KR20120098292A - 차선 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차선의 검출영역을 줄여 검색량과 계산 시간을 감소시킴으로써 정방향의 차선 검출 성능을 개선한 차선 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 차선 인식 시스템의 차선 검출 방법으로서, a) 차선 인식 시스템이 카메라를 통해 촬영한 화면으로부터 임의의 한쪽 차선 정보를 검출하면, 상기 검출된 차선 정보로부터 기울기 정보를 검출하는 단계; b) 상기 차선 인식 시스템이 상기 검출된 차선의 기울기 정보에 근거한 기울기 표시선을 상기 촬영된 화면에 표시하는 단계; c) 상기 차선 인식 시스템이 상기 표시된 기울기 표시선과 일정한 각도로 교차하는 검색 표시선을 상기 기울기 표시선에 일정한 간격으로 설정하는 단계; 및 d) 상기 차선 인식 시스템이 상기 설정된 검색 표시선을 중심으로 일정 범위의 검색 영역을 순차적으로 검색하여 차선을 검출하는 단계를 포함한다. 따라서 차선의 검출영역을 감소시켜 검색량과 계산 시간을 감소시켜 차량의 주행 방향에 존재하는 정방향의 차선 검출 성능을 개선할 수 있는 장점이 있다.

Description

차선 검출 방법{METHOD FOR DETECTING TRAFFIC LANE}

본 발명은 차선 검출 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 차선의 검출영역을 줄여 검색량과 계산 시간을 감소시킴으로써 정방향의 차선 검출 성능을 개선한 차선 검출 방법에 관한 것이다.

최근 생산되는 자동차에는 안전운행을 위한 다양한 시스템이 적용되거나 적용을 위한 개발이 진행되고 있는데 그중 하나가 운전자의 부주의로 자동차가 차선을 이탈하게 되었을 경우에 이를 운전자에게 경고하는 차선 이탈 경보 장치이다.

이러한 차선 이탈 경보 시스템의 종류로는 인사이드 미러(룸미러) 근처에 위치한 카메라를 이용한 방식과 트렁크에 위치한 후방 카메라를 이용한 방식, 그리고 차량 하부에 설치된 광센서를 이용한 차선검출 방식 등이 있고, 현재 개발되고 있는 차선이탈 경보 시스템은 인사이드 미러 근처에 위치한 카메라를 이용한 방식이 대부분이다.

도 1은 카메라를 이용한 일반적인 차선 인식 시스템의 구성을 나타낸 블록도로서, 카메라(10)와 차선 인식부(20)와 출력부(30)를 포함하여 구성된다.

카메라(10)는 CCD 타입 또는 CMOS 타입 중 어느 하나의 촬영 이미지 소자로 이루어지고, 주로 룸미러에 설치되어 주행 영상을 획득한다.

차선 인식부(20)는 카메라(10)가 획득한 영상을 그레이 영상으로 변환하는 전처리 과정을 수행하고, 그 전처리된 영상으로부터 차선을 인식한다.

출력부(30)는 차선 인식부(20)에서 인식된 차선이 화면을 통해 표시되도록 하고 차선의 이탈 여부가 화면 또는 음성 등을 통해 출력되도록 한다.

일반적인 차선 인식과정에서는 카메라(10)로부터 획득한 영상 화면을 차선 인식부(20)에서 그레이 영상으로 변환하는 전처리 과정을 수행한 후 차선 검출 과정과 차선 추적 과정을 수행하고, 그 결과 검출된 차선 정보가 출력부(30)를 통해 출력된다.

국내외에서 차선 인식과 관련하여 많은 연구들이 진행되고 있으며, 차선 인식에 대한 대표적인 방법은 허프 변환을 이용하는 방법, 히스토그램(Histogram)을 이용하는 방법, 에지(Edge) 연결 정보를 이용하는 방법 등이 있다.

