KR102054926B1 - Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 시스템 및 방법 - Google Patents

Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 자 차량이 주행할 수 있는 Free Space를 감지하여 전자 제어 유닛에 전송하는 전방 카메라 및 상기 전방 카메라로부터 입력된 상기 Free Space 신호를 이용하여 상황 분석을 통해 근거리 컷인 차량을 제어 대상으로 선정하고, 선정한 제어 대상의 상대 속도를 이용하여 산출된 요구 가속도에 따라 종 방향 제어를 수행하는 컷인 차량 검출 유닛을 포함함으로써, 근거리에서 컷인(cut-in)하는 차량의 인식 시점을 앞당김으로써 ACC 시스템의 충돌 위험성을 줄이고 주행 안정감을 높일 수 있다.

Description

Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING CLOSE CUT-IN VEHICLE BASED ON FREE SPACE SIGNAL}
본 발명은 Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Mobileye의 Free Space 신호를 이용하여 근거리에서 컷인하는 차량의 인식 시점을 앞당김으로써 ACC 시스템의 충돌 위험성을 줄이고 주행 안정감을 높일 수 있는 Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 적응식 정속 주행 시스템(Adaptive Cruise Control, ACC)은 센서에서 감지한 차량 검출 정보를 이용하여 전방 차량을 제어 대상으로 선정하고, 가감속 제어를 통해 주행 속도와 차간 거리를 자동으로 제어하는 시스템으로서, 주행 중 운전자의 운전 부담을 크게 경감시켜주는 역할을 한다.
그러나 기존의 적응식 정속 주행 시스템은 전방 카메라 및 전방 레이더의 제한된 화각(Field of View, FoV)으로 인해 도 3과 같은 근거리 컷인 차량 검출에 한계성이 존재하기 때문에 충돌 위험성이 존재하는 문제점이 있었다.
미국 공개특허공보 2016/0260323(2016.09.08) 한국 등록특허공보 제1711964호(2017.03.13)
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 Mobileye의 Free Space 신호를 이용하여 근거리에서 컷인하는 차량의 인식 시점을 앞당김으로써 ACC 시스템의 충돌 위험성을 줄이고 주행 안정감을 높이기 위한 Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 시스템은 자 차량이 주행할 수 있는 Free Space를 감지하여 전자 제어 유닛에 전송하는 전방 카메라 및 상기 전방 카메라로부터 입력된 상기 Free Space 신호를 이용하여 상황 분석을 통해 근거리 컷인 차량을 제어 대상으로 선정하고, 선정한 제어 대상의 상대 속도를 이용하여 산출된 요구 가속도에 따라 종 방향 제어를 수행하는 컷인 차량 검출 유닛을 포함한다.
상기 컷인 차량 검출 유닛은 상기 전방 카메라로부터 입력된 상기 Free Space 신호를 전처리 한 후 소정의 객체들로 군집화하며, 군집화된 다수의 객체의 포인트 군에서의 특징점을 추적하여 추정되는 동작에 따라 근거리 컷인 상황을 판단하는 근거리 컷인 상황 분석부, 상기 근거리 컷인 상황이 존재하는 경우 해당 근거리 컷인 차량을 제어 대상으로 선정하는 근거리 컷인 타겟 선정부 및 선정된 상기 제어 대상과의 차간 거리를 자동으로 제어하는 거리 제어부를 포함한다.
상기 근거리 컷인 상황 분석부는 상기 Free Space 신호의 포인트들을 소정의 객체들로 군집화하도록, 군집화된 상기 객체들의 포인트 군에서 특징 값을 추출하여 상기 객체들의 좌표들을 생성하도록, 생성된 상기 좌표들을 추적하여 동작들을 추정하도록 그리고 추정되는 상기 동작들에 따라 근거리 컷인 상황을 판단하도록 구성된다.
상기 특징 값은 상기 객체들의 무게 중심, 모서리를 나타낸다.
상기 근거리 컷인 상황 분석부는 생성된 상기 좌표가 속도를 가질 때 해당 좌표의 객체가 차량인 것으로 판단한다.
상기 근거리 컷인 상황 분석부는 상기 좌표가 상기 자 차량으로부터 소정의 영역 내에 있으면 근거리 컷인 상황으로 판단하거나, 또는 상기 좌표가 갖는 속도로 좌표의 다음 위치를 예측하고 예측된 위치가 상기 자 차량으로부터 소정의 영역 내에 있으면 근거리 컷인 상황으로 판단한다.
