KR20120069152A - 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치 및 그의 헤드라이트 제어 방법 - Google Patents

영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치 및 그의 헤드라이트 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 주변의 영상을 분석하여 안개 상황인 경우 헤드라이트를 점등시켜 안전한 운행을 돕는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치 및 그의 헤드라이트 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 차량의 주변 영상을 획득하는 영상 획득부; 및 상기 획득된 영상신호의 선분(edge)을 추출하고 추출된 선분을 이용하여 생성된 히스토그램에 기반하여 안개 상황인지 여부를 결정하고, 안개 상황인 경우 헤드라이트를 점등시키기 위한 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치를 제공한다.

Description

영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치 및 그의 헤드라이트 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING HEAD-LIGHT BY IMAGE ANALYSIS AND METHOD FOR CONTROLLING HEAD-LIGHT OF THE SAME}
본 발명은 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치 및 그의 헤드라이트 제어 방법에 관한 것으로, 특히 차량 주변의 영상을 분석하여 안개 상황인 경우 헤드라이트를 점등시켜 안전한 운행을 돕는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치 및 그의 헤드라이트 제어 방법에 관한 것이다.
헤드 라이트(head-light) 제어 장치는 운전자의 별도 조작 없이, 헤드라이트가 들어와야 하는 상황, 예를 들어 터널에 들어가거나 밤이어서 헤드라이트를 켜야 하는 상황이 되었을 때, 이를 인지하여 헤드라이트를 켜게 해주는 장치이다.
종래의 헤드라이트 제어 장치는 차량 전면에 부착된 조도 센서(illuminate sensor)를 이용하여 헤드라이트를 점등해야 하는 상황인지 아닌지를 결정하여 제어하는 구조를 가지고 있다.
이러한 헤드라이트 점등은 터널을 지나가거나 밤에 이루어지기 때문에 헤드라이트 신호로 안개 상황을 감지하기는 어렵다. 또한 비, 눈 등의 날씨는 차량의 와이퍼 동작 신호를 통해서 감지할 수 있지만, 안개 상황은 감지하기 쉽지 않다.
따라서, 안개 상황을 감지하지 못하고 안개 상황에 전방 카메라가 오작동되어, 안전 제어 장치, 예를 들면 차선 유지 장치, 차량 충돌 경고 장치, 보행자 보호 장치의 정상 작동이 불가능하여 안전 제어 장치에 대한 신뢰성을 저하시킬 수 있다.
특히 안전 제어 장치가 장착된 차량의 경우, 안개 상황을 감지하여 헤드라이트를 켜야 하는지 여부를 판단하여 운전자의 안전 운전을 협조하도록 헤드라이트의 점등을 제어할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 차량 주변의 영상을 분석하여 안개 상황인 경우 헤드라이트를 점등시켜 안전한 운행을 돕는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치 및 그의 헤드라이트 제어 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치는 차량의 주변 영상을 획득하는 영상 획득부; 및 상기 획득된 영상신호의 선분(edge)을 추출하고 추출된 선분을 이용하여 생성된 히스토그램에 기반하여 안개 상황인지 여부를 결정하고, 안개 상황인 경우 헤드라이트를 점등시키기 위한 제어를 수행하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 영상신호의 선분을 추출하는 추출부; 상기 추출된 선분의 각 픽셀별 밝기값을 분석하여 각 밝기값별로 픽셀 개수를 나타내는 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부; 상기 히스토그램에 기반하여 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 선정하는 선정부; 상기 선정된 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 미리 설정된 안개상황 판별조건과 비교하여 판별조건을 만족하는지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단결과, 상기 판별조건을 만족하지 않는 경우 헤드라이트를 점등시키기 위한 제어신호를 해당 헤드라이트에 제공하는 제공부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 추출부는 소벨(sobel) 마스크를 이용하여 상기 영상신호의 선분을 추출하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는 상기 판별조건을 만족하는 횟수를 카운트하는 카운트부를 더 포함하며, 상기 판단부는 상기 카운트된 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하는 경우 상기 판별조건을 만족하는 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 방법은 차량의 주변 영상을 획득하는 단계; 상기 획득된 영상신호의 선분(edge)을 추출하는 단계; 상기 추출된 선분을 이용하여 생성된 히스토그램에 기반하여 안개 상황인지 여부를 결정하는 단계; 및 안개 상황으로 결정된 경우 헤드라이트를 점등시키기 위한 제어를 수행하는 단계를 포함한다.
