KR102231560B1 - 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법 - Google Patents

차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 차량 주행 시 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법에 있어서, 상기 차량에 장착되어 있는 영상 장치를 이용하여 영상 정보를 수집하는 제1단계, 상기 영상 정보를 바탕으로 수평구간에서 상기 차량의 수평기준선을 설정하는 제2단계, 상기 영상 정보를 바탕으로 경사도를 파악하기 위한 도로 좌측 또는 우측의 전신주, 선행 차량의 상태와 그림자 또는 주행 도로의 폭 중에서 어느 하나 이상의 기준 사물 판별 및 상기 기준 사물을 추출하는 제3단계, 상기 제3단계의 상기 기준 사물을 이용하여 도로의 경사도를 판단하는 제4단계 및 상기 제4단계에서 계산되어진 경사도에 따른 상기 차량의 전자제어장치(ECU)를 제어하는 제5단계를 포함하는 기술적 특징으로 구성되어 주행하고 있는 전방 도로의 곡률을 실시간으로 분석하여 관성주행을 위한 ECU를 유도/제어함으로써 차량의 연비를 상승시키는 효과가 있다.

Description

차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법{Improve fuel economy method using Road gradient extraction by driving front image}
본 발명은 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 장착되어있는 영상 입력 장치를 통해서 전방으로부터 수집되는 영상을 분석하여 도로의 특정 기준 사물을 추출하고, 계산된 도로의 경사도 정보를 바탕으로 전자제어장치를 제어하여 연비를 개선하기 위한 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법에 관한 것이다.
도로의 상황에 관한 요소 중 도로의 경사도가 중요한 요소로 작용하게 되는데, 일반적으로 고정밀 측정차량을 통해서 도로의 곡률 및 구배에 대한 데이터를 구축하거나, 기존에 지형 정보 조사를 통해 구축된 데이터를 바탕으로 연비 향상 구간을 지정하여 운전자에게 경사 지역에 접근하는 경우의 안내를 함으로서 연비 주행을 할 수 있도록 하는 방식이 있다.
그러나 도로의 곡률 데이터를 구축하기 위해서는 고가의 측정기구를 장착한 차량이 실제로 해당 구간을 주행하여 실측을 해야 하며 모든 도로 네트워크에 대한 데이터를 구축하는데 많은 어려움이 있다.
또한, 일정한 속도로 차량을 주행하도록 하는 장치인 크루즈 컨트롤 시스템의 경우에 도로의 경사가 미리 파악되지 않으면, 언덕길에서 속도가 줄어들게 되고 이 줄어드는 속도를 감지하여 엔진을 출력을 증가시킴으로써 동일 속도로 복원되도록 하게 되나, 이 경우 속도의 변동이 생김으로써 운전자에게 불쾌감을 주게 되므로, 미리 도로의 경사를 파악하여 도로의 경사에 맞게 엔진의 출력을 미리 증가시킴으로써 항상 동일한 속도 유지 및 연비 향상의 기술이 요구된다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 종래의 기술로서는 대한민국 공개특허 특2002-0054751호에서 노면경사 측정방법 및 이를 이용한 차량 속도 제어 시스템이 공지되어 있다.
그러나 상기의 종래의 기술은 영상 카메라로부터 노면영상을 입력받아 버드 뷰 변환한 후 복수개의 차선을 추출하여 상기 추출된 복수개의 차선의 기울기의 차이값을 이용하여 노면의 경사를 연산하는 노면경사 측정방법 및 시스템을 제공하는 특징이 있으나, 영상 장치를 이용하여 입력되는 영상에서 특정 기준 사물을 판별하여 추출한 후, 해당 물체를 기준으로 도로의 곡률을 판단해서 연료 향상 구간에서 ECU를 제어하여 고연비 주행을 할 수 있는 방법은 제시되지 않고 있다.
