KR20130128555A

KR20130128555A - 다중 차선에 대한 차선 선택장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20130128555A
Application number: KR1020120052357A
Authority: KR
Inventors: 신성효
Original assignee: (주)베라시스
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2013-11-27

Abstract

본 발명은 차량의 차선 이탈 경보시스템에 관한 것으로 특히, 두 차선 이상으로 구성되는 다중차선에서 차량과 가까운 안쪽 차선을 현재 프레임의 차선으로 선택하도록 함으로써, 차선 이탈 경보시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 해 주는 다중차선에 대한 차선 선택장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다중차선에 대한 차선 선택장치 및 그 방법은 차량에 설치된 카메라로부터 제공되는 촬영영상에서 탑햇 필터를 이용하여 차선 정보를 추출하는 차선정보 추출수단과, 상기 촬영영상에서 차선을 포함하는 관심영역을 설정하는 관심영역 설정수단, 상기 관심영역 설정수단에서 설정된 관심영역내에 존재하는 차선정보를 근거로 허프변환을 통해 추출된 직선성분 중 하나를 후보차선으로 확정하는 후보차선 검출수단, 상기 후보차선 검출수단에서 검출된 현재 프레임에 대한 후보차선의 차선폭을 산출함과 더불어, 산출된 후보차선에 대한 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭의 변화가 일정 횟수 이상 반복되는 경우 현재 차선을 다중차선으로 판단하여 다중차선 상태표시정보와 차선폭이 좁은 프레임의 차선정보를 포함하는 다중차선정보를 차선 확정수단으로 제공하는 다중차선 판단수단 및, 상기 후보차선 검출수단으로부터 인가되는 현재 프레임의 후보차선을 현재 프레임에 대한 차선으로 확정하되, 상기 다중차선 판단수단으로부터 다중차선정보가 인가되는 경우에는 다중차선정보에 포함된 차선정보를 현재 프레임의 차선으로 확정하는 차선 확정수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

다중 차선에 대한 차선 선택장치 및 그 방법{Apparatus and method for selecting traffic lane for multi traffic lane}

본 발명은 차량의 차선 이탈 경보시스템에 관한 것으로 특히, 두 차선 이상으로 구성되는 다중차선에서 차량과 가까운 안쪽 차선을 현재 프레임의 차선으로 선택하도록 함으로써, 차선 이탈 경보시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 해 주는 다중차선에 대한 차선 선택장치 및 그 방법에 관한 것이다.

차선 이탈 경보시스템은 카메라를 통해 촬영된 영상정보를 이용하여 해당 차량의 차선 이탈여부를 판단하고, 차량이 차선으로부터 이탈되었다고 판단되는 경우 소정의 경보처리를 수행하도록 구성된다.

여기서, 상기 차선은 일반적으로 도로 중앙에 노랑색으로 표시되는 중앙선과, 이 중앙선의 좌측과 우측에 각각 형성되는 흰색차선으로 구성된다.

또한, 차선의 종류에는 점선과 실선으로 구성되는 이중 차선 이상의 다중차선이 존재한다. 예컨대, 다중차선은 도1에 도시된 바와 같이 좌측차선(LL)은 하나의 실선으로 구성되고, 우측차선(RL)은 점선(RL₁)과 실선(RL₂)로 구성될 수 있다.

그런데, 종래 차선 이탈 경보시스템은 도1에 도시된 바와 같은 점선과 실선이 존재하는 다중 차선의 도로에서 점선(RL₁)이 존재하는 구간에서는 점선부분(RL₁)을 차선으로 검출하고, 점선부분(RL₁)이 존재하지 않는 구간에서는 실선부분(RL₂)을 차선으로 검출하게 된다.

즉, 차선 이탈 판단의 기준이 되는 차선을 검출함에 있어서 상기한 다중차선은 점선 차선을 검출하는 경우와 실선 차선을 검출하는 경우 반복적으로 차선이 변화하게 된다.

따라서, 다중차선의 경우 차선 이탈의 판단기준이 반복적으로 바뀌게 되므로 이에 따른 연산처리가 늦어지게 됨은 물론, 일정 거리 이상 도로에 대해 다중차선이 존재하는 경우 결국 차선 이탈 경보시스템은 차선 이탈 판단처리에 오동작을 유발하게 되는 문제가 있게 된다.