상기 거리 제어부는 선정된 상기 제어 대상의 상대 속도를 이용하여 요구 가속도 산출하도록 그리고 산출된 상기 요구 가속도에 따라 종 방향 제어를 수행하도록 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 시스템 및 방법은 Mobileye의 Free Space 신호를 이용하여 근거리에서 컷인하는 차량의 인식 시점을 앞당김으로써 ACC 시스템의 충돌 위험성을 줄이고 주행 안정감을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 근거리 컷인 차량 검출 방법이 적용되는 ACC 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 근거리 컷인 차량 검출 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 근거리 컷인 차량 검출 방법의 전체 프로세스를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4는 자 차량 및 선행 차량 사이 근거리 컷인 상황을 나타낸 그림이다.
도 5는 Free Space 신호 기반 근거리 컷인 상황을 나타낸 그림이다.
도 6은 본 발명의 근거리 컷인 차량 검출 방법이 적용된 그림이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 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 구성요소를 지칭한다.
이하 본 발명의 Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 시스템 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 근거리 컷인 차량 검출 방법이 적용되는 ACC 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 근거리 컷인 차량 검출 방법이 적용되는 ACC 시스템은 차량 동역학 센서(10), ADAS(Advanced Driver Assistance System) 센서(20), 전자 제어 유닛(ECU, 30) 및 속도 제어 장치(40)를 포함하여 구성된다.
차량 동역학 센서(10)는 휠 속도 센서, 가속도 센서, 요잉률 센서, 조향각 센서 등의 다양한 공지의 센서로서 차량의 휠, 핸들 등 적절한 위치에 배치되어 자 차량의 주행 속도, 가속도, 요 각속도, 조향 각도 등을 감지하여 전자 제어 유닛(30)에 전송할 수 있다.
ADAS 센서(20)는 레이더 센서 등의 다양한 공지의 센서로서 차량의 전면 중앙 및 코너에 마련되어 감지 센서 전방에 일정 각도 이내의 범위로 전자기파를 발사한 다음 차량 주변에 위치하는 물체로부터 반사되어 되돌아오는 전자기파를 수신함으로써 자 차량과 주변 물체와의 각도, 거리, 상대 속도, 상대 가속도 등을 감지하여 전자 제어 유닛(30)에 전송할 수 있다.
그리고/또는, ADAS 센서(20)는 FIR 카메라, CMOS 카메라(또는 CCD 카메라) 등의 다양한 공지의 이미지 센서로서 차량의 전면 유리 상단에 마련되어 카메라 전방의 일정 각도 및 거리 이내에서 적외선 대역, 가시광 영역 등의 다양한 대역의 빛을 감지하고 투영함으로써 외부 객체 영상을 획득하여 전자 제어 유닛(30)에 전송할 수 있다.
차량의 전자 제어 유닛(30)은 ROM 및 RAM과 같은 메모리(DB)를 구비하여 도 2에 도시된 근거리 컷인 차량 검출 프로그램과 같은 다양한 제어 프로그램과 같은 다양한 제어 데이터를 저장하고 CPU와 같은 처리 장치를 부가적으로 포함하여 다양한 제어 프로그램을 실행하는데, 본 발명의 전자 제어 유닛(30)은 차량 동역학 수신부(31), 추적 융합부(32), 컷인 차량 검출부(33), 타겟 선정부(34) 및 거리 제어부(35)를 포함하여, 차량 동역학 센서(10) 및 ADAS 센서(20)로부터 감지 신호들을 입력 받아 센서에서 감지한 차량 검출 정보를 이용하여 전방 차량을 제어 대상으로 선정하고, 가감속 제어를 통해 주행 속도와 차간 거리를 자동으로 제어한다.
속도 제어 장치(40)는 전자 제어 유닛(30)의 제어 신호를 입력 받아 감속 제동 동작(ESC) 또는 가속 제어 동작(EMS)을 수행한다.
도 2는 도 1과 같은 ACC 시스템에 적용될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 근거리 컷인 차량 검출 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 근거리 컷인 차량 검출 시스템은 전방 카메라(100) 및 컷인 차량 검출 유닛(200)을 포함하여 구성된다.
전방 카메라(100)는 Mobileye의 카메라로서 차량의 전면에 마련되어 카메라 전방의 주어진 범위 이내에서 차선 정보를 포함하여 자 차량이 주행할 수 있는 영역인 Free Space를 감지하여 도 5와 같은 포인트 형태의 Free Space 신호를 컷인 차량 검출 유닛(200)에 전송한다. 여기서, Free Space 신호의 출력 형태는 이를 테면 64개의 포인트로 구성되고, 또한 하나의 포인트는 종 방향 위치를 나타내는 10 비트, 측 방향 위치를 나타내는 11 비트 및 차량, 도로 경계, 그 외 기타 객체의 유형 정보를 나타내는 3 비트의 총 24 비트로 이루어진다.그리고 컷인 차량 검출 유닛(200) 카메라의 Free Space 신호를 이용하여 근거리에서 컷인하는 차량의 인식 시점을 앞당김으로써 ACC 시스템의 충돌 위험성을 줄이고 주행 안정감을 높일 수 있도록 제어하기 위해, 전방 카메라(100)로부터 수신된 포인트 형태의 Free Space 신호를 이용하여 도 6과 같이 상황 분석을 통해 근거리 컷인 차량을 제어 대상으로 선정하고, 선정한 제어 대상의 상대 속도를 이용하여 요구 가속도 산출하여 종 방향 제어를 수행한다.
