KR20140027479A - 차선 인식 장치 - Google Patents

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KR20140027479A
KR20140027479A KR1020147001431A KR20147001431A KR20140027479A KR 20140027479 A KR20140027479 A KR 20140027479A KR 1020147001431 A KR1020147001431 A KR 1020147001431A KR 20147001431 A KR20147001431 A KR 20147001431A KR 20140027479 A KR20140027479 A KR 20140027479A
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?스케 스즈키
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가부시키가이샤 덴소
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Abstract

차량상에 탑재된 차선 인식 장치는, 차량 전방의 도로를 포함하는 영역의 화상을 촬영하는 카메라와; 화상내의 휘도를 검출하는 휘도 검출 수단과; 휘도 검출 수단에 의해 검출된 휘도에 기초하여 화상들에서 도로의 차선 표시를 인식하는 차선 표시 인식 수단과; 차선 표시 인식 수단에 의해 인식된 차선의 위치가 저장되는 저장부와; 차선 표시 인식 수단이 차선 표시를 인식할 수 없는 경우에, 저장부에 저장된 차선 표시의 위치의 이력에 기초하여 가상 차선 표시를 설정하는 가상 차선 표시 설정 수단을 포함한다.

Description

차선 인식 장치{TRAFFIC LANE RECOGNITION APPARTUS}
본 발명은 도로상에 그려진 차선 표시(cruising lane marker)를 인식하는 차선 인식 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 차량 전방의 도로를 포함하는 영역의 화상을 촬영하여 그 화상내의 휘도의 변화에 기초하여 도로상의 차선 표시(백색 차선 표시)를 인식하는 차선 인식 장치는 알려져 있다(특허 문헌 1 참조). 차선 인식 장치는, 예를 들어, 차량이 차선으로부터 이탈할 것이라는 경고를 발생하는 차량 탑재 시스템에 이용될 수 있다. 다시 말해, 차선 인식 장치에 의해 인식되는 차선과 요 센서(yaw sensor)에 기초하여 예측된 차량의 주행 궤도는 분석될 수 있으며, 차선 이탈 위험이 판정될 수 있다.
[종래 기술 문헌]
[특허 문헌]
특허문헌 1: 일본등록특허번호 3606276
차선 표시는 터널등에서 낮은 콘트라스트이기 때문에, 차선 표시는 일부 경우에는 촬영된 화상으로부터 차선 표시가 인식될 수 없다. 또한, 터널내로의 출입에 수반되는 밝기의 급격한 변화 때문에, 차선 표시와 카메라에 의해 촬영된 화상내의 다른 영역간의 휘도 차이가 줄어들어서, 일부 경우에 차선 표시가 인식될 수 없다.
본 발명은 상술한 점에 비추어 이루어졌다. 본 발명의 목적은 차선 표시가 인식될 수 없는 경우에도 가상 차선 표시를 설정할 수 있는 차선 인식 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 차선 인식 장치는 차량 전방의 도로를 포함하는 영역의 화상을 촬영하고 그 화상에서 휘도를 검출한다. 그 다음, 검출된 휘도에 기초하여 화상내의 도로상의 차선 표시가 인식된다.
또한, 본 발명의 차선 인식 장치는 인식된 차선 표시의 위치를 저장하는 저장부를 포함하며, 차선 표시가 인식될 수 없으면, 저장부에 저장된 차선 표시의 위치에 기반하여 가상 차선 표시를 설정한다.
본 발명의 차선 인식 장치는, 촬영된 영상으로부터 차선 표시가 인식될 수 없는 경우에도, 과거에 저장된 차선 표시에 기초하여 가상 차선 표시를 설정할 수 있다. 그러므로, 차선 표시가 인식될 수 없는 경우에도, (차선 이탈의 위험을 판단하는 프로세스와 같은) 사전 설정된 프로세스가 가상 차선 표시를 이용하여 실행될 수 있다.
본 발명의 차선 인식 장치는, 예를 들어, 차량이 터널 안에 있음을 검출하는 터널 검출 수단을 포함하며, 차량이 터널 검출 수단에 의해 터널내에 있는 것으로 검출되는 조건하에서 가상 차선 표시를 설정할 수 있다.
터널내의 차선 표시가 낮은 콘트라스트를 가지며, 터널로의 출입에 수반되는 밝기의 급격한 변화로 인해 카메라등에 의해 촬영된 화상으로부터 차선 표시가 인식될 수 없다 하더라도, 본 발명의 차선 인식 장치에 따르면, 터널안에서도 가상 차선 표시가 설정될 수 있으며, 가상 차선 표시를 이용하여 여러 프로세스(예를 들어, 차선 이탈 위험의 판단)가 실행될 수 있다.
또한, 터널내에서는 차선폭의 변경 및 도로의 분기/합류가 거의 없기 때문에, 과거에 저장된 차선 표시에 기초하여 가상 차선 표시가 설정되는 경우에도, 가상 차선 표시는 실제로 존재하는 차선 표시로부터 크게 벗어나지 않는다.
차선 인식 장치는, 예를 들어, 차량이 터널내에 있지 않은 경우, 또는 차량이 터널내에 있는지 불명확한 경우에 가상 차선 표시를 설정하지 않도록 하는 것이 가능하다.
