KR20100056883A - 끼어드는 차량을 인식하는 감응식 순항 제어 시스템 - Google Patents

끼어드는 차량을 인식하는 감응식 순항 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 문서는 타겟 차량의 속도 및 상기 타겟 차량과의 차간거리 데이터를 산출하는 레이더를 이용하여 타겟 차량과의 거리를 일정하게 유지하도록 제어하되, 차량 전방을 촬영하는 카메라와 상기 카메라 영상에서 주행 중인 차선을 추출하는 차선 추출부, 상기 카메라 영상에서 차량의 후미등을 검출 및 추적하여 예측된 이동 방향이 상기 추출된 차선쪽으로 향하는 경우, 상기 차량의 방향 지시등에 깜박임이 있는지 확인하여 끼어드는 차량을 검출하는 차량 검출부, 및 상기 레이더에 대한 타겟 차량 설정을 상기 차량 검출부에서 검출된 차량으로 변경하도록 제어하는 레이더 제어부를 포함하여 주행 중 끼어드는 차량으로 레이더의 타겟 차량을 변경할 수 있도록 하는 적응적 순항 제어 시스템을 제공한다. 이에 따르면 주행 중 다른 차량이 끼어드는 상황에도 유연하게 대처할 수 있는 효과가 있다.
ACC, LDWS, 후미등, 방향 지시등

Description

끼어드는 차량을 인식하는 감응식 순항 제어 시스템{AN ADAPTIVE CRUISE CONTROL SYSTEM SENSING A WEDGING VEHICLE}
본 문서는 감응식 순항 제어 시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로 차량의 카메라를 이용하여 주행 중 끼어드는 차량을 인식하는 감응식 순항 제어 시스템에 관한 것이다.
급변하는 자동차 기술의 발달은 보다 안전하고, 보다 쾌적하며, 신뢰할 수 있는 감성적 엔지니어링을 지향하고 있다. 따라서, 주행 중 발생 가능한 충돌에 의한 사고를 미연에 예방하고, 안전거리의 확보와, 상호 반응형 속도제어를 통해 안전하고 불필요한 연료 소모, 이에 따른 친환경적인 효과를 지닌 감응식 순항 제어(ACC: Adaptive Cruise Control)시스템이 고급사양의 옵션(Option)으로 이용되고 있다.
감응식 순항 제어 시스템은 차량의 전방과, 측면 물체를 감지할 수 있는 센서를 장착하여 앞차와의 거리, 속도, 위치 등에 따라 운전자가 지정한 속도 및 거리를 유지하기 위해 자동으로 가감속하며 주행하는 안전 시스템이다.
예를 들어, 전방에 차량이 없을 경우, 운전자가 설정한 속도를 유지하도록 제어하거나, 선행 차량이 존재할 경우 수 단계를 거쳐 차량 속도에 비례한 차간 거리를 일정하게 유지하도록 제어한다. 또한, 운전자가 설정한 거리 이내에서 다른 차량이 인지되면 인지된 차량의 속도에 맞추어 엔진 또는 브레이크를 제어하여 설정한 거리를 유지하도록 제어하거나, 선행 차량이 차선 변경 등으로 사라지면 초기 설정한 속도까지 천천히 가속한 후 정속 주행하도록 제어한다.
하지만, 기존의 감응식 순항 제어 시스템의 경우 앞 차와의 거리를 유지하며 달릴 때 갑자기 끼어드는 차량이 나타날 경우 바로 대응하지 못하고, 그 차량이 완전히 들어오고 나서야 브레이크를 작동시키도록 동작한다. 따라서, 감응식 순항 제어 시스템이 늦게 반응함으로 인해 운전자는 충돌의 위험을 느낄 수 있으며 또한, 실제로 사고로 이어질 가능성도 있다.
본 문서는 차량의 카메라를 이용하여 주행 중 끼어드는 차량을 인식하되, 차량의 후미등, 방향 지시등 등을 검출하고 추적하여 끼어드는 차량을 인식하는 감응식 순항 제어 시스템 제공을 해결 과제로 한다.