이에, 본 발명의 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 점선과 실선을 포함하는 다중차선 구간에서는 차량과 가까운 일정 차선폭의 차선을 유지할 수 있도록 함으로써, 차선 이탈 경보시스템에서 차선 변화에 따른 오동작을 방지할 수 있도록 해 주는 다중차선에 대한 차선 선택장치 및 그 방법을 제공함에 기술적 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 다중차선에 대한 차선 선택장치는 차량에 설치된 카메라로부터 제공되는 촬영영상에서 탑햇 필터를 이용하여 차선 정보를 추출하는 차선정보 추출수단과, 상기 촬영영상에서 차선을 포함하는 관심영역을 설정하는 관심영역 설정수단, 상기 관심영역 설정수단에서 설정된 관심영역내에 존재하는 차선정보를 근거로 허프변환을 통해 추출된 직선성분 중 하나를 후보차선으로 확정하는 후보차선 검출수단, 상기 후보차선 검출수단에서 검출된 현재 프레임에 대한 후보차선의 차선폭을 산출함과 더불어, 산출된 후보차선의 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭의 변화가 일정 횟수 이상 반복되는 경우 현재 차선을 다중차선으로 판단하여 다중차선 상태표시정보와 차선폭이 좁은 프레임의 차선정보를 포함하는 다중차선정보를 차선 확정수단으로 제공하는 다중차선 판단수단 및, 상기 후보차선 검출수단으로부터 인가되는 현재 프레임의 후보차선을 현재 프레임에 대한 차선으로 확정하되, 상기 다중차선 판단수단으로부터 다중차선정보가 인가되는 경우에는 다중차선정보에 포함된 차선정보를 현재 프레임의 차선으로 확정하는 차선 확정수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 다중차선에 대한 차선 선택방법은 차량에 설치된 카메라로부터 제공되는 촬영영상에서 탑햇 필터를 이용하여 차선 정보를 추출하는 제10 단계와, 상기 촬영영상에서 차선을 포함하는 관심영역을 설정하는 제20 단계, 상기 제20 단계에서 설정된 관심영역내에 존재하는 차선정보를 근거로 허프변환을 통해 추출된 직선성분 중 하나를 후보차선으로 확정하는 제30 단계, 상기 제30 단계에서 확정된 현재 프레임에 대한 후보차선의 차선폭을 산출함과 더불어, 산출된 후보차선의 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭을 비교하는 제40 단계, 상기 제40 단계에서 후보차선에 대한 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭의 변화가 일정 횟수 미만인 경우 상기 제30 단계에서 확정된 후보차선을 현재 프레임에 대한 차선으로 확정하는 제50 단계 및, 상기 제40 단계에서 후보차선에 대한 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭의 변화가 일정 횟수 이상 반복되는 경우 현재 차선을 다중차선으로 판단하여 차선폭이 좁은 프레임의 차선정보를 현재 프레임에 대한 차선으로 확정하는 제60 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 점선과 실선으로 구성되는 다중차선에 대해서는 차량의 중앙과 가까운 차선을 현재 차선으로 유지시키도록 함으로써, 차량 이탈 경보 시스템에서 검출된 차선의 반복되는 변화로 인해 오동작되는 문제를 해결할 수 있게 된다.

도1은 도로에 구성되는 다중 차선을 예시한 도면.
도2는 본 발명에 따른 다중차선에 대한 차선 선택장치의 구성을 도시한 도면.
도3은 도2에 도시된 관심영역 설정수단(200)의 관심영역 설정화면을 예시한 도면,
도4는 도2에 도시된 다중차선 판단수단(400)의 정보저장테이블을 예시한 도면.
도5는 도2에 도시된 차선 확정수단(500)의 결과영상을 종래 시스템의 결과영상과 비교 예시한 도면.
도6은 도2에 도시된 다중차선에 대한 차선 선택장치의 차선 선택방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 단, 이하에 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

도2는 본 발명에 따른 다중차선에 대한 차선 선택장치의 개념도이다.

도2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다중차선에 대한 차선 선택장치는 차선정보 추출수단(100)과, 관심영역 설정수단(200), 후보차선 검출수단(300), 다중차선 판단수단(400) 및, 차선 확정수단(500)을 포함하여 구성된다.