예를 들어, 도로상의 하나의 차선 표시가 인식되면, 본 발명의 차선 인식 장치는 그 인식된 차선 표시로부터, 저장부에 저장된 한쌍의 차선 표시(도로의 좌우 측상의 차선 표시들)들간의 간격 I 만큼 이격된 위치에 가상 차선 표시를 설정할 수 있다. 또한, 예를 들어, 도로 양측상의 차선 표시를 인식할 수 없으면, 차선 인식 장치는 저장부에 저장된 한 쌍의 차선 표시들간의 간격 I인 그들간의 간격을 가진 한 쌍의 가상 차선 표시를 설정할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 차선 인식 장치는, 도로 좌우측 중 어느 한 측의 차선 표시를 인식하는 경우 및 도로 양측의 차선 표시를 인식하지 못하는 경우에 가상 차선 표시를 적절하게 설정할 수 있다.
도로 양측 상의 차선 표시를 인식할 수 없고, 한 쌍의 가상 차선 표시가 설정되면, 한 쌍의 가상 차선 표시의 위치는, 예를 들어, 저장부에 저장된 한 쌍의 차선 표시의 위치와 동일할 수 있다.
또한, 본 발명의 차선 인식 장치는, 예를 들어, 차량 좌/우 방향으로의 이동량을 검출하는 이동량 검출 수단을 포함할 수 있다. 그러면, 도로 양측 상의 차선 표시를 인식할 수 없고, 한 쌍의 차선 표시가 설정된 경우에, 이동량 검출 수단에 의해 검출된 차량의 좌/우 방향으로의 이동량에 기초하여, 한 쌍의 가상 차선 표시의 설정 위치가 조정될 수 있다.
이 경우, 한 쌍의 가상 차선 표시의 설정 위치가 차량의 좌우 방향으로의 이동량에 기초하여 조정되기 때문에, 가상 차선 표시는, 이동 후의 차량 위치에 기초하여 보다 정확하게(실제 차선 표시에 보다 가깝게) 설정될 수 있다.
상술한 차선 표시는, 예를 들어, 백색 차선 표시, 실선 또는 점선으로 이루어진 유색 차선 표시와 같이 페인트에 의해 구성된 라인, 또는 차량의 주행 방향을 따라 간헐적으로 배치된 돌기 표시일 수 있다.
본 발명의 저장부는, 예를 들어, 인식된 차선의 화상을 저장하는 것 또는 인식된 화상의 특성(예를 들어, 위치 및 형상)을 수치값으로 저장하는 것일 수 있다.
도 1은 차선 인식 장치(1)의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 독출 전용 메모리(ROM)에 저장된 데이터 및 프로그램을 나타낸 도면,
도 3은 제 1 예시에 있어서 사전 설정된 시간량마다 차선 인식 장치(1)에 의해 반복적으로 실행되는 프로세스를 도시한 흐름도,
도 4는 에지 추출 프로세스를 도시한 설명도,
도 5는 가상 차선 표시 설정 프로세스(좌우측 차선 표시의 로스트(lost)의 경우)를 도시한 설명도,
도 6은 가상 차선 표시 설정 프로세스(일측 차선 표시의 로스트의 경우)를 도시한 설명도,
도 7은 제 2 예시에 있어서 사전 설정된 시간량마다 차선 인식 장치(1)에 의해 반복적으로 실행되는 프로세스를 도시한 흐름도,
도 8은 제 2 예시에 있어서 인식 영역과 임계값을 설정하는 프로세스를 도시한 설명도이다.
본 발명의 실시 예는 이하에서 도면을 참조하여 설명될 것이다.
본 발명의 예시적인 차선 인식 장치는 첨부 도면을 참조하여 이하에서 설명될 것이다. 먼저, 차선 인식 장치(1)의 구성은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명될 것이다. 차선 인식 장치(1)는 차량에 탑재된다. 이하에서는, 차선 인식 장치(1)가 탑재된 차량을 간단히 "차량"이라 지칭하겠다. 차선 인식 장치(1)는 화상 센서(3), 요 센서(5)(차량의 회전 방향으로의 이동량의 검출), 속도 센서(7)(차량의 주행 방향으로의 이동량 검출) 및 네비게이션 시스템(9)(청구 범위에서 "제 2 터널 검출 수단"에 상당함)을 포함한다.
상술한 화상 센서(3)는 카메라(11)(촬영 수단) 및 화상 처리 엔진 제어 유닛(13)(이하에서는, "화상 처리 ECU"라 지칭할 것임)을 포함한다. 카메라(11)는 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라로서, 차량 전방의 화상이 촬영되도록 하는 위치에 제공된다. 카메라(11)에 의해 촬영된 화상의 영역은 차량 전방의 도로를 포함하는 영역이다. 카메라(11)는 촬영된 화상의 화상 데이터를 화상 처리 ECU(13)에 출력한다. 또한, 카메라(11)는 차량 밖의 밝기에 기초하여 노출을 최적으로 자동 조정하는 기능을 제공한다. 카메라(11)는 노출 설정값(다시 말해, 차량 밖의 밝기를 반영하는 데이터)을 화상 처리 ECU(13)에 출력한다.