또한, 본 문서는 차량의 카메라를 이용하여 주행 중 끼어드는 차량을 인식하여 전방 차량과의 일정 거리를 유지하기 위해 설정되는 레이더의 타겟 차량을 변경하는 감응식 순항 제어 시스템 제공을 해결 과제로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 일 수단으로서의 감응식 순항 제어 시스템은, 차량 전방을 촬영하는 카메라, 타겟 차량의 속도 및 상기 타겟 차량과의 차간거리 데이터를 산출하는 레이더, 상기 카메라 영상에서 주행 중인 차선을 추출하는 차선 추출부, 상기 카메라 영상에서 차량의 후미등을 검출 및 추적하여 예측된 이동 방향이 상기 추출된 차선쪽으로 향하는 경우, 상기 차량의 방향 지시등에 깜박임이 있는지 확인하여 끼어드는 차량을 검출하는 차량 검출부 및 상기 레이더에 대한 타겟 차량 설정을 상기 차량 검출부에서 검출된 차량으로 변경하도록 제어하는 레이더 제어부를 포함한다.
상기 차선 추출부는, 차선 색에 기초하는 차선 후보군 검출, 직선 성분 검출, 차선 판단 및 차선 위치 추적을 통해 차선을 추출할 수 있다.
상기 차량 검출부는, 상기 카메라 영상에서 후미등 색값을 강화하여 상기 후미등을 검출하고, 광 흐름과 칼만 필터를 이용하여 상기 검출된 후미등의 위치 변화값에 따라 차량의 이동 방향을 예측할 수 있다.
상기 차량 검출부는, 방향 지시등 색 및/또는 상기 후미등 근처의 밝기 변화 중 하나를 이용하여 상기 방향 지시등을 검출할 수 있다.
상기 차량 검출부에서 검출된 차량이 설정된 소정 거리 내에서 검출되는 경우 상기 레이더에 대한 타겟 차량 설정을 상기 차량 검출부에서 검출된 차량으로 변경할 수 있다.
상기 카메라는, 차선 이탈 경보 시스템(LDWS: Lane Departure Warning System)에 사용되는 카메라일 수 있다.
본 발명을 통해 적응식 순항 제어 시스템에서, 단일 카메라를 이용하여 전방에 끼어드는 차량을 인식할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이 끼어드는 차량을 적응식 순항 제어 시스템의 레이더에 대한 타겟 차량으로 재설정하여 주행 중 다른 차량이 끼어드는 상황에도 유연하게 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 후미등 및 방향 지시등을 검출하여 끼어드는 차량을 확인함으로써 차량 검출 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
이하 도면을 참조하여 차량에 설치된 전방 카메라를 이용하여 주행 중 끼어드는 차량을 인식하는 감응식 순항 제어 시스템에 관한 본 발명의 실시예들을 설명 하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템은 차량 전방을 촬영하는 카메라(10), 타겟 차량의 속도 및 상기 타겟 차량과의 차간거리 데이터를 산출하는 레이더(11), 카메라(10) 영상에서 주행 중인 차선을 추출하는 차선 추출부(12), 카메라(10) 영상에서 차량의 후미등을 검출 및 추적하여 예측된 이동 방향이 추출된 차선쪽으로 향하는 경우, 차량의 방향 지시등에 깜박임이 있는지 확인하여 끼어드는 차량을 검출하는 차량 검출부(13), 레이더(11)에 대한 타겟 차량 설정을 차량 검출부(13)에서 검출된 차량으로 변경하도록 제어하는 레이더 제어부(14)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에 따른 카메라(10)는, 레이더(11)와 연동하여 사용하기 때문에 별도의 스테레오 타입의 카메라를 사용하지 않고도, 기존의 차량의 다른 시스템 상에서 사용되던 단일 카메라를 이용할 수 있다.
예를 들어, 차선 이탈 경보 시스템(LDWS: Lane Departure Warning System, 이하 "LDWS"라고 칭함)에 사용되는 카메라를 이용하여 본 시스템에 적용할 수 있다. 여기서, LDWS는 차량에 부착된 카메라로부터 전방도로 영상을 감지하여 현재 주행 중인 차선을 파악한 후, 만약 운전자가 부주의나 졸음운전 등으로 차선을 이 탈하려고 하면 경보음이 울리도록 하여 주는 안전 시스템의 하나이다.