상기 결정하는 단계는 상기 추출된 선분의 각 픽셀별 밝기값을 분석하여 각 밝기값별로 픽셀 개수를 나타내는 히스토그램을 생성하는 단계; 상기 히스토그램에 기반하여 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 선정하는 단계; 및 상기 선정된 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 미리 설정된 안개 상황 판별조건과 비교하여 상기 판별조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 분석 통한 헤드라이트 제어 방법은 상기 판별조건을 만족하는 횟수를 카운트하는 단계를 더 포함하며, 상기 판단하는 단계는 상기 카운트된 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하는 경우 상기 판별조건을 만족하는 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면 차량 주변의 영상을 분석하여 안개 상황인 경우 헤드라이트를 점등시켜 안전한 운행에 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 안개 상황 판별조건을 만족하는 횟수를 카운트하여 카운트된 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하는 경우에 안개 상황으로 판단하여 헤드라이트를 점등시키도록 함으로써, 지속적으로 안개 상황이라고 판단된 경우에 안개 상황으로 인식하여 오작동을 줄일 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.
도 3은 영상 신호에서 선분의 추출을 위해 사용되는 소벨 마스크를 도시한 도면.
도 4는 안개 상황에서 획득된 영상 신호와 추출된 선분을 도시한 화면 예시도.
도 5는 도 4에서 추출된 선분에 대한 히스토그램을 도시한 도면.
도 6은 맑은 날씨 상황에서 획득된 영상 신호와 추출된 선분을 도시한 화면 예시도.
도 7은 도 6에서 추출된 선분에 대한 히스토그램을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치(1)는 차량의 주변 영상을 획득하고 획득된 영상 신호에 근거하여 안개 상황인지 여부를 판단하고 그 판단결과에 따라 헤드라이트의 점등을 결정하여 헤드라이트(13)를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치(1)는 크게 영상 획득부(11), 제어부(12), 및 헤드라이트(13)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 획득부(11)는 차량의 전방에 설치될 수 있는 카메라일 수 있다. 영상 획득부(11)는 제어부(12)의 제어에 따라 이득 또는 노출 정도를 조절할 수도 있다.
영상 획득부(11)는 차량의 주변 영상을 획득한다.
제어부(12)는 영상 획득부(11)를 통하여 획득된 영상 신호에 대한 선분(edge)을 추출하여 추출된 선분에 대한 히스토그램을 생성하고 생성된 히스토그램에 근거하여 선정된 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 안개 상황 판별조건과 비교하여 판별조건을 만족하는 경우 헤드라이트(13)를 점등시키기 위한 제어신호를 생성하여 헤드라이트(13)에 제공할 수 있다.
이러한 제어부(12)의 구성을 설명하면 제어부(12)는 추출부(121), 히스토그램 생성부(122), 선정부(123), 판단부(124), 제공부(125), 카운트부(126) 및 저장부(127)를 포함할 수 있다.
영상의 흐려짐의 정도를 측정하는 방법을 통하여 안개 상황을 분석할 수 있는데, 영상의 흐려짐의 정도는 영상의 선분 분석을 통해서 이루어질 수 있다.
추출부(121)는 영상 획득부(11)를 통하여 획득된 영상 신호 중에서 선분을 추출한다. 영상 신호에서의 선분 추출은 소벨 마스크(Sobel Mask)를 통해서 이루어질 수 있다. 소벨 마스크는 도 4의 (a) 및 (b)에 잘 도시되어 있다.
히스토그램 생성부(122)는 추출부(121)에 의해 추출된 선분에 대한 히스토그램을 생성한다. 히스토그램은 추출된 선분의 각 픽셀별 밝기값을 분석하여 각 밝기값별로 픽셀 개수를 나타낸 막대 그래프일 수 있다.
선정부(123)는 히스토그램에 기반하여 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 선정한다.
판단부(124)는 선정된 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 미리 설정된 안개상황 판별조건과 비교하여 판별 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 여기서 안개 상황 판별조건은 선분의 최대 밝기값이 미리 설정된 기준값 이하가 되고, 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 밝기값이 픽셀 개수의 최대 밝기값 이하인 조건일 수 있다. 이것을 수식으로 나타내면 다음의 수학식1과 같다.
Figure pat00001
여기서, max(E)는 선분의 최대 밝기값이고, Tmax는 기준값이고, H(th)는 픽셀개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값이고 T*maxH는 히스토그램에서의 픽셀개수의 최대 밝기값이다.
MF는 선분의 최대 밝기값과 기준값 이하이면 '1'이고 그렇지 않으면 '0'이 되는 값이고, NF는 픽셀개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 밝기값이 픽셀 개수의 최대 밝기값 이하이면 '1'이고 그렇지 않으면 '0'이 되는 것이다.
이와 같은 MF와 NF를 이용하여 계산된 CF값에 따라 안개상황인지를 판단할 수 있다. 예를 들면, MF가 '1'이고 NF가 '1'인 경우는 맑은 상황으로 분석하고 MF와 NF 또는 MF 와 NF 모두 '0'인 경우는 안개 상황으로 판단할 수 있다.
