KR20140059505A - 적응형 전조등 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

적응형 전조등 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교차로 진입 전에 노면표시를 감지하여 전조등을 제어하는 적응형 전조등 시스템 및 그 제어방법에 대한 것이다. 본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템은 도로 영상을 획득하는 영상 획득부, 상기 영상 획득부가 획득한 상기 도로 영상에서 노면표시의 방향지시표시를 인식하는 영상 분석부, 및 상기 영상 분석부가 인식한 상기 방향지시표시에 따라 전조등을 제어하는 전조등 제어부를 포함할 수 있다.

Description

적응형 전조등 시스템 및 그 제어방법{Adaptive Front Lighting System and Control Method Thereof}
본 발명은 적응형 전조등 시스템 및 그 제어방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 교차로 진입 전에 노면표시를 감지하여 전조등을 제어하는 적응형 전조등 시스템 및 그 제어방법에 대한 것이다.
일반적으로 차량은 야간 주행 시에 주행방향의 사물을 잘 볼 수 있도록 조명 기능을 구비하고, 다른 차량이나 기타 도로 이용자에게 자기 차량의 주행 상태를 알리기 위해 등화장치를 구비한다. 예를 들어, 다양한 차량용 램프들 중 전조등 및 안개등 등은 조명 기능을 목적으로 하며, 방향지시등, 제동등 및 차폭등 등은 신호 기능을 목적으로 한다.
이 중에서 차량용 전조등은 차량의 주행 방향으로 광을 조사하여 야간에 운전자의 시야를 확보하는 필수적인 기능을 가지고 있다. 종래에는 차량용 전조등은 광 조사 방향이 고정되어 있다. 광 조사 방향이 고정되어 있기 때문에, 차량이 직선로에서 곡선로로 진입할 때 운전자의 시야를 확보하기 어렵고, 곡선로에서도 지속적으로 운전자의 시야를 확보하기 어렵다.
따라서, 최근에는 차량의 주행 정보, 예를 들어 차량의 주행속도나 휠(wheel)의 회전 각도 등의 정보를 근거로 하여 차량용 전조등의 광 조사 방향을 조절하여 운전자의 시야를 확보하는 방안이 연구되고 있다. 이러한 노력의 결과로 적응형 전조등 시스템(AFLS; Adaptive front lighting system)이 운전자와 상대 운전자의 전방 인식을 개선하기 위해 도입되었다.
구체적으로, 차량에는 차량의 주행 속도 및 휠의 회전 각도 등을 감지하기 위한 센서들이 설치되며, 센서에 의한 감지 결과는 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit)으로 전달되고, 전자 제어 유닛이 센서의 감지 결과를 근거로 하여 차량용 전조등의 광 조사 방향을 조절하는 것이다.
그러나 적응형 전조등 시스템은 차량의 주행 정보만으로는 교차로 진입 전에 교차로의 존재 여부를 판단할 수 없다. 따라서 교차로에 대한 운전자의 시야를 조기에 확보하는데 어려움이 있다. 이에 따라 적응형 전조등 시스템에서 전방 도로 영상을 활용하는 방안이 연구된다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 노면표시를 인식하여 차량의 교차로 진입 이전에 전조등을 제어할 수 있는 적응형 전조등 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템은 도로 영상을 획득하는 영상 획득부, 상기 영상 획득부가 획득한 상기 도로 영상에서 노면표시의 방향지시표시를 인식하는 영상 분석부 및 상기 영상 분석부가 인식한 상기 방향지시표시에 따라 전조등을 제어하는 전조등 제어부를 포함할 수 있다.
상기 전조등 제어부는 온-오프 동작으로 상기 전조등을 제어할 수 있다.
상기 전조등 제어부는 스위블 동작으로 상기 전조등을 제어할 수 있다.
상기 영상 분석부는 패턴 매칭을 통해 상기 방향지시표시를 인식할 수 있다.
본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템의 제어방법은 영상 획득부가 도로 영상을 획득하는 단계, 영상 분석부가 상기 영상 획득부가 획득한 도로 영상에서 노면표시의 방향지시표시를 인식하는 단계 및 전조등 제어부가 상기 영상 분석부가 인식한 상기 방향지시표시 종류에 따라 전조등을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전조등 제어부는 온-오프 동작으로 상기 전조등을 제어할 수 있다.