그러므로 도로 곡률 데이터가 없어도 차량에 장착되어있는 영상 장치를 이용하여 입력되는 영상에서 특정 기준 사물을 판별하여 추출한 후, 해당 물체를 기준으로 도로의 곡률을 판단해서 연료 향상 구간에서 ECU를 제어하여 고연비 주행을 할 수 있는 방법이 요구되어진다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 도로 곡률 데이터가 없어도 차량에 장착되어있는 영상 장치를 이용하여 입력되는 영상에서 특정 기준 사물을 판별하여 추출한 후, 상기 특정 기준 사물를 기준으로 도로의 경사도를 판단해서 연료 향상 구간에서 ECU를 제어하여 고연비 주행을 할 수 있도록 하는 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 차량 주행 시 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법에 있어서, 상기 차량에 장착되어 있는 영상 장치를 이용하여 영상 정보를 수집하는 제1단계, 상기 영상 정보를 바탕으로 수평구간에서 상기 차량의 수평기준선을 설정하는 제2단계, 상기 영상 정보를 바탕으로 경사도를 파악하기 위한 도로 좌측 또는 우측의 전신주, 선행 차량의 상태와 그림자 또는 주행 도로의 폭 중에서 어느 하나 이상의 기준 사물 판별 및 상기 기준 사물을 추출하는 제3단계, 상기 제3단계의 상기 기준 사물을 이용하여 도로의 경사도를 판단하는 제4단계 및 상기 제4단계에서 계산되어진 경사도에 따른 상기 차량의 전자제어장치(ECU)를 제어하는 제5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 차량에 장착되어있는 저가의 영상 입력장치를 이용하여 입력되는 영상에서 특정 기준 사물을 판별하여 추출한 후, 해당 사물을 기준으로 도로의 곡률을 판단함으로써, 고정밀 측정차량을 통해서 도로의 곡률 및 구배에 대한 데이터베이스의 구축 없이도 도로의 구배 및 곡률을 파악하게 함으로써 비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 경사도를 판단하는 특정 기준 사물이 도로 좌측 또는 우측의 전신주, 선행 차량의 상태와 그림자 또는 주행 도로의 폭과 같은 일반적인 사물로서 쉽게 주행하고 있는 전방 도로의 곡률을 실시간으로 분석하여 관성주행을 위한 ECU를 유도/제어함으로써 차량의 연비를 상승시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법의 흐름도이고,
도 2는 본 발명에 따른 입력 영상으로 수평기준선을 설정하는 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 특정 기준 사물로 도로 좌측 또는 우측의 전신주를 추출하는 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 특정 기준 사물로 선행 차량의 위치를 추출하는 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 특정 기준 사물로 주행 도로의 폭을 추출하는 예시도이다,
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법의 흐름도로서, 본 발명은 차량 주행 시 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법에 있어서, 상기 차량에 장착되어 있는 영상 장치를 이용하여 영상 정보를 수집하는 제1단계(S100), 상기 영상 정보를 바탕으로 수평구간에서의 수평기준선을 설정하는 제2단계(S200), 상기 영상 정보를 바탕으로 경사도를 파악하기 위한 특정 기준 사물의 판별 및 특정 기준 사물을 추출하는 제3단계(S300), 상기 제3단계(S300)의 특정 기준 사물을 이용하여 도로의 경사도를 계산하는 제4단계(S400), 상기 제4단계(S400)에서 계산되어진 경사도에 따른 상기 차량의 전자제어장치(ECU)를 제어하는 제5단계(S500)를 포함하여 구성되어진다.
상기 제1단계(S100)는 상기 주행 중인 차량에 장착되어 있는 영상 장치를 이용하여 영상 정보를 수집하는 단계로서, 상기 영상 장치는 상기 차량에 장착된 어라운드뷰(Around view) 카메라, 전방 카메라 또는 블랙박스 카메라 중의 어느 하나의 영상 장치이고, 상기 영상 정보는 차량의 주행 중에 상기 영상 장치로 입력되어 수집되는 전방의 영상 이미지이다.
상기 어라운드뷰 카메라는 차량의 앞뒤와 좌우 사이드 미러 하단에 1개씩 4개의 카메라를 이용해, 내비게이션 화면에서 차량의 전 방위에서 찍은 듯이 화면을 만들어 주는 영상 입력 장치를 말한다.