구체적으로, 컷인 차량 검출 유닛(200)은 전방 카메라(100)로부터 포인트 형태의 Free Space 신호를 수신하고, 수신된 Free Space 신호를 전처리 한 후 소정의 객체들로 군집화하며, 군집화된 다수의 객체의 포인트 군에서의 특징점을 추적하여 추정되는 동작에 따라 근거리 컷인 상황을 판단하는 근거리 컷인 상황 분석부(210), 근거리 컷인 상황이 존재하는 경우 해당 근거리 컷인 차량을 제어 대상으로 선정하는 근거리 컷인 타겟 선정부(220) 및 선정된 제어 대상과의 차간 거리를 자동으로 제어하는 거리 제어부(230)를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서는 전방 카메라로부터 수신된 포인트 형태의 Free Space 신호를 이용하여 상황 분석을 통해 근거리 컷인 차량을 제어 대상으로 선정하고, 선정한 제어 대상과의 차간 거리 제어를 수행하도록 제어하는 방법을 제안한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 상기와 같이 구성된 시스템을 이용한 본 발명에서의 Free Space 신호 기반 근거리 컷인 차량 검출 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 근거리 컷인 차량 검출 유닛(200)이 전방 카메라(100)로부터 도 5와 같은 포인트 형태의 Free Space 신호를 수신한다(S300).
도 4는 근거리 컷인 상황을 도시한 예시도이다.
그 다음, 근거리 컷인 차량 검출 유닛(200)은 도 6과 같이 전방 카메라(100)로부터 수신 받은 포인트 형태의 Free Space 신호를 전처리(필터링, 노이즈 제거)한 후(S310), 소정의 객체들로 군집화하고(S320), 군집화된 다수(N, N은 1 이상)의 객체의 포인트 군에서 특징 값(예를 들어, 객체들의 무게 중심, 모서리 등)을 추출하여 Free Space 군집들의 xn, yn 좌표를 생성한 후(S330), 다수의 표적의 생성된 xn, yn 좌표를 추적하여 동작(위치, 속도)을 추정함으로써(S340), 추정되는 동작에 따라 근거리 컷인 상황을 판단하고(S350), 근거리 컷인 상황이 존재하는 경우(S360의 예) 근거리 컷인 차량을 제어 대상으로 선정한다(S370).
상기한 제어 대상 선정 단계들에 있어서, 이용되는 Free Space 신호의 포인트는 상기한 바와 같이 차량, 도로 경계, 그 외 기타 객체의 유형 정보를 포함하지만 그 분류 기능이 정확하지 않기 때문에, 본 발명의 단계 S340에서는 xn, yn 좌표가 속도를 가질 때 해당 좌표의 객체가 차량인 것으로 판단하여 xn, yn 좌표를 추적하게 된다. 그리고, 단계 S350에서는 추적된 xn, yn 좌표가 자 차량으로부터 소정의 영역 내에 있으면 근거리 컷인 상황으로 판단할 수 있고, 또한 추적된 xn, yn 좌표가 갖는 속도로 좌표의 다음 위치를 예측하고 예측된 위치가 자 차량으로부터 소정의 영역 내에 있으면 근거리 컷인 상황으로 판단할 수 있다.
상기한 제어 대상 선정 단계들을 통해 제어 대상이 선정된 후, 근거리 컷인 차량 검출 유닛(200)은 선정된 제어 대상의 상대 속도를 이용하여 요구 가속도 산출하고(S380), 산출된 요구 가속도에 따라 종 방향 제어를 수행한다(S390).
