KR20010081297A

KR20010081297A - 2대의 카메라에 의한 주행선 검출기술

Info

Publication number: KR20010081297A
Application number: KR1020000006519A
Authority: KR
Inventors: 한민홍
Original assignee: 한민홍
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2001-08-29

Abstract

한 대의 카메라에 의한 차선의 검출 및 이에 따른 자동조향은 그동안 많은 연구가 있었으나 그 단점으로는 카메라의 성능이 우천이나 야간등 외부주행환경에서는 영상검출이 어렵다. 더욱이나 수막 위에 반사된 주위의 영상잡음(예 전조등, 제동등 빛, 가로등 불빛)등에 의하여 종래의 영상인식기술로는 도저히 차선검출이 불가능하다. 예로서 [도1]은 야간 우천시 카메라 한 대를 이용한 영상이며 차선을 전혀 알아 볼 수 없는 상태이다. 따라서 사고예방이나 운전편의를 위한 자동조향기술의 구현을 위해서는 야간우천시에도 차량 단독으로 차선을 인식할 수 있는 기술의 개발이 필요하다. 본 개발에서는 2대의 카메라를 차량 전방의 좌우단에 설치하고 이로부터 얻어진 2개의 영상으로부터 야간우천시에도 자동조향이 가능한 기술을 개발하여 특허를 청구한다.

Description

2대의 카메라에 의한 주행선 검출기술 { Lane Recognition with Two Cameras }

운전자의 개입없이 차량 스스로 차선을 따라 주행할 수 있게 하기 위해서는 차선의 검출이 필요하다. 그러나 종래에는 차선의 검출을 위하여 한 대의 카메라를 사용하고 있다. 이는 야간및 우천시 특히 야간 우천시에는 입사광의 반사로 인해 차선이 육안으로도 분간이 어렵게 되는 치명적인 결점이 있고 현재 시점에서 이 문제가 무인 자동차, 무인 화물운송등의 관련산업의 실용화의 걸림돌이 되고 있다.

한 대의 카메라에 의한 차선의 검출 및 이에 따른 자동조향은 그동안 많은 연구가 있었으나 그 단점으로는 카메라의 성능이 우천이나 야간등 외부주행환경에 너무 민감한 결점이 있었다. 따라서 이에 대처하기 위하여 도로면에 자석을 일정한 간격으로 심거나 자석테이프를 노면에 부착하여 자속을 감지하여 조향하는 방법도 개발되었다. 그러나 이 방법도 도로의 설치에 엄청난 비용이 발생하여 실제의 실용화에는 실패한 것이 현실이다. 따라서 미국에서는 도로에 자석을 심거나 인프라에 투자하기보다는 차량을 지능화하는 IVI(Intelligent Vehicle Initiative) 프로그램이 국가적인 지원하에 추진되고 있다.

차량 단독으로 차선을 검출하는 방법을 사용할 때의 근본 문제점은 우천시 특히 야간 우천시는 차선이 수막에 가리어 보이지 않는다. 더욱이나 수막 위에 반사된 주위의 영상잡음(예 전조등, 제동등 빛, 가로등 불빛)등에 의하여 종래의 영상인식기술로는 도저히차선검출이 불가능하다. 예로서 [도1]은 야간 우천시 카메라 한 대를 이용한 영상이며 차선을 전혀 알아 볼 수 없는 상태이다. 따라서 사고예방이나 운전편의를 위한 자동조향기술의 구현을 위해서는 야간우천시에도 차량 단독으로 차선을 인식할 수 있는 기술의 개발이 필요하다. 본 개발에서는 2대의 카메라를 차량 전방의 좌우단에 설치하고 이로부터 얻어진 2개의 영상으로부터 야간우천시에도 자동조향이 가능한 기술을 개발하여 특허를 청구한다.

[도1] 야간우천시 도로영상

[도2] 카메라 설치의 기하학적 구조

[도3] 야간우천시의 우측 카메라의 차선 영상

[도4] 카메라에서 차선까지의 거리 계산 설명 도면

[도5] 차량 조향 방향 결정

[도6] 본 발명품을 장착한 자율조향자동차

[도2]에서 도시한 바와 같이 차량 전방의 좌우 단에 광각 카메라를 각각 설치하고 이에 조명장치를 각각 부착한다. 각 카메라는 전방향으로부터 좌 그리고 우로 45°정도의 방향으로 회전되어 있으며 지면으로부터 약45°각도로 내려보도록 설치한다. 기존의 차내설치 카메라의 수평에 대한 기울임 각도는 5~10° 정도이었으나 본 발명에서는 수평으로부터 30°이상(45°적절)으로 기울림으로서 수막표면으로 부터의 반사효과를 제거하여 카메라로부터 약 2m 이내의 차선의 검출이 용이하도록 하는 방법을 개발하였다. 물론 기울임 각도가 클수록 수막으로부터의 반사는 감소되겠으나 승용차의 경우 카메라 설치 높이의 제한 때문에 약 45°가 적정인 것으로 판명되었다.

이러한 카메라 설치를 통하여 야간우천시, [도1]에서 찾을 수 없었던 차선을 [도3]과 같이 분명하게 얻을 수 있게 되었다. 참고로 [도3]은 우측 카메라가 우측 차선을 감지한 상태를 표시하고 있다.

카메라 영상으로부터 카메라에서 차선까지의 거리의 계산은 [도4]에 표시한 기하학적 구조를 이용한다. 차선까지의 거리 L은 다음과 같다.l

L = 카메라 높이 * tan(기울기각 + α)

에서 계산되며

α = tan-1(y_s/촛점거리)

를 나타낸다.

조향각을 계산하기 위해서는 [그림5]에서와 같이 좌측 카메라에서 좌측 차선까지의 거리를 L1 그리고 우측 카메라에서 우측 차선까지의 거리를 L2로 표기한다. 이 두 선분이 각 차선과 교차하는 점을 P와 Q로 표기하고 선분 PQ의 중앙점을 C라고한다. C점의 차량에 대한 좌표값은 각각 카메라의 회전각을 사용하여 간단히 계산될 수 있다. 차량의 조향은 현 차량 위치에서 C점을 향하여 주행하도록 핸들을 돌리면 된다

[도6]은 실제 차량의 전방 양 끝에 두 대의 카메라를 [도2]에 표시된 기하학적 구조로 설치하고 이로부터 얻어진 영상에서 조향각을 계산 실제 자율주행이 가능한 차량의 모습이다.

2개의 카메라를 이용하여 옆차선을 인식한후 주행로를 선정하게되면 그동안 야간및 비가 오는 악천후시에 문제가 되었는 차선추출을 해결할수 있다. 따라서 자동차가 차선을 인식하여 자동 조향될수 있는 자율주행 차량의 실용화를 가능하게 한다.

Claims

2대 또는 그이상 대수의 영상검지기(CCD, CMOS 포함)를 차량 전방 양단에 설치하여 왼쪽차선과 오른쪽 차선에 별도 투영하여 2개의 영상으로부터 얻은 차선 정보로부터 조향각을 결정하는 방법 기술
한 대 이상의 영상검지기를 사용하여 왼쪽차선이나 또는 오른쪽 차선의 한쪽만을 투영하여 차량의 위치 및 자세의 판단에 의하여 조향각을 결정하는 방법기술