상기 차선정보 추출수단(100)은 탑햇 필터(Top-Hat Filter)를 이용하여 차량에 설치된 카메라(미도시)로부터 제공되는 영상에서 차선 정보를 추출한다. 상기 탑햇 필터는 영상에서 일정한 두께의 선을 하나의 선으로 검출하게 된다. 즉, 차선의 경우 일반적으로 국내는 약 15cm, 미국의 경우 약 10cm로 그려져 있는 바, 탑햇 필터를 통해 일정한 두께의 선을 하나의 선으로 검출함으로써 차선정보를 추출하게 된다. 또한, 차선을 통상 흰색 또는 노란색으로써 도로보다 밝은 색으로 되어 있으므로 그레이 레벨이 높은 부분을 검출함으로써 차선을 용이하게 추출할 수 있다.

상기 관심영역 처리수단(200)은 촬영영상에서 차선이 포함되도록 관심영역을 설정하고, 이 관심영역을 다수의 분할영상으로 분리한다. 즉, 관심영역 처리수단(200)은 도3에 도시된 바와 같이 촬영영상에서 지평선 이하의 도로영역에서 차선(L)이 포함되도록 관심영역(ROI)을 설정한다. 여기서, 상기 관심영역(ROI, Region Of Interest)은 차선(L)을 포함하는 사다리꼴 영역이 될 수 있다.

상기 후보차선 검출수단(300)은 상기 관심영역 설정수단(200)에서 설정된 관심영역내에서 상기 차선정보를 추출하고, 이 차선정보를 근거로 2차원 허프 변환(Hough Transform)을 이용하여 직선성분을 추출한다. 허프 변환의 개념은 어떤 데이터에 근사하는 함수를 구하기 위해 함수의 파라미터를 좌표계로 가지는 공간을 만들어 데이터를 누적하며, 최대값을 가지는 곳의 좌표를 구하여 원하는 파라미터를 찾는 것으로, 이는 공학에서 일반적으로 사용되는 공식이므로 자세한 설명은 생략한다.

또한, 후보차선 검출수단(300)은 허프변환을 통해 추출된 다수의 직선성분 중 후보차선을 확정한다. 즉, 후보차선 검출수단(300)은 추출된 직선 방정식에 의한 하나 이상의 직선들과 이전 프레임에서 확정된 차선을 비교하여 기울기의 차이가 가장 작은 것을 해당 프레임의 차선으로 확정한다. 또한, 상기 후보차선 검출수단(300)은 허프 변환에서 보팅 수가 가장 큰 선을 후보차선으로 확정하도록 실시할 수 있다.

상기 다중차선 판단수단(400)은 상기 후보차선 검출수단(300)에서 현재 프레임에 대해 검출된 후보차선의 차선폭을 산출함과 더불어, 산출된 후보차선에 대한 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭이 일정 레벨 이상 차이가 나는지를 확인한다. 또한, 상기 다중차선 판단수단(400)은 후보차선에 대한 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭의 비교결과에 따른 변화결과정보를 누적시켜, 누적된 차선폭 변화횟수가 일정 횟수 이상인 경우 현재 차선을 다중차선으로 판단한다. 또한, 상기 다중차선 판단수단(400)은 다중차선으로 판단되는 경우, 차선폭이 좁은 프레임의 차선정보와 다중차선상태를 표시하는 다중차선표시정보를 다중차선정보로서 상기 차선 확정수단(500)으로 제공한다. 또한, 상기 다중차선 판단수단(400)은 현재 차선이 다중차선 조건을 만족하지 않는 경우 일반차선 상태정보를 상기 차선 확정수단(500)으로 제공한다.

이때, 상기 다중차선 판단수단(400)은 도4에 도시된 바와 같이 프레임별 차선폭정보가 저장되는 차선폭정보 저장부(410)와, 상기 차선 확정수단(500)으로 제공되는 이전 프레임들에 대한 차선정보가 저장되는 차선정보 저장부(420), 다중차선 판단을 위한 기준 변화횟수정보가 저장되는 기준정보 저장부(430) 및, 차선폭의 변화누적횟수정보가 저장되는 변화누적정보 저장부(440)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 다중차선 판단수단(400)은 일정 이상 횟수 이상 차선폭의 변화가 발생되지 않는 경우, 상기 변화누적정보 저장부(440)를 클리어시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 다중차선 판단수단(400)은 일정 이상 횟수 이상 차선폭의 변화가 발생되지 않는 경우, 차선폭정보 저장부(410)와 차선정 보저장부(420)도 함께 클리어시키도록 구성될 수 있다.