화상 처리 ECU(13)는 마이크로컴퓨터등으로 구성되고, 예를 들어, 인터페이스(I/F)(131), 중앙 처리 유닛(CPU)(132), 판독 전용 메모리(ROM)(133), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(134), 입출력(I/O)(135) 및 그것들을 접속시키는 버스(136)를 포함한다. ROM(133)은 CPU(132)가 프로세스를 실행하는데 이용되는 컴퓨터 프로그램인, 휘도 검출 수단(31), 차선 표시 인식 수단(32), 가상 차선 표시 설정 수단(33), 터널 검출 수단(청구 범위의 "제 2 터널 검출 수단"에 상당함)(34), 이동량 검출 수단(35), 거리 계산 수단(36), 주행 궤적 예측 수단(37), 이탈 시간 계산 수단(38) 및 경고 신호 출력 수단(39)을 미리 저장하고, 터널내의 천장등(ceiling light)의 형상 패턴(데이터)을 미리 저장한다. 그 프로그램 및 데이터는 이하의 설명에서 명확하게 될 것이다. RAM(134)은 사전 설정된 시간량동안 카메라에 의해 순간적으로 촬영된 데이터를 임시 저장한다(청구 범위에서 "저장부"에 상당함).
화상 처리 ECU(13)는 카메라(11)로부터 입력된 노출 설정값 및 화상 데이터와, 요 센서(5), 속도 센서(7) 및 네비게이션 시스템(9) 등으로부터 제어 영역 네트워크(Control Area Network)(CAN)를 통해 입력된 데이터에 기초하여 이하에서 설명할 프로세스를 실행한다. 또한, 그 프로세스에 기초하여 인식된 차선 표시의 위치에 기초하여 차량이 차선으로부터 이탈할 위험이 있다고 판단되면, 화상 처리 ECU(13)는 차량의 조향 휠(15)에 이탈 경고 신호를 출력한다. 이탈 경고 신호가 입력되면, 조향 휠(15)은 도시되지 않은 진동 메카니즘에 의해 진동하여, 차량 운전자에게 차선 이탈 위험을 통지한다.
상술한 요 센서(5)는 차량의 회전 방향으로의 각속도(다시 말해, 요율(yaw rate))를 검출하고, 화상 처리 ECU(13)에 검출값을 출력한다. 상술한 속도 센서(7)는 차량의 속도를 검출하여, 그 검출값을 화상 처리 ECU(13)로 출력한다.
상술한 네비게이션 시스템(9)은 전역 위치 결정 시스템(Global Positioning System: GPS) 기능에 의해 차량의 위치를 획득한다. 또한, 네비게이션 시스템(9)은 (터널 위치가 식별될 수 있게 하는) 맵 데이터를 유지한다. 네비게이션 시스템(9)은 GPS 기능에 의해 획득된 차량의 위치와 맵 데이터를 조합함으로써 차량이 터널내에 있는지를 판단한다. 차량이 터널내에 있는 것으로 판단되면, 네비게이션 시스템(9)은 화상 처리 ECU(13)에 이러한 사실의 신호를 출력한다.
2. 차선 인식 장치(1)에 의해 실행되는 프로세스
차선 인식 장치(1)에 의해 실행되는 프로세스를 도 3 내지 도 6을 참조하여 이하에서 설명하겠다. 도 3은 사전 설정된 시간량마다 차선 인식 장치(1)의 CPU(132)에 의해 반복적으로 실행되는 프로세스를 나타낸 흐름도이다. 도 4는 이하에서 설명할 에지 추출을 나타내는 설명도이고, 도 5 및 도 6은 이하에서 설명할 가상 차선 표시 설정 프로세스의 설명도이다.
도 3의 단계 S10에서, 카메라(11)는 차량 전방의 화상을 촬영하고, 화상 데이터를 화상 처리 ECU(13)에 탑재한다. 촬영된 화상의 영역은 차량 전방의 도로 표면을 포함하는 영역이다.
단계 S20에서, 도로상의 차선 표시의 에지는 단계 S10에서 촬영된 화상 데이터에 기초하여 추출된다. 특히, 이하가 실행된다. 단계 S10에서 촬영된 화상 데이터내에서, 도로 표면이 존재하는 영역(이하에서는, 도로 표면 촬영 영역이라 함)에 수평 방향(차량의 주행 방향에 수직한 방향)으로의 주사선이 설정되며, 주사선상에 위치한 화소의 휘도의 미분 곡선이 계산된다. 예를 들어, 주사선상에 위치한 화소의 휘도가 도 4의 (a)에 도시된 바와 같은 경우, 도 4의 (b)에 도시된 휘도의 미분 곡선이 획득된다. 또한, 그 미분값의 절대값이 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 획득된다. 도 4의 (a)에 있어서 휘도가 높은 영역은 도로상의 단일 차선 표시(좌측 또는 우측 차선 표시 중 어느 하나)이고, 다른 영역들은 도로의 나머지(즉, 차선 표시 부분을 제외한 부분)이다. 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 미분값의 절대값을 나타내는 곡선에 사전 설정된 임계값이 적용되며, 그의 교차점이 결정된다. 주사선상의 2 교차점의 위치는 단일 차선의 에지들로서 추출된다.
상술한 프로세스는 주행 방향으로 서로 간에 사전 설정된 거리로 설정된 다수의 주사선의 각각마다 실행된다. 그 결과, 통상적으로, 좌측 차선 표시 및 우측 차선 표시와 연관된 4개의 에지 전체가 차량의 주행 방향을 따라 추출된다.
단계 S30에서, 단계 S20에서 추출된, 주행 방향을 따라 다수의 에지를 통과하는 한 쌍의 직선이 피팅(fitting)에 의해 계산된다. 한 쌍의 직선은 도로의 단일 차선과 나머지 간의 경계에 해당한다. 그러므로, 한 쌍의 직선들 사이에 샌드위치된 영역은 단일 차선으로서 인식된다. 통상적으로 차선 표시는 도로의 좌측 및 우측상에 존재하기 때문에, 도로 좌우측상의 차선 표시는 통상 단계 S30에서 인식된다.
