KR19980053871A - Driving Road Modeling Method - Google Patents

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Abstract

운행 차량의 전방 도로의 영상을 분석하여 좌우 차선의 무게 중심점과 소멸점에 따라 도로의 중앙점을 연산하여 정확한 도로의 모델을 구축하는 운행 도로 모델링 방법에 관한 것으로, 전방 도로 영상신호를 설정된 차선 검출영역으로 압축하여 경계점 추출을 통해 좌우 차선을 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 차선으로부터 각 차선의 모서리점을 검출하여 좌우 차선의 무게 중심점과 기울기를 연산하는 단계와, 상기 단계에서 연산된 무게 중심점과 기울기를 이용하여 도로 중앙선을 구축하는 단계와, 상기 단계에서 구축된 도로 중앙선을 이용하여 도로 기울기와 중앙점을 연산하여 전방 도로를 모델링하는 단계를 포함하여 이루어져 전방 도로를 모델링하여 도로상의 차량 운행상태와 도로의 기울기 등을 간단하고 정확하게 측정할 수 있다.The present invention relates to a driving road modeling method that analyzes an image of a road in front of a driving vehicle and calculates a center point of a road according to a center of gravity and an extinction point of a left and right lane and constructs an accurate road model. Detecting the left and right lanes by extracting boundary points by compressing the area, and calculating the center of gravity and the slope of the left and right lanes by detecting the corner points of each lane from the lanes detected in the step, and the weight calculated in the step Constructing a road centerline using a center point and a slope, and modeling a road ahead by calculating a road slope and a center point using the road centerline constructed in the step, and modeling the road ahead. It is possible to measure the driving condition and the slope of the road simply and accurately.

Description

운행 도로 모델링 방법Driving Road Modeling Method

본 발명은 운행 도로의 모델링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운행 차량의 전방 도로의 영상을 분석하여 좌우 차선의 무게 중심점과 소멸점에 따라 도로의 중앙점을 연산하여 정확한 도로의 모델을 구축하는 운행 도로 모델링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to modeling of a driving road, and more particularly, to analyze an image of a road ahead of a driving vehicle and calculate a center point of a road according to a center of gravity and an extinction point of left and right lanes to construct an accurate road model. A road modeling method.

일반적으로 운행 도로의 모델링은 무인 주행 자율 차량이나 차선 이탈 경보 장치 등에 이용된다.In general, modeling of a driving road is used for an unmanned autonomous vehicle or a lane departure warning device.

종래의 도 모델링은 주로 CCD 카메라를 이용하여 전방 도로의 영상을 검출하여 아날로그 영상신호를 디지털 신호로 변환하여 경계선 추출을 통해 전방 도로의 차선의 모서리점을 검출하여 그에 따라 도로의 기울기 등을 측정하였다.Conventional road modeling mainly detects the image of the road ahead using a CCD camera, converts the analog image signal into a digital signal, detects the corner point of the lane of the road ahead through boundary line extraction, and measures the slope of the road accordingly. .

전술한 바와 같은 종래의 장치에서는 단순히 차선의 모서리점을 통해 도로의 기울기 등을 측정하기 때문에 정확한 도로의 기울기를 측정할 수 없는 문제점이 있었다.In the conventional apparatus as described above, since the inclination of the road is simply measured through the corner point of the lane, there is a problem in that the exact inclination of the road cannot be measured.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 차량의 전방 도로 영상신호를 이용하여 도로상의 차량 운행상태와 도로의 기울기 등을 정확하게 측정할 수 있는 모델링 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a modeling method that can accurately measure the vehicle driving state and the inclination of the road on the road by using the image signal of the road ahead of the vehicle.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전방 도로 영상신호를 설정된 차선 검출영역으로 압축하여 경계점 추출을 통해 좌우 차선을 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 차선으로부터 각 차선의 모서리점을 검출하여 좌우 차선의 무게 중심점과 기울기를 연산하는 단계와, 상기 단계에서 연산된 무게 중심점과 기울기를 이용하여 도로 중앙선을 구축하는 단계와, 상기 단계에서 구축된 도로 중앙선을 이용하여 도로 기울기와 중앙점을 연산하여 전방 도로를 모델링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of detecting the left and right lanes by extracting the boundary point by compressing the forward road image signal into the set lane detection area, and detecting the corner point of each lane from the lane detected in the step Calculating the center of gravity and the slope of the left and right lanes; constructing a road centerline using the center of gravity and the slope calculated in the step; and using the road centerline constructed in the step, And calculating the model of the road ahead.