상기 전조등 제어부는 스위블 동작으로 상기 전조등을 제어할 수 있다.
상기 영상 분석부는 패턴 매칭을 통해 상기 방향지시표시를 인식할 수 있다.
본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템 및 그 제어방법에 의해 운전자에게 보다 넓은 전방 시야를 제공할 수 있다. 본 발명의 적응형 전조등 시스템은 교차로 진입 이전에 카메라를 통하여 노면표시의 방향지시표시를 인식하고, 상기 인식된 방향지시표시에 따라 좌우측 전조등을 개별 제어하여 운전자의 예상되는 회전 방향에 대한 예측제어가 가능하다.
이를 통해 기존의 적응형 전조등 시스템이 주행 정보로는 파악할 수 없는 전방 정보를 통하여 전조등을 제어함으로써, 운전자의 시인성을 조기에 확보할 수 있다. 특히 야간에 운행하는 운전자의 시야 확보를 향상시키고 안전사고를 예방할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템이 포함하는 전조등 모듈의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템의 광 조사 영역의 모식도이다.
도 4은 본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템 및 그 제어방법이 적용된 실시예이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다. 도 1을 참조하면, 적응형 전조등 시스템은 영상 획득부(110), 영상 분석부(120), 전조등 제어부(130) 및 전조등(140)을 포함한다.
상기 영상 획득부(110)은 주행 방향 전방의 영상 정보를 획득하는 카메라 모듈을 포함하며, 상기 카메라 모듈에 의해 획득된 영상 정보를 상기 영상 분석부(120)로 송출한다. 상기 영상 획득부(110)를 구성하는 카메라 모듈은 야간 시간대에 정확한 도로 정보를 획득할 수 있도록 야간 촬영이 가능한 적외선 카메라 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라일 수 있다.
또는 상기 카메라 모듈은 차선이탈방지시스템((Lane Keeping Assistant System)이 포함하는 카메라일 수 있다. 이 경우 상기 차선이탈방지시스템과 상기 적응형 전조등 시스템은 카메라를 공용할 수 있다.
상기 영상 분석부(120)는 상기 영상 획득부(110)를 통해 획득된 도로 영상을 분석하여 도로 영상내의 특징들을 추출하고, 추출된 특징들을 이용하여 노면표시의 방향지시표시를 인식한다.
상기 영상 분석부(120)는 전방 영상을 분석하여 하나 이상의 분류 객체를 각각 추출하고, 추출된 분류 객체에 대해 패턴 매칭(예를 들어, 템플릿 매칭(templet matching) 또는 특징 매칭(feature matching))을 통해 특정 객체를 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 영상 분석부(120)는 노면표시의 방향지시표시(예를 들어, 좌회전지시표시, 우회전지시표시 또는 직진지시표시)가 템플릿 이미지로 주어지는 경우, 도로 영상과 상기 템플릿 이미지간에 템플릿 매칭을 수행하여 상기 방향지시표시의 종류를 인식할 수 있다. 상기 템플릿 매칭에는 Normalized Cross Correlation 또는 Pearson Correlation 등의 매칭 알고리즘이 사용될 수 있다.
또한, 상기 특징 매칭은 각 부분 영상에 대한 특징(예를 들어 색상)을 이용하여 특징을 검출하는 방법이다. 예를 들어, 일반적으로 표지판은 녹색이고, 속도제한 표지판은 붉은색이며, 노면표시의 방향지시표시는 흰색이다. 특징 매칭은 이와 같은 특징들을 이용하여 상기 도로 영상에서 특징을 검출하는 방식이다.
본 실시예에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 상기 영상 분석부(120)가 패턴 매칭 중에서 템플릿 매칭 또는 특징 매칭을 이용하는 것을 가정하여 설명하고 있으나 이외에도 다양한 패턴 매칭 기법을 이용하여 노면표시 상징에 대한 특징을 검출할 수 있는 경우에는 모두 동일하게 적용될 수 있음은 당연하다.