허프 변환을 이용하는 차선인식 방법은 보편적인 차선검출 방법인데 일반적으로 컴퓨터비전 및 영상처리 분야에서 사용되는 허프 변환은 영상에 존재하는 다항식으로 모델링 가능한 물체를 찾아내는 방법으로서 흐릿한 영상에도 우수한 결과를 얻을 수 있으며 잡음에 강인한 특성을 갖는다.

이와 같은 허프 변환을 이용하여 직선을 찾아내는 방식을 활용한 차선인식 알고리즘은 먼저 도로를 촬영한 영상 화면에서 차선이 도로 영역과는 확연히 구분되는 명암도 값을 가진다는 점을 기초로 평균값을 이용한 반복적인 이진화를 수행한다.

이진화 영상에서 차선을 검출하기 위해 소벨(Sobel) 연산자를 이용한 에지를 추출하고 허프 변환 계산량의 간소화를 위해 세선화(thinning)를 수행한 다음, 허프 변환을 통하여 픽셀 도메인을 파라미터 도메인으로 변환함으로써, 차선이 존재하는 좌표 근처에 여러 개의 직선 후보점들이 산출된다.

여기서, 누적된 직선 후보점들의 픽셀들을 합산하여 그 중 최대값을 검출함으로써, 픽셀 도메인 상에 존재하는 하나의 직선을 선택하여 차선으로 인식한다.

그러나 허프 변환을 이용한 차선검출은 다른 방법들에 비해 간단하지만, 픽셀 도메인에 존재하는 직선상의 각 픽셀에 대해 파라미터 평면에 각각의 궤적을 그리는 과정으로 인하여 처리 대상 픽셀 수가 증가하여 데이터 처리량의 증가와 함께 처리시간이 증가한다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 차선 인식이나 이탈 검출 방법들은 화면에서 2개의 차선을 검출하기 위하여 많은 영역을 검색하므로 차선 인식과정에서 많은 양의 데이터 처리와 처리시간이 필요한 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차선의 검출영역을 줄여 검색량과 계산 시간을 감소시킴으로써 정방향의 차선 검출 성능을 개선한 차선 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차선 인식 시스템의 차선 검출 방법으로서,

a) 차선 인식 시스템이 카메라를 통해 촬영한 화면으로부터 임의의 한쪽 차선 정보를 검출하면, 상기 검출된 차선 정보로부터 기울기 정보를 검출하는 단계; b) 상기 차선 인식 시스템이 상기 검출된 차선의 기울기 정보에 근거한 기울기 표시선을 상기 촬영된 화면에 표시하는 단계; c) 상기 차선 인식 시스템이 상기 표시된 기울기 표시선과 일정한 각도로 교차하는 검색 표시선을 상기 기울기 표시선에 일정한 간격으로 설정하는 단계; 및 d) 상기 차선 인식 시스템이 상기 설정된 검색 표시선을 중심으로 일정 범위의 검색 영역을 순차적으로 검색하여 차선을 검출하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 d)단계의 차선 검출단계는 d-1) 상기 촬영된 화면상에서 관심 영역을 검출하는 단계; d-2) 상기 관심 영역을 m×n으로 배열된 셀로 구분하는 단계; d-3) 상기 구분된 각 셀의 밝기와 임의의 비교 대상 n열의 평균 밝기를 비교하고 그 결과에 따라 차선 후보 영역을 검출하는 단계; 및 d-4) 상기 검출된 차선 후보 영역에서 차선을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 d-2)단계는 상기 m×n으로 배열된 관심 영역의 화면을 좌우로 분할하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 d-3)단계는 상기 셀의 밝기와 임의의 비교 대상 n열의 평균 밝기를 비교한 비교 결과, 셀의 밝기가 평균 밝기보다 큰 값이면 차선 후보 영역으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차선의 검출영역을 감소시켜 검색량과 계산 시간을 감소시켜 차량의 주행 방향에 존재하는 정방향의 차선 검출 성능을 개선할 수 있는 장점이 있다.