단계 S40에서, 단계 S30에서 인식된 차선 표시의 형상(직선 또는 곡선) 및 위치는 RAM(134)(저장부)에 저장된다. 본 명세서에서는 차선 표시의 위치를 카메라(11)에 의해 촬영된 화상내의 위치(다시 말해, 차량을 기준으로 한 위치)라고 할 것이다.
단계 S50에서, 적어도 도로의 좌우측 중 한 측상의 차선 표시가 인식될 수 없는 상황(이하에서는, "라인 로스(line loss)"라고 함)이 단계 S30에서 발생했는지에 관한 판단이 이루어진다. 라인 로스가 발생하였으면, 프로세스는 단계 S60으로 진행하고, 라인 로스가 발생하지 않았으면, 본 프로세스는 완료된다.
단계 S60에서, 차량이 터널내에 있는지에 대한 판단이 이루어진다. 특히, 이하의 조건 (A) 내지 (C) 중 하나가 성립되면 차량이 터널내에 있다고 판단하며, 그 조건들 중 어느 것도 성립하지 않으면 차량이 터널 밖에 있다고 판단한다.
(A) 카메라(11)로부터 전송된 노출 설정값(다시 말해, 차량 밖의 밝기를 반영하는 데이터)이 밝기 상태에 대응하는 값으로부터 어두운 상태에 대응하는 값으로 급격하게 변하고, 후속적으로 어두운 상태에 대응하는 값이 계속되는 경우.
(B) 차량이 터널내에 있음을 설명하는 신호가 네비게이션 시스템(9)로부터 수신될 경우.
(C) 터널내의 천장등의 형상이 카메라(11)에 의해 촬영된 화상내로부터 인식되는 경우. 화상 처리 ECU(13)의 ROM(133)은 터널 내의 천장등의 형상 패턴을 미리 유지하고 있으며, 카메라(11)에 의해 촬영된 화상내에 그 형상 패턴이 존재하는지에 관한 판단이 화상 인식에 의해 이루어진다.
상술한 조건 (A) 내지 (C) 중에서, 하나의 조건만이 성립되어, 차량이 터널내에 있다고 판단되는 경우, 프로세스는 단계 S70으로 진행하고, 차량이 터널내에 없다고 판단되면 본 프로세스는 완료된다.
단계 S70에서, 저장부인 RAM(134)에 저장된 인식 결과들 중에 높은 신뢰도를 가진 인식 결과가 존재하는지에 대한 판단이 이루어진다. 특히, 단계 40에서 저장이 실행된 시점에서부터 본 단계 S70의 시점까지의 경과 시간이 사전 설정된 시간량내에 있고 저장된 차선 표시에서 라인 로스가 일어나지 않았다면, 높은 신뢰성을 가진 인식 결과(저장된 차선 표시)가 존재한다는 판단이 이루어진다. 다른 한편, 사전 설정된 시간량내에 저장된 인식 결과가 존재하기 않거나 사전 설정된 시간량내에 저장된 인식 결과가 존재할지라도 그 인식 결과가 라인 로스를 포함하면, 높은 신뢰도를 가진 인식 결과가 존재하지 않는다는 판단이 이루어진다.
높은 신뢰도를 가진 인식 결과가 존재하면, 프로세스는 단계 S80으로 진행하며, 높은 신뢰도를 가진 인식 결과가 존재하지 않으면, 본 프로세스는 완료된다.
단계 S80에서, 도로 좌우측상의 차선 표시가 인식될 수 없는지 또는 도로 좌우측 중 어느 한측의 차선 표시만이 인식될 수 없는지에 대한 판단이 이루어진다. 좌우측 모두의 차선 표시가 인식될 수 없으면, 프로세스는 단계 S90으로 진행하고, 좌우측 중 어느 한 측상의 차선 표시가 인식될 수 있으면, 프로세스는 단계 S100으로 진행한다.
(양측 라인 로스에 대한 가상 차선 표시 설정)
단계 S90에서, 가상 차선 표시 설정 프로세스 A가 실행된다. 가상 차선 표시 설정 프로세스 A는 도 5를 참조하여 설명될 것이다. 먼저, 상술한 단계 S40에서 저장된 차선 표시들 중, 라인 로스가 없고 가장 최근에 저장된 차선 표시가 판독된다. 도 5는 판독된 차선 표시 17L 및 17R을 나타낸다. 차선 표시 17L은 도로 좌측상의 차선 표시이고, 17R은 도로 우측상의 차선 표시이다.
다음, 차선 표시 17L 및 17R가 저장된 시점에서부터 본 단계 S90의 시점까지의 차량의 좌/우측 방향(차량의 주행 방향에 수직한 방향)으로의 이동량 D가 계산된다. 속도 센서(7)에 의해 검출된 속도와 요 센서(5)에 의해 검출된 요율로부터 이동량 D이 계산된다. 도 5는 차선 표시 17L 및 17R이 저장된 시점에서의 차량 좌/우측 방향으로의 위치 P1과, 본 단계 S90이 실행되는 시점에서의 차량의 좌/우측 방향으로의 위치 P2를 나타낸다. P1과 P2간의 거리가 이동량 D이다.