상기 제2단계(S200)는 상기 영상 정보를 바탕으로 수평구간에서의 수평기준선을 설정하는 단계이고, 도 2는 본 발명에 따른 입력 영상으로 수평기준선을 설정하는 예시도이다. 도시와 같이 상기 영상 정보의 중앙 지점을 위치로 하는 가로선을 표출하여 상기 차량의 수평기준선을 설정하는 것이다.
그러므로 상기 영상 장치는 정확한 수평 설치와 화면의 왜곡을 최소화하여야 한다.
상기 제3단계(S300)는 상기 영상 정보를 바탕으로 경사도를 파악하기 위한 특정 기준 사물의 판별 및 특정 기준 사물을 추출하는 단계이다.
이때, 상기 특정 기준 사물이란 상기 영상 장치에 입력되는 상기 영상 정보 중에서 도로 좌측 또는 우측의 전신주, 전방의 앞서가는 선행 차량의 상태와 그림자, 주행 중인 도로의 폭과 같이 영상 정보에 의해서 전방의 경사도를 파악할 수 있는 사물이나 객체를 의미한다.
이후 상기 특정 기준 사물의 특징에 따라 각각의 위치와 거리 및 거리 비율등과 경사도 측정 데이터를 추출할 수 있다.
상기 제4단계(S400)는 상기 제3단계(S300)의 특정 기준 사물을 이용하여 도로의 경사도를 계산하는 단계이다. 이때, 상기 특정 기준 사물의 특성에 따라 다음과 같이 도로의 경사도를 구하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 특정 기준 사물로 도로 좌 우축 전신주를 추출하는 예시도로서, 도시와 같이 상기 기준 사물이 도로 좌측 또는 우측의 전신주일 때, 상기 제4단계(S400)는 상기 도로 좌측 또는 우측의 전신주 중 어느 한 곳의 전신주에서 전신주 각각의 거리 간격을 측정하여 거리 비율에 따른 감소하는 간격을 계산한다.
이를 바탕으로 거리 비율에 따른 상기 전신주의 소실점의 위치를 계산하여, 상기 소실점의 수렴이 상기 제2단계(S200)의 수평기준선을 상위로 벗어나면 오르막길로 소실점의 수렴이 상기 수평기준선의 하위로 벗어나면 내리막길로 판단할 수 있다.
이는 상기 영상 정보에서 추출해낸 도로 좌측 또는 우측의 전신주의 길이가 일정 비율로 줄어드는지 확인하고, 전신주 각각의 거리 간격을 측정하여 소실점의 위치를 확인하여 경사도를 측정할 수 있다.
일반적으로 전신주 각각의 거리는 약 50m라고 설정한다. 이때 전신주의 비율은 일정하지만 소실점으로 수렴하는 범위보다 상위로 벗어난다면 오르막길로 판단되며, 일정 비율보다 낮은 경우에는 내리막길로 판단할 수 있다. 상기 소실점이란 실제 공간의 평행한 선들이 영상 내에 투영되면서 한곳에 모이는 가상의 점으로 정의한다.
도 4는 본 발명에 따른 특정 기준 사물로 선행 차량의 위치를 추출하는 예시도이고, 도시와 같이 상기 특정 기준 사물이 선행 차량일 때, 상기 제4단계(S400)는 선행 차량의 상태와 선행 차량의 그림자로 경사도를 판단한다. 이는 영상 정보에서 입력된 선행 차량의 위치를 확인하고, 만약 선행 차량의 그림자가 도로의 표면에 가려 보이지 않게 되는 경우 내리막길로 판단할 수 있는 것이다.
이를 다시 설명하면, 현재 주행 중인 차선에서 전방의 선행 차량 위치를 확인하고, 현재 차선을 기준으로 영상 하부에서 소실점까지 수직 주사(Vertical Scanning)을 통해 차량의 그림자를 추출할 수 있다. 이때 상기 선행 차량과 도로 사이의 그림자는 채도가 떨어지는 부분을 통해 위치를 계측하여진다.