도 1 은 일반적인 차선 인식 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도 2 는 본 발명에 따른 차선 검출 과정을 나타낸 흐름도.
도 3 은 도 2에 따른 차선 검출 과정을 나타낸 예시도.
도 4 는 도 2에 따른 차선 검출 과정에서 차선 인식 과정을 나타낸 흐름도.
도 5 는 도 4에 따른 차선 인식 과정을 나타낸 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차선 검출 과정의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차선 검출 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 도 2에 따른 차선 검출 과정을 나타낸 예시도이며, 도 4는 도 2에 따른 차선 검출 과정에서 차선 인식 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 도 4에 따른 차선 인식 과정을 나타낸 예시도이다.

본 발명에 따른 차선 검출 방법은 차선 인식부(20, 도 1 참조)가 카메라(10, 도 1 참조)를 통해 검출한 화면(100)에서 차선을 검출하는 차선 인식 시스템에 설치되어 정방향의 차선 검출에 필요한 검색 영역을 감소시켜 검색 시간 및 연산 시간이 감소되도록 하여 차선 검출 성능을 개선할 수 있도록 임의의 한쪽 차선이 검출(S100)되면, 검출된 차선의 기울기와 교차하는 가상의 검색 표시선을 중심으로 일정 범위의 검색 영역을 설정하여 차선을 검출하는 과정(S110 내지 S130)을 포함한다.

상기 임의의 한쪽 차선 정보를 인식하여 검출(S100)하는 단계는 차량의 중앙에 위치된 카메라가 차량의 전방에 대한 영상 화면(100)을 촬영하면, 그 촬영된 영상 화면(100)을 그레이 화면으로 변환하여 전처리한 다음 공지된 차선 모델링 프로그램 등을 통해 차선이 존재할 확률이 높은 지평선(110) 이하의 관심 영역을 추출한 다음 그 추출된 관심 영역에 대하여 좌측과 우측으로 분할한다.

상기 관심 영역은 연산량을 감소시키기 위하여 검색 영역을 축소시킨 것으로서, 영상 화면(100)을 촬영하는 카메라의 설치 각도 및 시야각에 따라 촬영된 영상 화면내에서 차선이 존재할 가능이 있는 영역이다.

또한, 상기 좌우로 분할된 관심 영역에서 차선(120, 120')은 각각 양의 기울기와, 음의 기울기를 대칭적으로 가지는데, 영상의 중심을 기준으로 분할을 하게 되면, 예를 들면 음의 기울기를 가지는 차선(120')은 왼쪽 차선, 양의 기울기(θ)를 가지는 차선(120)은 오른쪽 차선으로 나타나게 된다.

이와 같이 분할된 어느 하나의 영상에서 차선(120)을 검출하고, 본 실시예에서는 임의의 한쪽 차선을 우측 차선(120)으로 한다.

상기 차선 검출은 화면의 좌표에서 X축 방향과 Y축 방향의 각 셀의 밝기차이를 이용하여 영상에서 경계를 이루는 부분을 찾아내는 에지(Edge) 필터 방법이나, 명암의 평균값을 이용하여 주변 명암과의 대비를 통해 밝은 차선이 더욱 두드러지도록 나타내어 차선을 검출하는 차선 강조 필터 등을 사용할 수도 있으며, 후술되는 차선 검출과정을 통해 검출할 수도 있다.

상기 S100단계에서 차선(120)이 검출되면 상기 차선 인식 시스템은 상기 검출된 차선 정보로부터 기울기(θ) 정보를 검출하고, 상기 검출된 차선의 기울기 정보에 근거하여 화면(100)에 설정된 지평선(110) 이상의 영역에 상기 차선의 기울기 방향으로 가상의 기울기 표시선(130)을 설정(S110)한다.

상기 S110단계의 기울기 표시선(130)이 설정되면, 상기 차선 인식 시스템은 검색 영역(140)을 설정하기 위하여 상기 기울기 표시선(130)과 일정한 각도로 교차하는 음의 기울기 정보를 갖는 가상의 검색 표시선(150)을 일정한 간격으로 다수 설정(S120)한다.

상기 음의 기울기 정보는 상기 S110단계에서 검출된 기울기(θ)의 대칭된 기울기이고, 상기 검색 영역(140)은 가상의 검색 표시선(150)을 중심으로 일정범위의 셀을 포함한다.