다음, 차선 표시 17L 및 17R은 이동량 D에 상당하는 양만큼, 차량의 이동 방향에 반대되는 방향(P1에서 P2 방향)으로 이동한다. 이동된 차선 표시 17L에 의해 획득된 차선 표시는 가상 차선 표시 19L이고, 이동된 차선 표시 17R에 의해 획득된 차선 표시는 가상 차선 표시 19R이다.
가상 차선 표시 19L 및 19R간의 간격 I는 차선 표시 17L 및 17R간의 간격 I와 동일하다. 또한, 가상 차선 표시 19L의 형상(직선 또는 곡선)은 차선 표시 17L의 형상과 동일하고, 가상 차선 표시 19R의 형상(직선 또는 곡선)은 차선 표시 17R의 형상과 동일하다.
(일측 라인 로스에 대한 가상 차선 표시 설정)
단계 S100에서, 가상 차선 표시 설정 프로세스 B가 실행된다. 가상 차선 표시 설정 프로세스 B는 도 6을 참조하여 설명될 것이다. 본 명세서에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 도로 좌측상의 차선 표시 21L이 상술한 단계 S30에서 인식될지라도, 도로 우측상의 차선 표시가 인식될 수 없는 예시가 설명된다. 먼저, 상술한 단계 S40에서 저장된 차선 표시들 중에서, 라인 로스가 없고 가장 최근에 저장된 차선 표시가 판독된다. 판독된 차선에 있어서 도로 좌측상의 차선 표시와 우측상의 차선 표시간의 간격 I가 계산된다.
다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 간격 I만큼 이격된 차선 표시 21L의 우측상의 위치에 가상 차선 표시 23R이 설정된다. 차선 표시 21L과 가상 차선 표시 23R은 평행하며, 그들간의 간격은 임의 위치에서 I이다. 또한, 가상 차선 표시 23R의 형상은 차선 표시 21L의 형상과 동일하다. 예를 들어, 차선 표시 21L이 직선이면, 가상 차선 표시 23R도 직선이다. 또한, 차선 표시 21L이 곡선이면, 가상 차선 표시 23R도 동일한 곡률 반경을 가지고서 동일 방향으로 굴곡된 곡선이다.
도 6의 예시와 반대로, 도로 우측상의 차선 표시는 인식되지만 도로 좌측상의 차선 표시는 인식될 수 없는 경우에는, 상술한 바와 유사한 방식으로, 가상 차선 표시(도로 좌측상의 차선 표시)가 인식된 차선의 좌측상에 예를 들어 간격 I만큼 이격되도록 설정된다.
차선 인식 장치(1)는 상술한 바와 같이 설정된 가상 차선 표시 또는 인식된 차선 표시를 이용하여 이하의 프로세스를 실행한다. 먼저, 차량으로부터 인식된 차선 표시 또는 설정된 가상 차선 표시까지의 거리 X가 계산된다. 차선 표시가 인식되는 경우, 그 거리 X는 차량에서부터 인식된 차선 표시까지의 거리이고, 차선 표시가 인식되지 않은 경우에 그 거리 X는 차량에서부터 인식될 수 없었던 차선 표시에 대응하는 가상 차선 표시까지의 거리이다.
다음, 요 센서(5)로부터 획득된 요율 및 속도 센서(7)로부터 획득된 차량 속도에 기초하여, 차량의 주행 궤적이 예측된다. 또한, 상술한 거리 X 및 차량의 예측된 주행 궤도에 기초하여, 차량이 차선(인식된 차선 표시 또는 설정된 가상 차선 표시)으로부터 이탈하는데 요구되는 시간량이 계산된다. 다음, 계산된 시간량이 사전 설정된 임계값보다 적으면, 이탈 위험이 있다고 판단하고, 이탈 경고 신호가 조향 휠(15)에 출력된다.
3. 차선 인식 장치(1)에 의해 달성되는 효과
(1) 차선 인식 장치(1)는, 카메라(1)에 의해 촬영된 화상으로부터 차선이 인식될 수 없는 경우에도, 과거에 저장된 차선 표시에 기초하여 가상 차선 표시를 설정할 수 있다. 그러므로, 차선 표시가 인식될 수 없는 경우에도, 가상 차선 표시를 이용하여 차선 이탈 위험이 판단될 수 있다.
(2) 차선 인식 장치(1)는, 차량이 터널내에 있는 조건하에서, 가상 차선 표시를 설정한다. 터널내의 차선 표시가 낮은 콘트라스트를 가지며, 터널로의 출입시에 수반되는 밝기의 급격한 변화로 인해 차선 표시가 카메라(11)에 의해 촬영된 화상으로부터 인식될 수 없다 할지라도, 차선 인식 장치(1)에 따르면, 터널내에서 조차 가상 차선 표시가 설정될 수 있으며, 가상 차선 표시를 이용하여 차선 이탈 위험이 판단될 수 있다.
또한, 터널내에서는 도로의 분기/합류가 거의 없고 차선 폭의 변화가 거의 없기 때문에, 이력으로서 저장된 차선 표시에 기초하여 가상 차선 표시가 설정되는 경우에도, 가상 차선 표시는 실질적으로 존재하는 차선 표시와 큰 편차를 가지지 않는다.
(3) 차선 인식 장치(1)는, 도로 좌우측 중 어느 한 측상의 차선 표시가 인식되는 경우 및 도로 양측상의 차선 표시가 인식되지 않는 경우에, 가상 차선 표시를 적절하게 설정할 수 있다.