상기 전조등 제어부(130)은 상기 영상 분석부(120)를 통해 인식된 노면표시의 방향지시표시 종류를 기반으로 상기 전조등(140)을 제어한다. 상기 전조등(140)은 제1 전조등과 제2 전조등을 포함할 수 있다. 상기 제1 전조등은 차량의 전방 좌측에 위치한 전조등일 수 있다. 상기 제2 전조등은 차량의 전방 우측에 위치한 전조등일 수 있다. 상기 제1 전조등은 제1a 조명과 제1b 조명을 포함할 수 있다. 상기 제2 전조등은 제2a 조명과 제2b 조명을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 제1a, 1b, 2a 및 2b 조명은 모두 광 조사 방향을 좌우로 편향시키는 동적 벤딩 작동이 가능한 동적 벤드 전등(Dynamic Bend Lighting)일 수 있다. 상기 동적 벤딩 작동은 상기 조명이 포함하는 로테이팅 쉴드, 액추에이터 및 모터의 작동을 통해 일어날 수 있다. 이 경우 상기 전조등 제어부(130)는 상기 전조등(140)이 포함하는 상기 조명들의 스위블(Swivel) 동작을 개별적으로 제어할 수 있다. 예를 들어 인식된 방향지시표시의 종류가 좌회전 표시를 포함하는 경우에는, 상기 전조등 제어부(130)는 상기 제1 전조등이 포함하는 제1a 또는 제1b 조명의 광 조사방향이 진행 방향의 왼쪽을 향하도록 스위블 동작을 제어할 수 있다. 이와 반대로 인식된 방향지시표시의 종류가 우회전 표시를 포함하는 경우에는, 상기 전조등 제어부(130)는 상기 제2 전조등이 포함하는 제2a 또는 제2b 조명들의 광 조사방향이 진행 방향의 오른쪽을 향하도록 스위블 동작을 제어할 수 있다.
다른 실시예로, 상기 제1a 및 2a 조명들은 동적 벤딩 작동이 가능한 동적 벤드 전등이고, 상기 제1b 및 2b 조명들은 광 조사 방향이 고정된 정적 벤드 전등일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제1b 조명은 차량 진행방향의 좌측 영역을 광 조사하도록 고정될 수 있다. 상기 제2b 조명은 차량 진행방향의 우측 영역을 광 조사하도록 고정될 수 있다. 이 경우 상기 전조등 제어부(130)는 상기 제1b 및 2b 전등이 포함하는 광학 모듈 또는 램프의 온-오프(ON-OFF) 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어 인식된 방향지시표시의 종류가 우회전 표시를 포함하는 경우에는, 상기 전조등 제어부(130)는 상기 제1b 조명의 온(ON) 동작을 제어하고 상기 제2b 전등의 오프(OFF) 동작을 제어할 수 있다. 상기 예와 다르게 인식된 방향지시표시의 종류가 좌회전 표시를 포함하는 경우에는, 상기 전조등 제어부(130)는 상기 제 2b 조명의 온(ON) 동작을 제어하고 상기 제1b 조명의 오프(OFF) 동작을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 상기 전조등이 포함하는 전조등 모듈의 사시도이다. 도 2를 참고하면, 상기 전조등 모듈은 제1 부분(210)과 제2 부분(220)을 포함할 수 있다. 상기 제1 부분(210)은 동적 벤드 조명(Dynamic Bend Lighting) 부분이고, 상기 제2 부분(220)은 정적 벤드 조명(Static Bend Lighting) 부분이다.
상기 동적 벤드 조명(210)은 ISM(Intelligent Step Motor)(211), 로테이팅 쉴드(Rotating Shield)(212) 및 SSA(Smart Shield Actuator)(213)를 포함할 수 있다. 상기 ISM(211)은 상기 동적 벤드 조명(210)을 구동하기 위한 모터이다. 상기 로테이팅 쉴드(212)의 작동으로 원하는 빔 패턴을 형성할 수 있다. 상기 SSA(213)는 도로 종류에 따라 빔 패턴을 변화시키기 위해 상기 로테이팅 쉴드(212)를 구동하는 액추에이터이다. 상기 동적 벤드 조명(210)은 차량의 속도, 차량 운전대의 조타각 등 주행 상황에 따라 광 조사 방향을 좌우로 편향시키는 동적 벤딩 작동이 가능하다.