도 1은 운행 도로 모델링 장치를 도시한 블록 구성도이고,1 is a block diagram showing a driving road modeling apparatus,

도 2는 본 발명인 운행 도로 모델링 방법을 도시한 동작 순서도이고,2 is an operation flowchart illustrating the inventors' driving road modeling method,

도 3은 본 발명에 따라 운행 도로를 모델링하는 것을 도시한 동작 상태도이다.3 is an operational state diagram illustrating modeling a driving road according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 운행 도로 모델링 장치는 CCD 카메라(10)와, 마이컴(20)으로 이루어진다.As can be seen in FIG. 1, the driving road modeling apparatus includes a CCD camera 10 and a microcomputer 20.

CCD 카메라(10)는 차량의 운행중 전방 도로의 영상을 검출하여 그에 따른 영상신호를 출력한다.The CCD camera 10 detects an image of a road ahead while the vehicle is driving and outputs an image signal accordingly.

마이컴(20)은 상기 CCD 카메라(10)의 영상신호를 분석하여 그에 따라 전방도로를 모델링한다The microcomputer 20 analyzes the image signal of the CCD camera 10 and models the road ahead accordingly.

상기와 같이 구성된 운행 도로 모델링 장치에서 모델링하는 방법을 도 2와 도 3을 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The method of modeling in the driving road modeling apparatus configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 as follows.

차량의 운행중 CCD 카메라(10)에서 전방 도로의 영상을 검출하여 그에 따른 영상신호를 출력하면(S10) 마이컴(20)에서는 상기 CCD 카메라(10)의 아날로그 영상신호를 디지털 신호로 변환하여 영상압축을 한다.When the CCD camera 10 detects the image of the road ahead while the vehicle is driving and outputs the image signal according to the operation (S10), the microcomputer 20 converts the analog image signal of the CCD camera 10 into a digital signal to compress the image. do.

이와 동시에 마이컴(20)은 도 3과 같은 차선 검출영역(Ym, Xm)을 설정한(S20) 다음 상기에서 압축된 영상신호를 분석한다.At the same time, the microcomputer 20 sets the lane detection areas Ym and Xm as shown in FIG. 3 (S20) and then analyzes the compressed video signal.

이후 마이컴(20)은 상기에서 분석된 영상신호에 좌우 차선을 검출하여(S30) 경계선 추출 등을 통해 필터링하여 좌우 차선의 각 모서리점을 검출한다(S40).Thereafter, the microcomputer 20 detects left and right lanes based on the analyzed image signal (S30) and filters through boundary line extraction to detect each corner point of the left and right lanes (S40).

상기 단계(S40)에서 검출된 모서리점을 이용하여 도 3에서와 같이 좌우의 선형적인 차선을 구하며 검출된 모서리점의 좌표상의 값에서 그 평균값을 연산하여 좌우 차선의 무게 중심점((RX, RY), (LX, LY))을 연산한다(S50).Using the corner points detected in the step (S40) as shown in Figure 3 to calculate the linear lanes of the left and right, and by calculating the average value from the coordinate values of the detected corner points (RX, RY) , (LX, LY)) is calculated (S50).

또한 검출된 모서리점의 좌표상의 값에서 좌우 차선의 평균 기울기(RA, LA)를 연산한다(S60).In addition, the average slopes RA and LA of the left and right lanes are calculated based on the detected coordinates of the corner points (S60).

그리고 베이스 라인과 좌우 차선이 만나는 점을 각각 BRX, BLX라 하면 이것은 다음의 식에서 구할 수 있다.If the point where the base line meets the left and right lanes is BRX and BLX, respectively, this can be obtained from the following equation.