본 실시예에 따르면, 별도의 카메라 장착이 요구되지 않는 점에서 시스템 성능 개선을 위한 비용 추가가 효과적으로 절약될 수 있다. 그리고, 두 개의 카메라 영상을 처리하고 이를 통해 타겟 차량 사이의 거리를 추출해야 하는 기존의 스테레오 카메라를 사용하는 방법과 비교하여 영상 처리 속도면에서도 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따르면 먼저, 단계 S100에서 시스템이 작동되면 단계 S110에서 카메라(10)를 통해 촬영되는 전방 영상이 차선 추출부(12)로 입력된다. 그러면, 단계 S120에서 입력된 영상을 이용하여 현재 차량이 주행 중인 차선을 추출해 낸다.
그리면, 차량 검출부(13)에서는 단계 S130에서 전방 영상을 기초로 하여 차량의 전방에서 주행 중인 하나 이상의 차량에 대한 후미등을 검출해 낸다. 이때, 검출된 후미등에 대해 각 차량에 해당하게 후미등을 그룹화하게 된다. 그리고, 영상에 포함되는 다수의 프레임에 대해 검출된 후미등을 추적하여 전방 차량의 이동 방향을 확인해서, 그 전방 차량이 현재 주행 중인 차선 방향으로 향하는 경우 단계 S140에서 해당 차량의 방향 지시등을 검출하여 깜박임이 있는지를 확인한다. 차량의 후미등이나 방향 지시등의 경우 일정한 모양과 색깔을 지니고 있고, 특히 방향 지시등은 깜박이며 들어오기 때문에 카메라 영상을 통해 인식하기가 용이한 장점이 있다.
단계 S140에서 방향 지시등이 깜박이는 경우 단계 S150에서 해당 차량을 끼 어드는 차량(31)으로 검출하게 된다. 그러면 단계 S160에서 레이더 제어부(14)로 타겟 차량을 변경할 것을 알려 도 3에 도시된 바와 같이 타겟 차량을 기존 전방 차량(30)에서 차량 검출부(13)에서 검출된 끼어드는 차량(31)으로 변경하여 설정하도록 한다. 그리고, 단계 S170에서 적응적 순항 시스템의 동작에 따라 브레이크를 작동시키는 등과 같이 속도를 낮추도록 차량을 제어하여 새로 설정된 타겟 차량과의 거리가 일정 거리를 유지할 수 있도록 한다.
본 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 타켓 차량(30)에 대해 일정 거리를 유지하며 순항 중에 끼어드는 차량(31)을 검출해 내고 끼어드는 차량(31)이 동일 차선에 완전히 진입하기 이전에 미리 레이더(11)의 타겟 차량 설정을 변경하여 유연하게 대처할 수 있도록 한다. 예를 들어, LDWS에 사용되는 전방 카메라를 사용해서 양 옆 차선 위에 차량 방향 지시등이 켜지는 것을 인식하고 바로 그것에 대응해서 차량이 끼어들 수 있다는 것을 ACC 시스템에 알리고 브레이크 어느 정도 작동하도록 하여 끼어드는 차량이 있는 경우에도 앞 차와의 간격을 더 유연하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작 중 차선 추출 단계를 나타내는 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작 중 차선 추출 단계와 관련된 도면이다.
본 실시예에 따르면, 차선 추출부는, 단계 S500에서 차선 색, 예를 들어 흰색과 자동 임계 설정에 기초하는 차선 후보군을 검출한다. 예를 들어, 카메라를 통해 획득한 영상에서 잡음을 제거하고 검색 영역을 추적하고 좁히는 전처리를 실시 후 에지를 검출한다. 그리고, 평균필터 및 가변 지정된 임계값을 이용하여 도로 폭 및 차선 에지 강도를 검사하여 차선 후보군 검출할 수 있다.