또한, 전방의 선행 차량에 대한 수직 주사를 통해 계측된 차량의 위치가 기준 수평기중선보다 상단에 있는 경우 오르막길로 판단하고, 수직 주사를 통해 계측된 차량의 위치가 좌/우 이탈 없이 전방 시야에서 사라지는 경우 내리막길로 판단할 수 있다.
삭제
상기 제5단계(S500)는 상기 제4단계(S400)에서 계산되어진 경사도에 따라 상기 차량의 연비 향상을 위하여 전자제어장치(ECU)를 제어하는 단계로서, 입력된 영상을 기반으로 판단된 도로의 곡률을 ECU에게 전달하고, ECU는 전달받은 도로구간에 대해 연료효율을 높이기 위하여 엔진의 출력을 조정하는 것으로 연료 소비량을 감소시키는 작동을 수행한다.
이는 상기 차량이 전방 오르막길 판단 구간에서는 사전에 속도를 가속하여 관성을 통해 언덕을 진입함으로써 언덕에서 소모되는 연료의 양을 감소시키고, 상기 차량이 내리막길 구간에서는 연료 소비량을 감소시키기 위하여 연료 분사를 최소화할 수 있도록 하는 것이다, 자세하게는 내리막길에서 오르막길로 이어지는 구간에서 제한속도 미만이라면 내리막길에서 ECU 제어 신호를 통해 주행 중인 도로의 제한속도까지 올려 오르막길을 진입하게 제어하여 연비개선을 이룰 수 있도록 하는 것을 말한다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (7)

  1. 차량 주행 시 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법에 있어서,
    상기 차량에 장착되어 있는 영상 장치를 이용하여 영상 정보를 수집하는 제1단계;
    상기 영상 정보를 바탕으로 수평구간에서 상기 차량의 수평기준선을 설정하는 제2단계;
    상기 영상 정보를 바탕으로 경사도를 파악하기 위한 도로 좌측 또는 우측의 전신주, 및 선행 차량의 상태와 그림자 중에서 어느 하나 이상의 기준 사물 판별 및 상기 기준 사물을 추출하는 제3단계;
    상기 제3단계의 상기 기준 사물을 이용하여 도로의 경사도를 판단하는 제4단계; 및
    상기 제4단계에서 계산되어진 경사도에 따른 상기 차량의 전자제어장치(ECU)를 제어하는 제5단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 정보는 차량에 장착된 어라운드뷰 카메라, 전방카메라 또는 블랙박스 카메라 중의 어느 하나의 영상 장치에서 수집되는 정보인 것을 특징으로 하는 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제4단계에서 상기 도로 좌측 또는 우측의 전신주를 통하여 도로의 경사도를 판단하는 것은,
    상기 도로 좌측 또는 우측의 전신주의 거리 간격을 측정하여 거리 비율에 따른 상기 전신주의 소실점의 위치를 계산하여, 상기 소실점의 수렴이 상기 수평기준선의 상위로 벗어나면 오르막길로, 상기 소실점의 수렴이 상기 수평기준선의 하위로 벗어나면 내리막길로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제4단계에서 상기 선행 차량의 상태와 그림자로 경사도를 판단하는 것은,
    현재 차선을 기준으로 전방의 선행 차량의 위치를 확인하고, 상기 선행 차량의 하부에서 차량의 그림자를 추출하여 상기 차량의 그림자가 나타나지 않으면 내리막길로 경사도를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제4단계에서 상기 선행 차량의 상태와 그림자로 경사도를 판단하는 것은,
    전방의 선행 차량의 위치가 기준 수평기준선보다 상단에 있는 경우 오르막길로 판단하고, 상기 선행 차량의 위치가 좌/우 이탈 없이 전방 시야에서 사라지는 경우 내리막길로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제5단계는 상기 차량이 내리막길 구간에서는 연료 소비량을 감소시키고, 내리막길에서 오르막길로 이어지는 구간에서 제한속도 미만이라면 내리막길에서 제한속도까지 올려 오르막길을 진입하게 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 주행 영상을 통한 도로 경사도 추출 및 연비 개선 방법.
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