또한, 도로 양측상의 한 쌍의 가상 차선 표시들이 설정되면, 한 쌍의 가상 차선 표시의 설정된 위치가 차량 좌우 방향으로의 이동량에 기초하여 조정되기 때문에, 가상 차선 표시는 이동후의 차량의 위치에 의거하여 보다 정확히 설정될 수 있다.
4. 예시
(1) 차선 인식 장치(1)에 의해 실행되는 프로세스
차선 인식 장치(1)는, 매 사전 설정된 시간량마다, 도 7의 흐름도에 도시된 프로세스를 반복적으로 실행한다. 도 7의 단계 S110에서, 카메라(11)는 차량 전방의 화상을 촬영하고 화상 데이터를 화상 처리 ECU(12)에 탑재한다. 촬영된 화상의 영역은 차량 전방의 도로를 포함하는 영역이다.
단계 S120에서, 상술한 단계 S20에서와 유사한 방식으로, 도로상의 좌측 차선 표시 및 우측 차선 표시와 관련된 화상 데이터내의 차선 표시의 에지가 추출된다. 그러나, 아래에서 설명할 단계 S180에서 인식 영역 L1(좌측 차선 표시 에지 추출 영역) 및 인식 영역 L2(우측 차선 표시 에지 추출 영역)이 각각 제한적으로 설정되는 경우에는, 그 에지가 이들 영역으로부터 추출된다. 또한, 통상적인 경우보다 낮은 임계값 S1이 아래에서 설명할 단계 S190에서 설정된 경우에는, 임계값 S1을 이용하여 에지가 추출된다.
단계 S130에서, 단계 S120에서 추출된 다수의 에지를 통과하는 직선이 피팅에 의해 계산된다. 그 직선은 차선의 양측상의 경계에 상당한다. 한 쌍의 직선들 사이에 샌드위치되는 영역은 단일 차선으로서 인식된다.
단계 S140에서, 단계 S130에서 인식된 차선 표시의 위치 및 형상(직선 또는 곡선)은 화상 처리 ECU(13)의 RAM에 저장된다.
단계 S150에서, 적어도 도로의 좌우측 중 한측상의 차선 표시가 인식될 수 없는(라인 로스) 상황이 상술한 단계 S130에서 발생했는지에 대한 판단이 이루어진다. 라인 로스가 발생했으면, 프로세스는 단계 S160으로 진행하고, 라인 로스가 발생하지 않았으면, 프로세스는 단계 S200으로 진행한다.
단계 S160에서, 상술한 단계 S60에서와 유사한 방식으로, 차량이 터널내에 있는지에 대한 판단이 이루어진다. 차량이 터널내에 있다고 판단되면, 프로세스는 단계 S170으로 진행하고, 차량이 터널내에 없다고 판단되면, 프로세스는 단계 S200으로 진행한다.
단계 S170에서, 상술한 단계 S140에서 저장된 인식 결과들 중에 높은 신뢰도를 가진 인식 결과가 존재하는지에 대한 판단이 이루어진다. 특히, 단계 S40에서 저장이 실행되는 시점에서부터 본 단계 S170의 시점까지의 경과 시간이 사전 설정된 시간량내이고, 저장된 차선 표시에서 라인 로스가 발생하지 않았으면, 높은 신뢰도를 가진 인식 결과(저장된 차선 표시)가 존재한다고 판단한다. 다른 한편, 사전 설정된 시간량내에 저장된 인식 결과가 존재하지 않거나, 사전 설정된 시간량내에 저장된 인식 결과가 존재할지라도 그 인식 결과가 라인 로스를 포함하면, 높은 신뢰도를 가진 인식 결과가 존재하지 않는다고 판단한다. 높은 신뢰도를 가진 인식 결과가 존재하면, 프로세스는 단계 S180으로 진행하고, 높은 신뢰도를 가진 인식 결과가 존재하지 않으면, 프로세스는 단계 S200으로 진행한다.
단계 S180에서는, 상술한 단계 S120에서 에지 추출이 실행되는 영역(이하에서는, 인식 영역이라 함)을 제한하는 프로세스가 실행된다. 도 8을 참조하여 그 프로세스를 설명하겠다. 도 8에서의 수평축은 에지 추출에 이용된 주사선상의 위치이고, 수직축은 화소의 휘도의 미분값의 절대값이다(상술한 단계 S20 및 S120 참조).
(양측 라인 로스에 대한 가상 차선 표시 설정)
예를 들어, 도로의 좌우측 상의 차선 표시가 상술한 단계 S120 및 단계 S130에서 인식될 없는 경우에 대한 예시가 주어진다. 먼저, 상술한 단계 S140에서 저장된 차선 표시들 중, 라인 로스가 없고 가장 최근에 저장된 차선 표시가 판독된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 판독된 차선상에서, 좌측 차선 표시의 중앙 위치는 P3이고, 우측 차선 표시의 중앙 위치는 P4이다. 중앙 위치 P3 및 P4는, 판독된 차선 표시가 저장된 시점에서부터 본 단계 S180의 시점까지 차량의 좌측/우측 방향(차량의 주행 방향에 수직한 방향)으로의 이동량 D을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 차량이 이동량 D만큼 좌측으로 이동중이면, 중앙 위치 P3 및 P4는 이동량 D에 상당하는 양만큼 우측으로 이동될 수 있다.
