KR20050043006A - 차선 검출 방법 - Google Patents

Abstract

차선 검출 방법이 개시된다. 개시된 차선 검출 방법은, (a) 차량의 비젼시스템 등을 이용하여 도로의 영상을 획득하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 획득한 영상에서 잡음을 제거하고 검색 영역을 추적하고 좁히는 전처리를 실시하고, 에지를 검출하는 단계와; (c) 평균필터 및 가변 지정된 한계값을 이용하여 도로 폭 및 차선 에지 강도를 검사하는 단계와; (d) 허프 변환 기법을 이용하여 검색영역을 보정하는 단계와; (e) 차선을 검출하고, 도로정보를 계산하며, 조향 정보 등을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 교차로 통과 등에 의한 오검출 지속시 보정에 의해 검색성을 개선할 수 있고, 점선, 터널, 진출입로상의 차선이 불량한 곳에서 강인성을 가질 수 있는 이점이 있다.

Description

차선 검출 방법{METHOD OF DETECTING LANE}

본 발명은 차선 검출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교차로 통과 등에 의한 오검출 지속시 보정에 의해 검색성을 개선하기 위한 차선 검출 방법에 관한 것이다.

무인 자동차의 화상 처리 장치는, 차량에 부착되어 차량 전방의 도로를 검색하는 다수개의 카메라와, 이 무인 카메라에서 도로에 관한 영상을 입력받아 화상을 캡쳐하는 이미지 그래버와, 다수개의 이미지 그래버에서 근거리에 관한 도로 영상 데이터를 처리하여 차선 이탈을 검출하는 이미지 그래버 중 일부의 제1제어장치와, 다수개의 이미지 그래버 중 일부 이미지 그래버에서 원거리에 관한 영상 정보를 입력받아서 처리하여 차량의 진행 방향을 검출하는 제2제어장치와, 제1제어장치와 제2제어장치로부터 도로에 관한 처리 데이터를 입력받아서 차량의 스티어링 제어를 처리하는 스티어링 제어장치와, 이 스티어링 제어장치로부터 스티어링 제어에 관한 제어 신호를 입력받아서 스티어링을 제어하는 구동 드라이브로 이루어진다.

이와 같이 구성된 무인 자동차의 화상 처리 장치는, 각 무인 카메라로부터 도로에 관한 영상을 입력받고, 입력받은 영상을 각 이미지 그래버로 캡쳐하며, 해당 무인 카메라를 이용해 원거리 도로를 입력받아 해당 제어 장치가 처리하여 차량의 진행 방향을 검출하고, 해당 무인 카메라를 이용해 근거리 도로를 입력받아 해당 제어 장치가 처리하여 차량의 차선 이탈을 검출하며, 상기에서 구한 차량의 진행 방향과 차선 이탈 검출값 등을 이용해 차량의 스티어링 제어를 한다.

이와 같은 종래의 무인 자동차의 화상 처리 장치는, 국내 특허출원번호 제1997-51963호에 개시되어 있다.

그리고 영상입력부로부터 입력된 영상신호를 사전 설정된 복수개의 구역에 대하여 나누어 복수개의 신호처리기에 입력하고, 분할되어 입력된 영상신호 각각을 복수개의 처리기에서 처리하여 차선을 찾으며, 각 구역에서 추출된 차선을 연결하여 전체 입력영상에 대한 차선을 완성하는 무인자율차량용 차선검출방법이 국내 특허출원번호 제1997-79435호에 개시되어 있다.

이와 같은 종래의 기술은, 영상정보를 획득하고, 이 영상을 에지 검출하며, 도로 모델을 생성한 후, 차선을 인식하는 방법이다. 즉, 상기한 영상화면을 이용(복수개의 구역으로 구분하여 각 구역에서 동시에 병렬로)하여 에지 성분을 찾도록 하고, 전체 화면에서 에지를 찾는 것보다 빠르게 차선을 찾을 수 있도록 하는 차선검출방법이다.