여기서 RA는 오른쪽 차선의 평균 기울기이고, (RX, RY)는 오른쪽 차선의 무게 중심점이다.Where RA is the average slope of the right lane and (RX, RY) is the center of gravity of the right lane.

여기서 LA는 왼쪽 차선의 평균 기울기이고, (LX, LY)는 왼쪽 차선의 무게 중심점이다.Where LA is the average slope of the left lane and (LX, LY) is the center of gravity of the left lane.

또한 선형적인 좌우 차선이 만나는 점을 소멸점(VPX, VPY)이라 하면 소멸점(VPX, VPY)는 다음의 식으로서 예측할 수 있다.If the points where the linear left and right lanes meet are the extinction points VPX and VPY, the extinction points VPX and VPY can be predicted by the following equation.

VPX = [ (LA × BLX) - (RA × BRX)] / (LA - RA)VPX = [(LA × BLX)-(RA × BRX)] / (LA-RA)

VPY = Ym - [(LA × VPX) - (LA - BLX)] 또는VPY = Ym-[(LA × VPX)-(LA-BLX)] or

Ym - [(RA × VPX) - (RA - BRX)]Ym-[(RA × VPX)-(RA-BRX)]

만약 차량이 한쪽 차선만 검출되었을 경우 반대차선을 구하기 위해선 도로 영상에서 도로폭, 도로 중심점, 소멸점 등을 지정한 후 다음의 식으로 반대 차선을 유추할 수 있다.If the vehicle detects only one lane, in order to find the opposite lane, the road lane, the center point, and the extinction point may be specified in the road image, and then the opposite lane may be inferred as follows.

여기서 Te_ WD는 임의의 도로폭이고, Te_ VAN은 임의 의 소멸점의 Y축 값이다.Te_WD is an arbitrary road width, and Te_VAN is the Y-axis value of an arbitrary vanishing point.

상기와 같이 연산된 베이스 라인과 좌우 차선이 만나는 점(BLX, BRX)과 좌우 차선이 만나는 소멸점(VPX, VPY)을 연산한 다음에 두 점(BLX, BRX)의 중앙점(LCP : Lane Centr Point) 과 소멸점(VPX, VPY)을 연결하여 중앙 차선을 구축한(S70) 다음 도로의 기울기와 중앙점(LCP)을 연산하여(S80) 완전한 도로 모델을 구축한다(S90).The center point (LCP: Lane Centr) of the two points (BLX, BRX) is calculated after calculating the points (BLX, BRX) where the base line and the left and right lanes meet and the extinction points (VPX, VPY) where the left and right lanes are calculated as described above. Point) and the extinction point (VPX, VPY) to build a center lane (S70) and then calculate the slope and the center point (LCP) of the road (S80) to build a complete road model (S90).

상기 단계(S90)에서 구축된 모델에서 도로의 기울기는 소멸점(VPX, VPY)과 중앙점(LCP)으로 쉽게 구할 수 있으며 또한 차량의 차선 이탈은 CCD 카메라(10)의 도로 영상 중앙점(CCP : Camera Center Point)와 도로의 중앙점(LCP)의 차이에 의해 알 수 있다.The slope of the road in the model built in the step (S90) can be easily obtained by the vanishing point (VPX, VPY) and the center point (LCP), and the lane departure of the vehicle is the center point of the road image (CCP) of the CCD camera 10 This can be determined by the difference between the Camera Center Point) and the road center point (LCP).

이와 같이 본 발명은 도로 영상신호로부터 전방 도로를 모델링하여 도로상의 차량 운행상태와 도로의 기울기 등을 간단하고 정확하게 측정할 수 있다.As described above, the present invention can model the road ahead from the road image signal to measure the vehicle driving state on the road and the inclination of the road simply and accurately.