제공부(125)는 판단부(124)에 의해 판별조건을 만족하지 않는 경우, 즉 안개 상황인 경우 헤드라이트를 점등시키기 위한 제어신호를 생성하고 생성된 제어신호를 헤드라이트에 제공한다. 이때 헤드라이트는 제어부(12)와 전기적으로 연결 또는 통신 가능하게 연결될 수 있다.
나아가, 카운트부(126)는 판단부(124)에 의해 판별조건을 만족하지 않는 횟수를 카운트한다. 판단부(124)는 카운트된 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하는지 여부를 판단하여 초과하는 경우에 안개상황으로 판단할 수 있다. 따라서 한 프레임에서의 값이 아닌 일정 프레임이 지난 시점에서 지속적으로 안개 프레임이 발생한 경우에 안개 상황으로 인식하여 한두 프레임에서 발생하는 오작동을 줄일 수 있다.
저장부(127)는 안개상황 판별조건에 사용되는 기준값이 저장될 수 있고, 카운트된 횟수가 임시적으로 저장될 수 있다. 기준값은 도 5와 같은 히스토그램의 경우 2.5*104*0.25이고, 도 7과 같은 히스토그램의 경우 3*104*0.25일 수 있다. 나아가 저장부(127)는 획득된 영상 신호를 임시적으로 저장할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치의 제어 방법을 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이고, 도 3은 영상 신호에서 선분의 추출을 위해 사용되는 소벨 마스크를 도시한 도면이고, 도 4는 안개 상황에서 획득된 영상 신호와 추출된 선분을 도시한 화면 예시도이고, 도 5는 도 4에서 추출된 선분에 대한 히스토그램을 도시한 도면이고, 도 6은 맑은 날씨 상황에서 획득된 영상 신호와 추출된 선분을 도시한 화면 예시도이며, 도 7은 도 6에서 추출된 선분에 대한 히스토그램을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면 제어부(12)는 영상 획득부(11)를 통하여 획득된 영상 신호를 수신한다(S101). 수신된 영상 신호는 차량의 전방에 설치된 영상 획득부(11)를 통하여 차량의 전방 환경을 촬영한 영상일 수 있으며, 예를 들어 도 4의 (a)에 도시된 영상이거나, 도 6의 (a)에 도시된 영상일 수 있다.
다음 제어부(12)는 수신된 영상 신호에서 수직 및 수평 소벨 마스크를 이용하여 선분(edge)을 추출한다(S103). 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 도시된 영상에서 추출된 선분이 뚜렷하게 나타나지 않음을 확인할 수 있고, 반면 도 7의 (b)는 도 7의 (a)에 도시된 영상에서 추출된 선분이 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있다.
다음 제어부(12)는 추출된 선분에 대한 히스토그램을 생성한다(S105). 히스토그램은 각 밝기별 픽셀 개수를 나타낸 그래프로, 도 5는 도 4의 (b)에 도시된 선분에 대한 각 밝기별 픽셀 개수를 나타낸 히스토그램을 도시하고 있고, 도 7은 도 6의 (b)에 도시된 선분에 대한 각 밝기별 픽셀 개수를 나타낸 히스토그램을 도시하고 있다.
다음 제어부(12)는 히스토그램에 표시된 선분에 대한 각 밝기별 픽셀 개수를 이용하여 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 선정한다(S107). 도 5에서는 선분의 최대 밝기값이 '324'가 되며, 픽셀개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 값은 '12'가 됨을 알 수 있다. 반면, 도 7에서는 선분의 최대 밝기값이 '1209' 가 되며 픽셀개수가 설정된 일정 픽셀 이하가 되는 밝기 값은 '31'이 됨을 알 수 있다.
다음 제어부(12)는 선정된 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 미리 설정된 안개상황 판별조건과 비교하여 판별조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S109).
상기 S109 단계의 판단결과, 판별조건을 만족하는 경우 제어부(12)는 맑은 상황이거나 또는 헤드라이트의 점등을 필요로 하지 않는 상황으로 인식하여 본 실시예에서는 프로세스를 종료하는 것으로 설명한다. 판별 조건을 만족하는 경우는 도 6과 같은 맑은 상황에서 획득한 영상이 해당된다.
상기 S109 단계의 판단결과, 판별조건을 만족하지 않는 경우 제어부(12)는 카운트 횟수를 증가시킨다(S111). 이때, 카운트 횟수를 하나씩 증가시킬 수 있다.
다음 제어부(12)는 카운트된 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하는지 여부를 판단한다(S113).
상기 S113 단계의 판단결과, 카운트된 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하는 경우 제어부(12)는 안개 상황으로 인식하여 헤드라이트(13)를 점등시키도록 점등 제어신호를 헤드라이트(13)에 제공한다(S115).
상기 S113 단계의 판단결과, 카운트된 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하지 않는 경우 제어부(12)는 상술된 S101 단계로 프로세스를 이동하여 다음 프레임의 영상을 획득할 수 있다. 이에 따라, 한 프레임에서의 값이 아닌 일정 프레임이 지난 시점에서 지속적으로 안개 프레임이 발생한 경우에 안개 상황으로 인식하여 한두 프레임에서 발생하는 오작동을 줄일 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
11 : 영상 획득부 12 : 제어부
121 : 추출부 122 : 히스토그램 생성부
123 : 선정부 124 : 판단부
125 : 제공부 126 : 카운트부
127 : 저장부 13 : 헤드라이트