그 다음, 주사선상에 있어서, 중앙 위치 P3를 중심으로 하는 사전 설정된 여역이 인식 영역 L1으로서 설정되고, 중앙 위치 P4를 중심으로 하는 사전 설정된 영역이 인식 영역 L2로서 설정된다. 인식 영역 L1 및 L2가 설정된 상태에서 단계 S120에서의 에지 추출이 실행되는 경우, 인식 영역 L1 및 L2내에서만 에지 추출이 실행된다. 인식 영역 L1 및 L2가 설정되지 않은 상태에서는, 인식 영역 L1 및 L2보다 더 넓은 통상적인 인식 영역 L0내에서 에지 추출이 실행된다.
(일측 라인 로스에 대한 가상 차선 표시 설정)
또한, 상술한 단계 S120 및 단계 S130에서, 도로 좌우측상의 차선 표시 중, 좌측상의 차선 표시만을 인식할 수 없으면, 중앙 위치 P3가 설정되며, 중앙 위치 P3를 중심으로 하는 사전 설정된 영역이 인식 영역 L1으로 된다. 중앙 위치 P3는 판독된 좌측 차선 표시의 중앙 위치일 수 있거나, 또는 인식된 우측 차선 표시로부터의 간격 I(판독된 좌측 차선 표시 및 우측 차선 표시간의 간격 I)에 상당하는 양만큼 좌측으로 이동된 위치일 수 있다. 다른 한편, 인식 영역 L2는 설정되지 않는다. 이 상태에서 상술한 단계 S120에서의 에지 추출이 실행되면, 도로의 좌측 절반상의 영역에서는 인식 영역 L1내에서만 에지 추출이 실행된다. 도로의 우측 절반상의 영역에서는, 통상적인 인식 영역 L0내에서 에지 추출이 실행된다.
또한, 상술한 단계 S120 및 S130에서 도로의 좌우측 상의 차선 표시 중 우측상의 차선 표시만이 인식될 수 없으면, 중앙 위치 P4가 설정되며, 중앙 위치 P4를 중심으로 하는 사전 설정된 영역이 인식 영역 L2으로 된다. 중앙 위치 P4는 판독된 우측 차선 표시의 중심 위치이거나, 또는 인식된 좌측 차선 표시로부터의 간격 I(판독된 좌측 차선 표시 및 우측 차선 표시간의 간격)에 상당하는 양만큼 우측으로 이동된 위치일 수 있다. 다른 한편, 인식 영역 L1은 설정되지 않는다. 상술한 단계 S120에서의 에지 추출이 이 상태에서 실행되면, 도로의 우측 절반상의 영역에서는, 인식 영역 L2내에서만 에지 추출이 실행된다. 도로의 좌측 절반상의 영역에서는, 통상적인 인식 영역 L0내에서 에지 추출이 실행된다.
상술한 바와 같이, 단계 180에서는, 차선 표시가 인식될 수 없으면, 차선 표시의 에지 추출(차선 표시 인식)이 실행되는 영역이, 과거에 인식되고 저장된 차선 표시의 위치에 기초한 통상적인 영역보다 더 좁게 되도록 제한된다.
단계 S190에서는, 에지 추출을 위해 이용된 임계값이 낮아진다. 다시 말해, 인식 영역 L1 또는 L2가 설정되고, 그 영역내에서만 에지 추출이 실행되면, 임계값은, 통상적인 임계값 S0에서 임계값 S0보다 낮은 임계값 S1으로 낮아진다. 인식 영역 L1 및 L2가 설정되지 않은 차선 표시와 관련하여, 통상적인 임계값 S0가 이용된다.
다른 한편, 단계 S150, S160 및 S170에서 아니오로 판단되면, 그 프로세스는 단계 S200으로 진행한다. 단계 S200에서, 인식 영역 L1 및 L2가 설정되면, 그들은 소거되고 통상적인 인식 영역 L0이 설정된다. 또한, 임계값 S1이 설정되면, 이것은 소거되고, 통상적인 임계값 S0이 설정된다. 또한, 인식 영역 L1 및 L2와, 임계값 S1이 설정되지 않으면, 실행되는 특정 프로세스는 없다. 단계 S200이 실행된 후, 본 프로세스는 완료된다.
(2) 예시에서 차선 인식 장치(1)에 의해 달성하는 효과
차선 표시가 인식될 수 없으면, 차선 인식 장치(1)는 차선 표시를 인식하는데 이용된 임계값을 낮춘다. 그러므로, 터널내의 차선 표시가 낮은 콘트라스트를 가지고, 터널내로의 출입시에 수반되는 밝기의 급격한 변화로 인해 차선 표시를 인식하기 어려운 경우에도, 차선 표시는 인식될 수 있다.
또한, 차선 인식 장치(10)는 임계치를 낮출 때 차선 표시가 존재할 가능성이 높은 영역으로 에지의 인식 영역을 제한하기 때문에, 임계값이 낮은 경우에도 잡음이 픽업될 가능성이 낮다. 또한, 차선 인식 장치(1)가 과거에 인식되고 저장된 차선 표시의 위치에 기초하여 인식 영역 L1 및 L2를 설정하기 때문에, 인식 영역 L1 및 L2는 실제 차선 표시가 존재할 가능성이 높은 영역을 커버하도록 적당하게 설정될 수 있다.
또한, 차선 인식 장치(1)는, 차량이 터널내에 있다는 조건하에서 인식 영역 L1 및 L2를 설정한다. 터널내에서는 도로의 분기/합류와 차선 폭의 변경이 거의 없기 때문에, 과거에 저장된 차선 표시에 기초하여 인식 영역 L1 및 L2가 설정된 경우에도, 실질적으로 존재하는 차선 표시는 인식 영역 L1 및 L2의 밖에 있지 않게 된다.