한편, 도2에서 상기 차선 확정수단(500)은 상기 후보차선 검출수단(300)으로부터 제공되는 후보차선정보를 현재 프레임에 대한 차선으로 확정하되, 상기 다중차선 판단수단(400)으로부터 현재 차선에 대한 다중차선정보가 인가되면, 다중차선 판단수단(400)으로부터 인가되는 이전 프레임의 차선정보를 현재 프레임에 대한 차선으로 확정한다. 도4는 이중차선에 대한 검출결과 영상을 도시한 것으로, (A)는 종래 시스템의 차선 검출결과영상이고, (B)는 본 발명에 따른 다중차선에 대한 차선 선택장치가 적용된 경우의 차선 검출결과영상이다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이 (A)는 검출차선이 지그재그 형태로 나타는데 반하여 (B)는 일직선형태로 차선이 검출됨을 알 수 있다.

이어, 상기한 구성으로 된 다중차선에 대한 차선 선택장치의 차선 선택방법을 도6에 도시된 플로우챠트를 참조하여 설명한다.

먼저, 차선정보 추출수단(100)은 차량에 설치된 카메라(미도시)로부터 제공되는 촬영영상에서 탑햇 필터를 이용하여 차선정보를 추출한다(ST10).

차선정보 추출수단(100)에서 추출된 차선정보는 관심영역 처리수단(200)으로 제공되고, 관심영역 설정수단(200)은 카메라(미도시)로부터 제공되는 촬영영상에서 지평선을 기준으로 도로영역에서 사다리꼴 형상의 관심영역(ROI)을 설정한다(ST20).

이어, 후보차선 검출수단(300)은 현재 프레임의 관심영역에서 추출된 차선정보를 근거로 허프변환을 통해 다수의 직선성분을 추출하고, 추출된 직선성분 중 하나를 후보차선으로 확정한다(ST30). 이때, 상기 후보차선 검출수단(300)은 이전 프레임에서 확정된 차선정보를 근거로 가장 기울기 차가 적은 직선성분을 후보차선으로 설정할 수 있다.

또한, 상기 후보차선 검출수단(300)은 현재 프레임에 대한 차선정보를 다중차선 판단수단(400) 및 상기 차선 확정수단(500)으로 제공한다.

상기 다중차선 판단수단(400)은 상기 후보차선 검출수단(300)으로부터 제공되는 현재 프레임에 대한 후보차선정보를 근거로 해당 후보차선의 차선폭을 산출함과 더불어 이 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭을 비교한다(ST40).

상기 ST40 단계에서 상기 다중차선 판단수단(400)은 이전 프레임의 차선폭과 현재 프레임에 대한 후보차선의 차선폭의 차이가 일정 레벨 이상인지를 확인한다(ST50).

상기 ST50 단계에서 상기 다중차선 판단수단(400)은 이전 프레임의 차선폭과 현재 프레임에 대한 후보차선의 차선폭의 차이가 일정 레벨 미만이라고 판단되는 경우, 차선 확정수단(500)으로 일반차선 상태정보를 제공한다.

이때, 상기 차선 확정수단(500)은 다중차선 판단수단(400)으로부터 일반차선 상태정보가 인가되는 경우 상기 후보차선 검출수단(300)으로부터 제공되는 현재 프레임에 대한 후보차선을 현재 프레임에 대한 차선으로 확정한다(ST60).

한편, 상기 ST50 단계에서 상기 다중차선 판단수단(400)은 이전 프레임의 차선폭과 현재 프레임에 대한 후보차선의 차선폭의 차이가 일정 레벨 이상이라고 판단되는 경우, 차선폭 변화횟수정보를 누적시키도록 업데이트하고(ST70). 현재까지 누적된 차선폭 변화횟수가 기준 변화횟수 이상인지를 확인한다(ST80).

상기 ST80 단계에서 다중차선 판단수단(400)은 차선폭 변화횟수가 기준 변화횟수 미만이라고 판단되면, 차선 확정수단(500)으로 일반차선 상태정보를 제공하여 상기 차선확정수단(500)에서 현재 프레임에 대한 후보차선을 현재 프레임에 대한 차선으로 확정한다.

한편, 상기 ST80 단계에서 다중차선 판단수단(400)은 차선폭 변화횟수가 기준 변화횟수 이상이라고 판단되면, 차선 확정수단(500)으로 다중차선 상태정보를 제공한다. 이때, 상기 다중차선 상태정보는 다중차선 상태임을 알리는 상태표시정보와, 차선폭이 좁게 설정된 프레임의 차선정보를 포함하여 구성된다.