상기 정적 벤드 조명(220)은 램프(221)와 SBL 리플렉터(Static Bend Lighting Reflector)(222)를 포함할 수 있다. 상기 램프(221)는 광원의 역할을 하고, 상기 SBL 리플렉터(222)은 상기 램프(221)에서 발생된 광을 고정된 방향에 대하여 조사할 수 있다. 상기 정적 벤드 조명(220)은 정적 벤딩 동작이 가능하다. 이러한 적응형 전조등의 동적 벤딩 동작 및 정적 벤딩 동작은 종래의 공지된 방법들 중 어느 한 방법을 사용해도 되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 전조등(140)은 상기 도 2의 전조등 모듈과 같은 동적 벤드 조명과 정적 벤드 조명 한 쌍으로 이루어 질 수 있다. 또는 상기 전조등(140)은 하나의 전조등이 둘 이상의 정적 벤드 조명을 포함하거나, 둘 이상의 동적 벤드 조명을 포함할 수 있다. 따라서 상기 전조등(140)의 형태는 상기 도 2에서 나타낸 전조등 모듈의 형태에 국한되지 않는다.
상기 동적 벤드 조명과 정적 벤드 조명은 하나의 전조등에 포함될 수 있지만, 조명들 각각은 독립된 제어가 가능하다. 즉 동적 벤드 조명의 on 동작 시 상기 정적 벤드 조명의 off 동작이 가능하고, 이와 반대 상황 역시 가능하다. 또는 상기 동적 벤드 조명과 상기 정적 벤드 조명 모두 동시에 on 동작 또는 off 동작이 가능하다. 이 경우 상기 정적 벤드 조명은 상기 동적 벤드 조명과 상이한 광 조사 영역을 가질 수 있다. 또는 하나의 전조등이 둘 이상의 동적 벤드 조명을 포함하는 경우에는, 동적 벤드 조명들 각각의 광 조사 방향이 다르도록 별도의 제어가 가능하다.
도 3은 적응형 전조등 시스템의 광 조사 영역의 모식도이다. 도 3을 참고하면, 상기 적응형 전조등 시스템의 광 조사 영역은 제1 영역(310)과 제2 영역(320)을 포함할 수 있다. 상기 적응형 전조등 시스템은 좌우측 전조등들 각각이 하나 이상의 조명을 포함할 수 있다. 이에 따라 차량의 진행방향 이외에 진행방향의 좌측 영역에 대하여 광 조사가 가능하다.
구체적으로 상기 전조등(140)은 제1 전조등과 제2 전조등을 포함할 수 있다. 상기 제1 전조등은 차량의 전방 좌측에 위치한 전조등일 수 있다. 상기 제2 전조등은 차량의 전방 우측에 위치한 전조등일 수 있다. 상기 제1 전조등은 제1a 조명과 제1b 조명을 포함할 수 있다. 상기 제2 전조등은 제2a 조명과 제2b 조명을 포함할 수 있다.
도 3의 경우에 있어서, 상기 제1 영역(310)은 제1a 조명 또는 제2a 조명의 광 조사영역일 수 있다. 상기 제2 영역(320)은 제2b 조명의 광 조사영역일 수 있다.
상기 제1a 및 제2a 조명은 동적 벤드 조명일 수 있고, 상기 제1b 및 제2b 조명은 동적 벤드 조명 또는 정적 벤드 조명일 수 있다.
제1 전조등이 포함하는 제1a 조명과 제1b 조명은 서로 광 조사방향이 다를 수 있다. 제2 전조등이 포함하는 제2a 조명과 제2b 조명은 서로 광 조사방향이 다를 수 있다.
도 4은 본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다. 이하에서 수행되는 각각의 단계는 적응형 전조등 시스템의 구성 요소에 의해 수행된다.
도 4을 참고하면, 먼저 차량의 영상 획득부에서 전방 영상을 획득한다(S410). 카메라 등의 영상획득장치을 이용하여 차량 외부 환경을 촬상하여 도로 영상을 획득한다. 여기서, 도로 영상은 일정 시간 단위(예를 들어, 0.3초, 1초 등)로 지속적으로 획득될 수 있다. 또한 야간 주행 시에는 적외선 카메라를 이용하여 영상을 획득할 수 있다.