Claims (6)

차량의 도로 모델링에 있어서, 전방 도로 영상신호를 설정된 차선 검출영역으로 압축하여 경계점 추출을 통해 좌우 차선을 검출하는 단계와, 상기 단계에서 검출된 차선으로부터 각 차선의 모서리점을 검출하여 좌우 차선의 무게 중심점과 기울기를 연산하는 단계와, 상기 단계에서 연산된 무게 중심점과 기울기를 이용하여 도로 중앙선을 구축하는 단계와, 상기 단계에서 구축된 도로 중앙선을 이용하여 도로 기울기와 중앙점을 연산하여 전방 도로를 모델링하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 운행 도로 모델링 방법.In the road modeling of the vehicle, detecting the left and right lanes by compressing the front road image signal into the set lane detection area and extracting the boundary points, and detecting the corner points of the lanes from the lanes detected in the step to weigh the left and right lanes. Calculating a center point and an inclination, constructing a road centerline using the center of gravity and an inclination calculated in the step; and calculating a road inclination and a center point using the road center line constructed in the step, Driving road modeling method comprising the step of modeling. 청구항 1에 있어서, 상기 단계에서 무게 중심점과 기울기를 연산하는 단계는 무게 중심점을 필터링하여 검출한 각 모서리점의 좌표값을 평균하여 연산하며 기울기의 연산은 각 모서리점의 좌표값에 따라 1차 방정식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 운행 도로 모델링 방법.The method of claim 1, wherein the calculating of the center of gravity and the slope comprises calculating a mean of coordinates of each corner point detected by filtering the center of gravity, and calculating the slope based on a coordinate value of each corner point. Driving road modeling method, characterized in that calculated by. 청구항 1에 있어서, 상기 단계에서 연산된 무게 중심점과 기울기를 이용하여 도로 중앙선을 구축하는 단계는 설정된 검출영역에서 베이스 라인과 좌우 차선이 만나는 점과 좌우 차선이 만나는 소멸점을 이용하는 것을 특징으로 하는 운행도로 모델링 방법.The method of claim 1, wherein the step of constructing the road centerline using the center of gravity and the slope calculated in the step comprises using a point where the base line meets the left and right lanes and a vanishing point where the left and right lanes meet in the set detection area. Road modeling method. 청구항 3 있어서, 상기 베이스 라인과 좌우 차선이 만나는 점의 좌표값은 다음의 식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 운행 도로 모델링 방법.The method of claim 3, wherein the coordinate values of the points where the base line meets the left and right lanes are calculated by the following equation. (단, BRX : 오른쪽 차선의 베이스 라인이 만나는 점, BLX : 왼쪽 차선과 베이스 라인이 만나는 점, RX,RY : 오른쪽 차선의 무게 중심점, LX, LY : 왼쪽 차선의 무게 중심점, RX, LA : 좌우 차선의 평균 기울기)(However, BRX: the point where the base line of the right lane meets, BLX: the point where the left lane meets the base line, RX, RY: the center of gravity of the right lane, LX, LY: the center of gravity of the left lane, RX, LA: left and right Average slope of the lane) 청구항 4에 있어서, 상기 베이스 라인과 좌우 차선이 만나는 점의 연산하는데 있어서 한쪽 차선만 검출되었을 경우에는 다음의 식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 운행 도로 모델링 방법.The driving road modeling method according to claim 4, wherein when only one lane is detected in the calculation of the point where the base line and the left and right lanes meet, the driving road modeling method is characterized by the following equation. (단, Te_ WD : 임의의 도로폭, Te_ VAN : 임의의 소멸점의 Y축 값)(However, Te_ WD: arbitrary road width, Te_ VAN: Y-axis value of arbitrary vanishing point) 청구항 3에 있어서, 상기 좌우 차선이 만나는 소멸점의 좌표값은 다음의 식에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 운행도로 모델링 방법.The method of claim 3, wherein the coordinate values of the vanishing point where the left and right lanes meet are calculated by the following equation. VPX = [ (LA × BLX) - (RA × BRX)] / (LA - RA)VPX = [(LA × BLX)-(RA × BRX)] / (LA-RA) VPY = Ym - [(LA × VPX) - (LA - BLX)] 또는VPY = Ym-[(LA × VPX)-(LA-BLX)] or Ym - [(RA × VPX) - (RA - BRX)]Ym-[(RA × VPX)-(RA-BRX)]
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