 차선에 설정된 고유의 파장신호를 이용한 차선 검출은 종래의 이미지 프로세싱 프로그램을 이용한 차선의 인식 및 구분과정과 대비하여 차선의 검출시간과 차선을 인식하기 위한 과정을 현저하게 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 획득한 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도 등을 포함한 차선 정보는 차량(미도시)의 주행 정보로 제공되도록 하여 자율 주행 차량의 운행 정보로 활용될 수 있도록 한다.
상기 표시부(140)는 촬영부(120)에서 출력되는 이미지 신호를 디스플레이하는 구성으로서, LED, LCD 등의 디스플레이장치로 이루어진다.
상기 광원부(150)는 상기 형광체(211)가 여기되도록 특정 파장범위의 빛을 출력하는 구성으로서, 차량의 전조등 또는 안개등으로 이루어질 수 있고, 또는 상기 형광체(211)가 여기되도록 별도의 조명수단으로 이루어질 수 있다.
상기 도로(200)상에 표시되는 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선 및 횡단보도 등은 서로 다른 파장범위의 빛을 출력하는 형광체(211)를 포함하여 이루어진다.
즉 주행차로와 추월차로를 구분하는 차선(210)의 페인트 도료에 특정 파장범위의 빛을 발광하는 형광체(211)를 혼합하고, 상기 혼합된 페인드 도료를 도로(200) 상에 도색함으로써, 차선 검출 장치(100)가 각각의 차선별로 고유의 형광체(211)가 발광하는 빛을 검출할 수 있도록 한다.
상기 형광체(211)는 미리 설정된 특정 파장범위의 빛에 여기되어 고유의 빛을 발광하고, 바람직하게는 차량에서 출력되는 특정 파장범위의 빛에 여기된다.
또한, 상기 형광체(211)는 공지의 도로용 페인트 도료와 혼합되고, 세라믹계 형광체, 양자점 형광체, 가넷(Garnet)계 형광체, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 니트라이드(Nitride)계 형광체, 또는 옥시니트라이드(Oxynitride)계 형광체 중 어느 하나로 이루어진다.
또한, 상기 형광체(211)는 페인트 도료의 사용 특성상 가열 및 용융과정을 수행하므로, 고온에서도 사용할 수 있는 가넷계의 YAG 형광체를 이용한 형광체 입자로 구성하는 것이 바람직하다.
다음은 본 발명에 따른 차선 검출 장치의 동작과정을 설명한다.
촬영부(120)가 차량의 주행방향 전측 영상과 파장 검출부(110)를 통해 도로(200)에서 형광체(211)가 발광하는 빛을 포함한 영상을 촬영하여 이미지 신호로 출력(S100)한다.
제어부(130)는 상기 S100 단계에서 출력되는 이미지 신호를 수신하여 특정 파장범위의 발광신호를 포함한 이미지 신호를 추출(S110)하고, 상기 이미지 신호에 포함된 적어도 하나 이상의 일정 파장범위의 신호를 검색하여 차선 정보를 추출(S120)한다.
상기 제어부(130)는 상기 추출된 일정 파장범위의 신호를 각각의 차선별로 미리 저장된 파장범위의 신호와 비교하고, 비교 결과에 따라 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도 중 어느 하나로 분석하고, 상기 분석결과를 출력(S130)한다.
즉 상기 제어부(130)는 서로 다른 형광체가 혼합된 차선으로 발광되는 서로 다른 파장범위의 빛을 이용하여 촬영부(120)를 통해 수신한 이미지 신호로부터 쉽게 차선을 검출할 수 있고, 각각의 차선별로 부여된 형광체 고유의 파장범위를 확인함으로써, 차선 정보를 판단할 수 있다.
상기 제어부(130)는 추출된 촬영부(120)를 통해 촬영한 이미지 신호와, 확인된 차선 정보를 표시부(140)를 통해 디스플레이(S140)한다.
따라서, 형광체 고유의 파장범위를 이용하여 도로에 표시된 차선의 검출을 획기적으로 개선할 수 있고, 검출된 차선을 분석하여 주행차선, 중앙선, 횡단보도, 방향 지시선 등의 차선 정보를 인식하여 자율 주행 차량의 안전운전 정보로 제공할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 차선 검출장치
110 : 파장 검출부
120 : 촬영부
130 : 제어부
131 : 파장 분석부
132 : 차선 추출부
133 : 차선정보 분석부
140 : 표시부
150 : 광원부
200 : 도로
210 : 차선
211 : 형광체
220 : 경계선
230 : 중앙선
240 : 방향 지시선

Claims (11)

  1. 일정 파장범위의 빛을 발광하는 형광체(211)가 포함된 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도 중 적어도 하나를 구비한 도로(200)의 촬영 이미지로부터 상기 파장범위를 갖는 빛의 발광신호를 검출하고, 상기 검출된 파장범위의 발광신호를 분석하여 상기 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도를 인식하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도는 서로 다른 파장범위의 빛을 출력하는 형광체(211)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 형광체(211)는 미리 설정된 특정 파장범위의 빛에 여기되는 것을 특징으로 하는 차선 검출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 차선 검출 장치는 형광체(211)가 발광하는 빛을 검출하여 일정 파장범위를 갖는 신호로 출력하는 파장 검출부(110);
    상기 파장 검출부(110)에서 검출된 일정 파장범위의 신호와 상기 도로(200)를 촬영한 이미지 신호를 출력하는 촬영부(120); 및
    상기 촬영부(120)에서 출력되는 이미지 신호로부터 일정 파장범위의 신호를 분석하여 미리 저장된 차선의 파장범위 신호와 비교하고, 비교 결과에 따라 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도 중 어느 하나로 판단하여 출력하는 제어부(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 차선 검출 장치는 상기 촬영부(120)에서 출력되는 이미지 신호를 디스플레이하는 표시부(140)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 차선 검출 장치는 상기 형광체(211)가 여기되도록 특정 파장범위의 빛을 출력하는 광원부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 파장 검출부(110)는 일정 파장범위를 갖는 빛을 검출하는 필터 또는 서로 다른 복수의 파장범위를 갖는 빛을 검출하는 분광센서 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 차선 검출 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부(130)는 수신된 이미지 신호로부터 일정 파장범위의 신호를 검색하는 파장 분석부(131);
    상기 파장 분석부(131)에서 검색된 파장범위의 신호로부터 차선 및 차선의 위치 정보를 추출하는 차선 추출부(132); 및
    상기 추출된 차선 정보에 따라 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도로 구분하는 차선정보 분석부(133)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 장치.
  10. a) 촬영부(120)가 일정 파장범위의 빛을 발광하는 형광체(211)를 포함한 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도 중 적어도 하나를 구비한 도로(200)를 촬영하여 이미지 신호로 출력하는 단계;
    b) 제어부(130)가 상기 이미지 신호를 분석하여 적어도 하나 이상의 일정 파장범위의 신호를 추출하고, 상기 추출된 일정 파장범위의 신호를 미리 저장된 차선의 파장범위 신호와 비교하여 차선(210), 경계선(220), 중앙선(230), 방향 지시선(240) 및 횡단보도 중 어느 하나로 판단하여 차선 정보를 출력하는 단계; 및
    c) 상기 제어부(130)가 상기 차선 정보를 표시부(140)를 통해 디스플레이하는 단계를 포함하는 차선 검출 방법.
  11. 삭제
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