그리고, 단계 S510에서 차선 후보군이 검출된 영상에서 직선 성분 검출한다. 이때, 호프(Hough) 변환을 적용할 수 있다. 호프 변환은 영상 전 영역에 걸친 패턴 추출에 이용되는 것으로 산재해있는 패턴, 구멍이 있는 패턴, 잡음이 있는 패턴 등을 포함하는 영상에서 사용될 수 있다. 기본 개념은 직선, 다항식, 원과 같이 적절한 조건 공간에서 조건식으로 표현될 수 있는 곡선을 찾는 것이다. 직선, 고정 길이의 반지름을 갖는 원, 상수 C를 갖는 2차원 함수 등은 모두 2차원 공간에서 표현될 수 있다.
단계 S510에서 영상에서 직선을 추출하는 예를 살펴보면 다음과 같다. 일반적인 형태의 직선의 방정식, y = ax + b, 형식은 기울기가 무한대가 될 수 있기때문에 ρ = xcosθ + ysinθ 형식의 직선의 방정식을 사용한다. ρ는 원점에서 직선까지의 법선거리를 나타내며, θ는 각도를 나타낸다. (x, y) 좌표평면에서 표시되는 동일 직선 상의 좌표 값들은 (ρ, θ) 좌표 평면에서는 서로 다른 곡선으로 표시된다. 이 공간에서 각 곡선의 교차점이 (ρ, θ) 값을 결정짓게 되며 이 인하여 직선을 구할 수 있게 된다.
그리고, 단계 S520에서 각종 차선을 특정할 수 있도록 설정된 제약 조건을 통해 차선 여부를 판단하여 도 6에 도시된 바와 같이 차선(60)을 검출하고, 이후 연속 촬영되는 영상의 각 프레임에서 단계 S530에서 검출된 차선(60)의 위치 추적할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작 중 차량 검출 단계를 나타내는 흐름도이고, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작 중 차량 검출 단계와 관련된 도면이다.
본 실시예에 따르면, 차량 검출부는, 단계 S700에서 차량 검출부는, 차량의 후미등으로 하나 이상의 선행 차량을 검출한다. 도 8에 나타난 바와 같이 선행 차량의 후미등(80, 81)은 항상 붉은 색으로 RGB 영상에서 R 값을 강화하여 붉은 부분(82, 83)만 추출해 낼 수 있다. 그리고, 추출된 붉은 부분에 대해 차량별로 그룹화시킬 수 있다.
그리고, 단계 S710에서 단계 S700에서 추출된 후미등의 이동을 추적하여 해당 차량의 이동 방향을 검토한다. 이때 광 흐름(Opticla Flow)과 칼만 필터(Kalman filter)를 이용하여 후미등의 이동을 추적하여 해당 차량의 이동 방향을 확인할 수 있다.
광 흐름은 사람의 눈이나 카메라와 같은 관찰자와 화면 사이의 상대적인 이동에 의해 시각적 영상 상에 사물, 표면 및 선 등의 명확한 이동 패턴을 의미한다. 이동 검출, 사물 분할, 이동 보상 인코딩 및 스테레오 과 같은 광 흐름 기술은 이러한 사물, 표면 및 선 등의 이동을 이용할 수 있다. 그리고, 칼만 필터는 효율적인 무한 임펄스 응답 필터로서 동적 시스템의 상태를 추정하는데 완료되지 않고 오차 관측값을 이용한다. 지속적으로 갱신되는 정보가 있다고 하면, 이 정보는 좌표 체계에서 속도를 갖고 그 위치에 대해서 주기적으로 관측하고, 각각 오차를 포함하고 있다고 가정하여 이 필터를 적용할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, (t-1) 시간에 해당하는 프레임에는 차량의 후미등이 a 위치(90)에서 검출되었고, (t) 시간에 해당하는 프레임에는 차량의 후미등이 b 위치(91)에서 검출되었다. 이를 비교하면 화면의 차량의 이동 방향은 화면의 오른쪽 방향임을 확인할 수 있다.