상기 차선 확정수단(500)은 다중차선 판단수단(400)으로부터 다중차선 상태정보가 인가되는 경우 상기 다중차선 판단수단(400)으로부터 제공되는 차선정보를 현재 프레임에 대한 차선으로 확정한다(ST90).

즉, 상기 실시예에 의하면 다중차선에 대해서는 차량의 중앙과 가까운 차선을 현재 차선으로 유지시키도록 함으로써, 검출된 차선의 반복되는 변화로 인해 차량 이탈 경보 시스템이 오동작하는 것을 방지할 수 있게 된다.

100 : 차선정보 추출수단, 200 : 관심영역 설정수단,
300 : 후보차선 검출수단, 400 : 다중차선 판단수단,
500 : 차선 확정수단.

Claims

차량에 설치된 카메라로부터 제공되는 촬영영상에서 탑햇 필터를 이용하여 차선 정보를 추출하는 차선정보 추출수단과,
상기 촬영영상에서 차선을 포함하는 관심영역을 설정하는 관심영역 설정수단,
상기 관심영역 설정수단에서 설정된 관심영역내에 존재하는 차선정보를 근거로 허프변환을 통해 추출된 직선성분 중 하나를 후보차선으로 확정하는 후보차선 검출수단,
상기 후보차선 검출수단에서 검출된 현재 프레임에 대한 후보차선의 차선폭을 산출함과 더불어, 산출된 후보차선에 대한 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭의 변화가 일정 횟수 이상 반복되는 경우 현재 차선을 다중차선으로 판단하여 다중차선 상태표시정보와 차선폭이 좁은 프레임의 차선정보를 포함하는 다중차선정보를 차선 확정수단으로 제공하는 다중차선 판단수단 및,
상기 후보차선 검출수단으로부터 인가되는 현재 프레임의 후보차선을 현재 프레임에 대한 차선으로 확정하되, 상기 다중차선 판단수단으로부터 다중차선정보가 인가되는 경우에는 다중차선정보에 포함된 차선정보를 현재 프레임의 차선으로 확정하는 차선 확정수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중차선에 대한 차선 선택장치.
제1항에 있어서,
상기 다중차선 판단수단은 현재 프레임에 대한 다중차선 판단결과 다중차선조건을 만족하지 못하는 경우 일반차선 상태정보를 상기 차선 확정수단으로 제공하고,
상기 차선 확정수단은 상기 다중차선 판단수단으로부터 일반차선 상태정보가 인가되는 경우 상기 후보차선 검출수단으로부터 제공되는 현재 프레임의 후보차선을 현재 프레임에 대한 차선으로 확정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중차선에 대한 차선 선택장치.
제1항에 있어서,
상기 다중차선 판단수단은 후보차선에 대한 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭이 변화되는 경우 그 변화횟수를 누적함과 더불어, 일정 횟수 이상 차선폭의 변화가 발생되지 않는 경우, 변화누적횟수를 클리어시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다중차선에 대한 차선 선택장치.
차량에 설치된 카메라로부터 제공되는 촬영영상에서 탑햇 필터를 이용하여 차선 정보를 추출하는 제10 단계와,
상기 촬영영상에서 차선을 포함하는 관심영역을 설정하는 제20 단계,
상기 제20 단계에서 설정된 관심영역내에 존재하는 차선정보를 근거로 허프변환을 통해 추출된 직선성분 중 하나를 후보차선으로 확정하는 제30 단계,
상기 제30 단계에서 확정된 현재 프레임에 대한 후보차선의 차선폭을 산출함과 더불어, 산출된 후보차선의 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭을 비교하는 제40 단계,
상기 제40 단계에서 후보차선에 대한 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭의 변화가 일정 횟수 미만인 경우 상기 제30 단계에서 확정된 후보차선을 현재 프레임에 대한 차선으로 확정하는 제50 단계 및,
상기 제40 단계에서 후보차선에 대한 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭의 변화가 일정 횟수 이상 반복되는 경우 현재 차선을 다중차선으로 판단하여 차선폭이 좁은 프레임의 차선정보를 현재 프레임에 대한 차선으로 확정하는 제60 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중차선에 대한 차선 선택방법.
제4항에 있어서,
상기 제40 단계는 후보차선에 대한 차선폭과 이전 프레임에서 확정된 차선의 차선폭의 비교결과에 따른 차선폭 변화횟수를 누적함과 더불어, 일정 횟수 이상 차선폭의 변화가 발생되지 않는 경우, 변화누적횟수를 클리어시키는 것을 특징으로 하는 다중차선에 대한 차선 선택방법.