본 발명은 상술한 실시 예에 제한되지 않으며, 본 발명을 벗어나지 않은 범위내에서 여러 실시 예가 가능하다.
1: 차선 인식 장치
3: 화상 센서
5: 요 센서
7: 속도 센서
9: 네비게이션 시스템
11: 카메라
13: 화상 처리 ECU
15: 조향 휠
17L, 17R, 21L: 차선 표시
19L, 19R, 23: 가상 차선 표시
L0: 통상적인 인식 영역
L1,L2: 인식 영역
P1,P2: 위치
P3,P4: 중앙 위치
S0: 통상적인 임계값
S1: 임계값

Claims (10)

  1. 차량상에 탑재되는 차선 인식 장치로서,
    (a) 차량 전방의 도로를 포함하는 영역의 화상을 촬영하는 카메라와;
    (b) 화상내의 휘도를 검출하는 휘도 검출 수단과;
    (c) 상기 휘도 검출 수단에 의해 검출된 휘도에 기초하여 상기 화상들에서 도로의 차선 표시를 인식하는 차선 표시 인식 수단과;
    (d) 상기 차선 표시 인식 수단에 의해 인식된 차선의 위치가 저장되는 저장부와;
    (e) 상기 차선 표시 인식 수단이 상기 차선 표시를 인식할 수 없는 경우에, 상기 저장부에 저장된 차선 표시의 위치의 이력에 기초하여 가상 차선 표시를 설정하는 가상 차선 표시 설정 수단을 포함하는
    차선 인식 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 휘도 검출 수단, 차선 표시 인식 수단, 저장부 및 가상 차선 표시 설정 수단은 화상 처리 엔진 제어 유닛에 제공되는
    차선 인식 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차선 인식 장치는,
    (f) 차량이 터널내에 존재한다는 사실을 검출하는 터널 검출 수단을 더 포함하고,
    상기 터널 검출 수단이 터널내에 상기 차량이 존재한다고 검출하면, 상기 가상 차선 표시 설정 수단은 가상 차선 표시를 설정하는,
    차선 인식 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 터널 검출 수단은,
    상기 차량의 현재 위치와 맵 정보에 기초하여 상기 차량이 터널내에 있음을 판정하는, 상기 차량상에 탑재된 네비게이션 시스템을 구비한 제 1 터널 검출 수단과,
    미리 저장된 터널 천장의 형상 패턴에 기초하여 차량이 터널내에 있음을 판단하는 화상 처리 엔진 제어 유닛을 구비한 제 2 터널 검출 수단을 포함하는
    차선 인식 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차선 표시 인식 수단이 좌측 차선 표시 또는 우측 차선 표시 중 단지 하나 만을 인식하는 경우에, 가상 차선 표시 설정 수단은, 인식된 차선 표시로부터, 저장부에 저장된 좌측 차선 표시와 우측 차선 표시간의 간격 I만큼 이격된 위치에 인식되지 않은 차선 표시를 가상적으로 설정하는
    차선 인식 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차선 표시 인식 수단이 좌측 차선 표시 및 우측 차선 표시의 모두를 인식하지 못하는 경우에, 상기 가상 차선 표시 설정 수단은, 좌측 차선 표시 및 우측 차선 표시의 거리가 I인 한 쌍의 좌측 차선 표시 및 우측 차선 표시를 가상적으로 설정하여, 상기 설정된 한 쌍의 차선 사이에 상기 차량이 끼워지도록 하는
    차선 인식 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 차선 인식 장치는,
    (g) 수평 방향으로의 차량의 이동량 D를 검출하는 이동량 검출 수단을 더 포함하고,
    상기 가상 차선 표시 설정 수단은 이동량 검출 수단에 의해 검출된 수평 방향으로의 차량의 이동량 D에 의거하여 한 쌍의 가상 차선 표시의 설정 위치를 조정하는
    차선 인식 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 차선 인식 장치는,
    선회 방향(yawing direction)으로의 차량의 이동량(요율)을 검출하는 요 센서와;
    차량 속도 센서를 더 포함하며,
    상기 차량의 이동량 D는 상기 요 센서에 의해 검출된 요율과 상기 차량 속도 센서에 의해 검출된 차량 속도에 의해 계산되는
    차선 인식 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 차선 인식 장치는,
    (h) 차량에서부터, 인식된 차선 표시 또는 설정된 가상 차선 표시까지의 수평 방향으로의 거리 X를 계산하는 거리 계산 수단과;
    (i) 요 센서에 의해 획득된 요율과 차량 속도 센서에 의해 획득된 차량 속도에 기초하여 차량 주행 궤적을 예측하는 차량 궤적 예측 수단과;
    (j) 상기 거리 X와 예측된 차량 주행 궤적에 기초하여 상기 차선(상기 인식된 차선 표시 또는 설정된 가상 차선 표시)으로부터 차량이 이탈하는데 요구되는 시간을 계산하는 이탈 시간 계산 수단과;
    (k) 상기 이탈 시간 계산 수단에 의해 계산된 시간이 사전 설정된 임계값 미만일 경우에 외부 장치에 경고 신호를 출력하는 경고 신호 출력 수단을 더 포함하는
    차선 인식 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 외부 장치는 상기 차량의 조향 휠인
    차선 인식 장치.
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