또한 상기한 바와 같은 차선검출 방법을 이용한 무인자율주행차량의 조향제어는, 이전 화면의 처리과정에서 영상신호처리 하여 차선이 있던 것으로 확인된 구역 및 이웃하는 구역만을 복수개의 처리모듈에 입력하도록 하는 것이다.

그런데, 상기와 같은 종래의 기술은, 차선의 연속성이 보장될 때만 차선추적이 가능하고, 차선정보가 불확실할 때는 보정알고리즘(영역 축소 및 추정)은 환경적 요인에 의해 오동작율이 높다.

그리고 실제 인도주위, 차선불량 등의 환경에서는 적용하기 힘들고, 종래의 알고리즘은 연속된 도로차선일 때만 가능하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 허프 변환 기법을 이용 보정하여 차선 오검출성을 개선하고, 차선검출이 용이하지 않은 곳에서 검출이 가능하게 하며, 차선 또는 도로 불량에 의한 순간적 노이즈, 도보 경계 등의 지속적 노이즈에 강인성을 갖도록 한 차선 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차선 검출 방법은, (a) 차량의 비젼시스템 등을 이용하여 도로의 영상을 획득하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 획득한 영상에서 잡음을 제거하고 검색 영역을 추적하고 좁히는 전처리를 실시하고, 에지를 검출하는 단계와; (c) 평균필터 및 가변 지정된 한계값을 이용하여 도로 폭 및 차선 에지 강도를 검사하는 단계와; (d) 허프 변환 기법을 이용하여 검색영역을 보정하는 단계와; (e) 차선을 검출하고, 도로정보를 계산하며, 조향 정보 등을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 본 발명에 따른 차선 검출 방법이 적용되는 비젼시스템이 포함된 차선검출 시스템의 구성을 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전체적인 시스템은, 비젼시스템(vision system)과, 주 컨트롤러(main controller)(30)와 및 조향 시스템(steering system)을 포함하여 구성된다.

상기 비젼시스템은, 영상정보를 획득하기 위해 차량의 전면 유리창 상부에 설치된 CCD 카메라(10)와, 비젼보드(vision board)(21)가 구비되어 영상신호를 처리하는 컴퓨터인 비젼 컨트롤러(vision controller)(20)를 포함한다.

그리고 상기 주 컨트롤러(30)는, 상기 비젼시스템에서의 출력정보(Lateral Displacement 등)를 이용하여 상기 조향 시스템을 구동시킨다.

또한 상기 조향 시스템은, 모터, 풀리 및 액추에이터 컨트롤러(actuator controller)(40)로 구성되어 상기 주 컨트롤러(30)의 명령신호에 추종하도록 한다. 그리고 참조부호 50은 스티어링(steering)을 나타내 보인 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 차선검출 시스템을 적용하여 본 발명에 따른 차선 검출 방법을 설명한다.

도 2에는 본 발명에 따른 차선 검출 방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 차선 검출 방법은, 우선, 차량의 비젼시스템의 CCD 카메라(10)를 이용하여 차선이 있는 도로의 영상을 획득한다.(단계 110)

상기 단계 110에서 획득한 영상에서 잡음을 제거하고 검색 영역을 추적하고 좁히는 전처리를 실시하고, 에지를 검출한다.(단계 120)

상기 단계 120의 전처리과정에서 도로의 폭(width)과 연속성에 따라 검색모드(search mode)와 검출모드(detect mode)를 실행하여 관심영역(ROI; Region Of Interest)을 설정한다.

상기 검색모드는 도 3에 도시된 바와 같이, 이전 차선의 정보가 없거나 차선 조건을 만족하지 못할 때 실시하고 예컨대, 310×40의 관심영역(ROI)을 정하고 검색을 실시한다.

그리고 상기 검출모드는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 검색모드를 통해 얻은 정보를 이용하여 실시하고, 이전 차선의 위치를 중심으로 일정 영역 이내를 관심영역(ROI)으로 설정한다.