상기 S120단계의 검색 표시선(150)이 설정되면 상기 차선 인식 시스템은 상기 설정된 검색 표시선(150)을 중심으로 일정 범위의 셀을 포함한 검색 영역(140)을 지평선(110) 이상의 검색 영역(140)부터 순차적으로 검색하여 차선(120')을 검출(S130)한다.

상기 S130단계의 차선(120') 검출은 화면(100)에서 지평선(110) 이하의 관심 영역을 검출(S200)하고, 상기 검출된 관심 영역을 m×n으로 배열된 셀로 구분(S210)한다.

이때, 상기 m×n으로 배열된 관심 영역의 화면은 좌우로 분할하여 검색이 필요없는 불필요한 관심 영역(예를 들면, 이미 검출된 차선이 포함된 영역)에 대한 연산 처리를 배제할 수 있도록 한다.

상기 S210단계를 수행한 후 상기 구분된 각 셀의 밝기와 임의의 비교 대상인 제 n 열의 평균 밝기를 비교하고 그 결과에 따라 차선 후보 영역(141 및 142)을 검출(S220)한다.

즉 차선 영역의 셀과 도로 영역의 셀은 분명하게 구분되는 밝기가 있으므로 평균값을 이용하여 차선을 검출할 수 있고, 상기 비교 결과, 비교 대상 셀의 밝기가 평균 밝기보다 큰 값이면 차선이 있는 검색 후보 영역(141)으로 정하고, 상기 비교 대상 셀의 밝기가 평균 밝기보다 작은 값이면 차선이 없는 검색 후보 영역(142)으로 정한다.

상기 S220단계를 수행한 후 차선 인식 시스템은 차선이 있는 후보 영역(141)에서 차선(120')의 검출(S230)을 수행한다.

따라서 전체 화면(100)을 검색하여 차선을 검출하는 것보다 검색시간을 월등히 감소시킬 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 카메라 20 : 차선 검출부
30 : 출력부 100 : 화면
110 : 지평선 120 : 차선
120' : 검출 대상 차선 130 : 기울기 표시선
140 : 검색 영역 141 : 차선이 있는 검색 후보 영역
142 : 차선이 없는 검색 후보 영역 150 : 검색 표시선

Claims (4)

1. 차선 인식 시스템의 차선 검출 방법으로서,
   a) 차선 인식 시스템이 카메라를 통해 촬영한 화면으로부터 임의의 한쪽 차선 정보를 검출하면, 상기 검출된 차선 정보로부터 기울기 정보를 검출하는 단계;
   b) 상기 차선 인식 시스템이 상기 검출된 차선의 기울기 정보에 근거한 기울기 표시선을 상기 촬영된 화면에 표시하는 단계;
   c) 상기 차선 인식 시스템이 상기 표시된 기울기 표시선과 일정한 각도로 교차하는 검색 표시선을 상기 기울기 표시선에 일정한 간격으로 설정하는 단계; 및
   d) 상기 차선 인식 시스템이 상기 설정된 검색 표시선을 중심으로 일정 범위의 검색 영역을 순차적으로 검색하여 차선을 검출하는 단계를 포함하는 차선 검출 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 d)단계의 차선 검출단계는
   d-1) 상기 촬영된 화면상에서 관심 영역을 검출하는 단계;
   d-2) 상기 관심 영역을 m×n으로 배열된 셀로 구분하는 단계;
   d-3) 상기 구분된 각 셀의 밝기와 임의의 비교 대상 n열의 평균 밝기를 비교하고 그 결과에 따라 차선 후보 영역을 검출하는 단계; 및
   d-4) 상기 검출된 차선 후보 영역에서 차선을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 d-2)단계는 상기 m×n으로 배열된 관심 영역의 화면을 좌우로 분할하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 d-3)단계의 비교 결과, 셀의 밝기가 평균 밝기보다 큰 값이면 차선 후보 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차선 검출 방법.

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