이후 영상 분석부에서 영상 획득부에서 획득된 전방 영상의 노면표시의 방향지시표시를 인식한다(S420). 이때 상기 영상 분석부는 전술한대로 템플릿 매칭과 특징 매칭을 포함하는 패턴 매칭을 통해 인식할 수 있다.
이후 상기 방향지시표시의 종류에 따라서 전조등 제어부는 전조등을 개별적으로 제어할 수 있다(S430). 상기 전조등 제어부는 전조등의 온-오프(ON-OFF) 동작을 제어할 수 있다. 또는 상기 전조등 제어부는 전조등의 스위블(Swivel) 동작을 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템 및 그 제어방법이 적용된 실시예이다. 도 5를 참고하면, 도로의 차량은 노면표시의 방향지시표시 종류에 따라 전조등들의 예측제어가 가능하다. 예를 들어 도로가 편도 4차선 도로인 경우, 차량의 위치가 1차선인 경우에 차량의 카메라 등은 좌회전을 지시하는 노면표시의 방향지시표시를 감지할 수 있다. 이때 교차로 진입 전에 상기 적응형 전조등 시스템이 포함하는 전조등 제어부는 좌측 전조등의 온-오프(ON-OFF) 동작 또는 스위블 동작을 제어할 수 있다. 차량의 위치가 4차선인 경우에 차량의 카메라 등은 우회전을 지시하는 노면표시의 방향지시표시를 감지할 수 있다. 이때 교차로 진입 전에 상기 적응형 전조등 시스템이 포함하는 전조등 제어부는 우측 전조등의 온-오프(ON-OFF) 동작 또는 스위블 동작을 제어할 수 있다. 이를 통하여 교차로의 시인성을 조기에 확보할 수 있다. 차량의 위치가 2차선 또는 3차선인 경우에는 직선 차로이므로 일반 적응형 전조등 시스템에 따라 운행한다.
한편, 본 발명에 따른 적응형 전조등 시스템에서 노면표시의 방향지시표시를 이용하여 전조등을 점등하는 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 영상 획득부.
120: 영상 분석부.
130: 전조등 제어부.
140: 전조등.
210: 동적 벤드 조명(Dynamic bend lighting).
211: ISM (Intelligent Step Motor).
212: 로테이팅 쉴드(Rotating Shield).
213: SSA (Smart Shield Actuator)
220: 정적 벤드 조명(Static bend lighting).
221: 램프.
222: SBL 리플렉터(Static Bend Lighting Reflector).
310: 제1 영역.
320: 제2 영역.

Claims (8)

  1. 도로 영상을 획득하는 영상 획득부;
    상기 영상 획득부가 획득한 상기 도로 영상에서 노면표시의 방향지시표시를 인식하는 영상 분석부; 및
    상기 영상 분석부가 인식한 상기 방향지시표시에 따라 전조등을 제어하는 전조등 제어부를 포함하는 적응형 전조등 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전조등 제어부는 온-오프 동작으로 상기 전조등을 제어하는 적응형 전조등 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전조등 제어부는 스위블 동작으로 상기 전조등을 제어하는 적응형 전조등 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 분석부는 패턴 매칭을 통해 상기 방향지시표시를 인식하는 적응형 전조등 시스템.
  5. 영상 획득부가 도로 영상을 획득하는 단계;
    영상 분석부가 상기 영상 획득부가 획득한 도로 영상에서 노면표시의 방향지시표시를 인식하는 단계; 및
    전조등 제어부가 상기 영상 분석부가 인식한 상기 방향지시표시 종류에 따라 전조등을 제어하는 단계를 포함하는 적응형 전조등 시스템의 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전조등 제어부는 온-오프 동작으로 상기 전조등을 제어하는 적응형 전조등 시스템의 제어방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 전조등 제어부는 스위블 동작으로 상기 전조등을 제어하는 적응형 전조등 시스템의 제어방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 영상 분석부는 패턴 매칭을 통해 상기 방향지시표시를 인식하는 적응형 전조등 시스템의 제어방법.
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