이어서, 평균필터(mean filter) 및 가변 지정된 한계값(threshold value)을 이용하여 도로 폭 및 차선의 에지 강도를 검사한다.(단계 130)

상기 단계 130에 있어서, 상기한 이전 차선정보를 활용한 평균필터 및 가변 지정된 한계값의 적용으로 조도변화 예컨대, 터널, 도로의 상태변화, 그림자 등의 환경 변화에 따른 적응성을 높인다.

그리고 허프(Hough) 변환 기법을 이용하여 검색영역을 보정한다.(단계 140)

상기한 허프변환은 도 5에 도시된 바와 같이, 직교좌표계(x,y)를 아래의 식 1로 표현되는 원통좌표계(ρ,θ)로 변환 및 재구성하여 영상정보 내의 직선성분을 추출하는 변환기법이다.

[식 1]

x cosθ＋y sinθ＝ρ

이와 같은 변환기법을 이용하여 노이즈 및 정보가 불충분할 때 상기한 검출모드에서 검색영역의 보정 정보로 활용함으로써, 노이즈를 제거할 수 있고 차선 예측성 신뢰도를 높일 수 있다.

또한 차선을 검출하고, 도로정보를 계산하며, 조향 정보 등을 추출한다.(단계 150)

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 차선 검출 방법은, 차선윤곽 검출 후 좌우독립 가변 임계값을 이용하여 노이즈를 제거하고, 검색영역을 추적 및 좁히며, 평균필터 및 가변 지정된 한계값을 적용하고, 허프변환 기법을 이용 및 보정하여 차선 오검출성을 대폭 개선한다.

따라서 차선검출이 용이하지 않은 곳에서 검출이 가능하여 추정능력이 대폭 개선되었고, 차선 및 도로 불량에 의한 순간적 노이즈, 도보 경계 등의 지속적 노이즈에 강인성을 가질 수 있다.

한편, 도 6에는 교차로 및 건널목 통과시 종래의 차선검출방법과 본 발명의 방법을 비교한 시간-변위 그래프가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 종래에 비해 본 발명에 따른 차선 검출 방법이 실재 변위와 유사함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차선 검출 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

교차로 통과 등에 의한 오검출 지속시 보정에 의해 검색성을 개선할 수 있고, 점선, 터널, 진출입로상의 차선이 불량한 곳에서 강인성을 가질 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차선 검출 방법이 적용되는 비젼시스템 등이 포함된 차선검출 시스템의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 차선 검출 방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.

도 3은 본 발명에 따른 차선 검출 방법이 적용되는 검색모드의 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 차선 검출 방법이 적용되는 검출모드의 개략도.

도 5는 허프변환 기법을 설명하기 위해 나타내 보인 좌표계를 나타내 보인 도면.

도 6은 종래 및 본 발명에 따른 차선 검출 방법을 비교한 시간-변위 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10. CCD 카메라

20. 비젼 컨트롤러

30. 주 컨트롤러

40. 액추에이터 컨트롤러

50. 스티어링

Claims (3)

1. (a) 차량의 비젼시스템 등을 이용하여 도로의 영상을 획득하는 단계와;

   (b) 상기 단계 (a)에서 획득한 영상에서 잡음을 제거하고 검색 영역을 추적하고 좁히는 전처리를 실시하고, 에지를 검출하는 단계와;

   (c) 평균필터 및 가변 지정된 한계값을 이용하여 도로 폭 및 차선 에지 강도를 검사하는 단계와;

   (d) 허프 변환 기법을 이용하여 검색영역을 보정하는 단계와;

   (e) 차선을 검출하고, 도로정보를 계산하며, 조향 정보 등을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (b)의 전처리과정에서 도로 폭과 연속성에 따라 검색모드와 검출모드를 실행하여 관심영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 검색모드는 이전 차선의 정보가 없거나 차선 조건을 만족하지 못할 때 실시하고, 상기 검출모드는 상기 검색모드를 통해 얻은 정보를 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 방법.