그러면, 단계 S720에서 상기 차량 검출부는, 검출된 후미등의 이동 방향이 주행 중인 차선 쪽으로 향하는 경우 해당 후미등의 부근에서 차량의 방향 지시등을 검출한다. 후미등과 방향 지시등은 보통 각각 붉은 색, 노란 색으로 구현되므로 이 둘은 색으로 구분할 수 있다. 그리고, 일반적으로 차량이 차선을 변경하기 전에는 방향 지시등 키게 되므로 단계 S730에서 검출된 방향 지시등이 점등 상태에 있는지, 즉 깜박이는지 확인한다.
도 10에 도시된 바와 같이 (t-1) 시간에 해당하는 프레임에는 차량의 방향 지시등이 검출되지 않았고, (t) 시간에 해당하는 프레임에는 차량의 방향 지시등이 검출되었다. 이와 같은 빛의 변화가 반복적으로 이루어지면 방향 지시등이 점등 상태인 것으로 인식하고 해당 차량이 끼어들 수 있음을 인식하게 된다.
또는 단계 S720 및 단계 S730의 동작을 후미등 근처에서 빛의 밝기 변화가 생기는지 확인하는 방법으로 방향 지시등이 켜졌는지 확인하는 것을 대체할 수도 있을 것이다.
이렇게 끼어드는 차량을 검출하고 나면 상술한 바와 같이 검출된 끼어드는 차량에 관한 정보를 ACC 시스템의 레이더 제어부로 알려서 타켓 차량을 변경하도록 할 수 있다. 이때 차량 검출부에서 검출된 차량이 설정된 소정 거리 내에서 검출되 는 경우 레이더에 대한 타겟 차량 설정을 상기 차량 검출부에서 검출된 차량으로 변경하도록 할 수 있다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작 중 차선 추출 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작 중 차선 추출 단계와 관련된 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작 중 차량 검출 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 감응식 순항 제어 시스템의 동작 중 차량 검출 단계와 관련된 도면이다.
<도면의 주요구성에 대한 부호의 설명>
10: 카메라 11: 레이더
12: 차선 추출부 13: 차량 검출부
14: 레이더 제어부

Claims (6)

  1. 차량 전방을 촬영하는 카메라;
    타겟 차량의 속도 및 상기 타겟 차량과의 차간거리 데이터를 산출하는 레이더;
    상기 카메라 영상에서 주행 중인 차선을 추출하는 차선 추출부;
    상기 카메라 영상에서 차량의 후미등을 검출 및 추적하여 예측된 이동 방향이 상기 추출된 차선쪽으로 향하는 경우, 상기 차량의 방향 지시등에 깜박임이 있는지 확인하여 끼어드는 차량을 검출하는 차량 검출부; 및
    상기 레이더에 대한 타겟 차량 설정을 상기 차량 검출부에서 검출된 차량으로 변경하도록 제어하는 레이더 제어부
    를 포함하는, 감응식 순항 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차선 추출부는, 차선 색에 기초하는 차선 후보군 검출, 직선 성분 검출, 차선 판단 및 차선 위치 추적을 통해 차선을 추출하는 것을 특징으로 하는, 감응식 순항 제어 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량 검출부는, 상기 카메라 영상에서 후미등 색값을 강화하여 상기 후 미등을 검출하고, 광 흐름과 칼만 필터를 이용하여 상기 검출된 후미등의 위치 변화값에 따라 차량의 이동 방향을 예측하는 것을 특징으로 하는, 감응식 순항 제어 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량 검출부는, 방향 지시등 색 및 상기 후미등 근처의 밝기 변화 중 하나를 이용하여 상기 방향 지시등을 검출하는 것을 특징으로 하는, 감응식 순항 제어 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량 검출부에서 검출된 차량이 설정된 소정 거리 내에서 검출되는 경우 상기 레이더에 대한 타겟 차량 설정을 상기 차량 검출부에서 검출된 차량으로 변경하는 것을 특징으로 하는, 감응식 순항 제어 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라는, 차선 이탈 경보 시스템(LDWS: Lane Departure Warning System)에 사용되는 카메라인 것을 특징으로 하는, 감응식 순항 제어 시스템.
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