Claims (7)

  1. 차량의 주변 영상을 획득하는 영상 획득부; 및
    상기 획득된 영상신호의 선분(edge)을 추출하고 추출된 선분을 이용하여 생성된 히스토그램에 기반하여 안개 상황인지 여부를 결정하고, 안개 상황인 경우 헤드라이트를 점등시키기 위한 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 영상신호의 선분을 추출하는 추출부;
    상기 추출된 선분의 각 픽셀별 밝기값을 분석하여 각 밝기값별로 픽셀 개수를 나타내는 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성부;
    상기 히스토그램에 기반하여 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 선정하는 선정부;
    상기 선정된 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 미리 설정된 안개상황 판별조건과 비교하여 판별조건을 만족하는지 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부의 판단결과, 상기 판별조건을 만족하지 않는 경우 헤드라이트를 점등시키기 위한 제어신호를 해당 헤드라이트에 제공하는 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 추출부는 소벨(sobel) 마스크를 이용하여 상기 영상신호의 선분을 추출하는 것을 특징으로 하는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 판별조건을 만족하는 횟수를 카운트하는 카운트부를 더 포함하며,
    상기 판단부는 상기 카운트된 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하는 경우 상기 판별조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치.
  5. 차량의 주변 영상을 획득하는 단계;
    상기 획득된 영상신호의 선분(edge)을 추출하는 단계;
    상기 추출된 선분을 이용하여 생성된 히스토그램에 기반하여 안개 상황인지 여부를 결정하는 단계; 및
    안개 상황으로 결정된 경우 헤드라이트를 점등시키기 위한 제어를 수행하는 단계를 포함하는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 결정하는 단계는
    상기 추출된 선분의 각 픽셀별 밝기값을 분석하여 각 밝기값별로 픽셀 개수를 나타내는 히스토그램을 생성하는 단계;
    상기 히스토그램에 기반하여 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 선정하는 단계; 및
    상기 선정된 선분의 최대 밝기값과 픽셀 개수가 설정된 일정 픽셀 개수 이하가 되는 지점의 밝기값을 미리 설정된 안개 상황 판별조건과 비교하여 상기 판별조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 판별조건을 만족하는 횟수를 카운트하는 단계를 더 포함하며,
    상기 판단하는 단계는 상기 카운트된 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하는 경우 상기 판별조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 방법.
KR1020100130571A 2010-12-20 2010-12-20 영상 분석을 통한 헤드라이트 제어 장치 및 그의 헤드라이트 제어 방법 KR101176173B1 (ko)

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KR101426801B1 (ko) * 2013-03-14 2014-08-05 주식회사 만도 운전자 편의 장치 및 그의 제어 방법
CN116215424A (zh) * 2023-05-09 2023-06-06 江铃汽车股份有限公司 夜雨和雾天气安全驾驶控制方法、系统及存储介质

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