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
10 : 차량 동역학 센서
20 : ADAS 센서
30 : 전자 제어 유닛
31 : 차량 동역학 수신부
32 : 추적 융합부
33 : 컷인 차량 검출부
34 : 타겟 선정부
35 : 거리 제어부
40 : 속도 제어 장치
100 : 전방 카메라
200 : 컷인 차량 검출 유닛
210 : 근거리 컷인 상황 분석부
220 : 근거리 컷인 타겟 선정부
230 : 거리 제어부

Claims (14)

  1. 자 차량이 주행할 수 있는 Free Space를 감지하여 전자 제어 유닛에 전송하는 전방 카메라 및
    상기 전방 카메라로부터 입력된 상기 Free Space 신호를 이용하여 상황 분석을 통해 근거리 컷인 차량을 제어 대상으로 선정하고, 선정한 제어 대상의 상대 속도를 이용하여 산출된 요구 가속도에 따라 종 방향 제어를 수행하는 컷인 차량 검출 유닛을 포함하되,
    상기 컷인 차량 검출 유닛은:
    상기 전방 카메라로부터 입력된 상기 Free Space 신호를 전처리 한 후 소정의 객체들로 군집화하며, 군집화된 다수의 객체의 포인트 군에서의 특징점을 추적하여 추정되는 동작에 따라 근거리 컷인 상황을 판단하는 근거리 컷인 상황 분석부,
    상기 근거리 컷인 상황이 존재하는 경우 해당 근거리 컷인 차량을 제어 대상으로 선정하는 근거리 컷인 타겟 선정부 및
    선정된 상기 제어 대상과의 차간 거리를 자동으로 제어하는 거리 제어부를 포함하고,
    상기 근거리 컷인 상황 분석부는,
    상기 Free Space 신호의 포인트들을 소정의 객체들로 군집화고, 군집화된 상기 객체들의 포인트 군에서 특징 값을 추출하여 상기 객체들의 좌표들을 생성하고, 생성된 상기 좌표들을 추적하여 동작들을 추정하고, 추정되는 상기 동작들에 따라 근거리 컷인 상황을 판단하되,
    상기 좌표가 상기 자 차량으로부터 소정의 영역 내에 있으면 근거리 컷인 상황으로 판단하거나, 또는 상기 좌표가 갖는 속도로 좌표의 다음 위치를 예측하고 예측된 위치가 상기 자 차량으로부터 소정의 영역 내에 있으면 근거리 컷인 상황으로 판단하는, 근거리 컷인 차량 검출 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에서,
    상기 특징 값은 상기 객체들의 무게 중심 또는 모서리를 나타내는, 근거리 컷인 차량 검출 시스템.
  5. 청구항 1에서,
    상기 근거리 컷인 상황 분석부는 생성된 상기 좌표가 속도를 가질 때 해당 좌표의 객체가 차량인 것으로 판단하는, 근거리 컷인 차량 검출 시스템.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에서,
    상기 거리 제어부는:
    선정된 상기 제어 대상의 상대 속도를 이용하여 요구 가속도 산출하도록 그리고
    산출된 상기 요구 가속도에 따라 종 방향 제어를 수행하도록 구성된, 근거리 컷인 차량 검출 시스템.
  8. a) 전방 카메라로부터 자 차량이 주행할 수 있는 Free Space를 수신하는 단계,
    b) 수신된 상기 Free Space 신호를 이용하여 근거리 컷인 상황을 분석하는 단계,
    c) 근거리 컷인 차량을 제어 대상으로 선정하는 단계 및
    d) 선정한 상기 제어 대상과의 차간 거리를 자동으로 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 b) 단계는,
    상기 Free Space 신호의 포인트들을 소정의 객체들로 군집화하는 단계와, 군집화된 상기 객체들의 포인트 군에서 특징 값을 추출하여 상기 객체들의 좌표들을 생성하는 단계와,
    생성된 상기 좌표들을 추적하여 동작들을 추정하는 단계와, 추정되는 상기 동작들에 따라 근거리 컷인 상황을 판단하는 단계와, 상기 좌표가 상기 자 차량으로부터 소정의 영역 내에 있으면 근거리 컷인 상황으로 판단하거나 추적된 상기 좌표가 갖는 속도로 좌표의 다음 위치를 예측하고 예측된 위치가 상기 자 차량으로부터 소정의 영역 내에 있으면 근거리 컷인 상황으로 판단하는 단계를 포함하는, 근거리 컷인 차량 검출 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 8에서,
    상기 특징 값은 상기 객체들의 무게 중심 또는 모서리를 나타내는, 근거리 컷인 차량 검출 방법.
  12. 청구항 8에서,
    상기 근거리 컷인 상황을 분석하는 단계는 생성된 상기 좌표가 속도를 가질 때 해당 좌표의 객체가 차량인 것으로 판단하는 단계를 포함하는, 근거리 컷인 차량 검출 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 8에서,
    차간 거리를 자동으로 제어하는 단계는:
    선정된 상기 제어 대상의 상대 속도를 이용하여 요구 가속도 산출하는 단계 및
    산출된 상기 요구 가속도에 따라 종 방향 제어를 수행하는 단계를 포함하는, 근거리 컷인 차량 검출 방법.
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