KR20140071174A - 차량의 차선 가이드 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

차선 가이드 장치는 도로의 차선 정보를 포함하는 도로 지도를 내장하고 GPS 신호를 수신하여 차량의 위치를 상기 도로 지도에 매칭시키는 내비게이션부, 상기 차량의 전방 도로 이미지를 촬영하는 LDW 카메라, 상기 차량의 주행 상태를 측정하는 거동 보정 센서 모듈, 상기 차량의 위치가 매칭되는 도로 지도에서 운전자의 전방에 보이는 실제 차선에 대한 가상 차선의 형태를 추정하고, 상기 차량의 전방 도로 이미지에서 전방 차선을 식별하여 상기 가상 차선을 횡방향으로 보정하고, 상기 차량의 주행 상태를 이용하여 상기 차량의 위치를 상기 도로 지도에서 종방향으로 보정하여 상기 가상 차선을 보정하는 차선 위치 산출부, 및 상기 실제 차선에 겹쳐서 상기 가상 차선을 표시하는 디스플레이부를 포함한다.

Description

차량의 차선 가이드 장치 및 그 방법{LANE GUIDE DEVICE IN VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 차선 가이드 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시야가 확보되지 않는 악천후 시에도 차선을 확인할 수 있는 차선 가이드 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근, LDW(Lane Departure Warning) 기능을 가진 차량이 선보이고 있다. LDW 기능은 차량의 전방에 설치된 전방 카메라를 통해 전방 도로 이미지를 촬영하고, 촬영된 영상에서 차선 마크를 식별하여 차선의 위치를 추적하고, 차량이 차선을 벗어날 때 운전자에게 알려주는 기능이다. LDW 기능은 차량이 일정 속도 이상으로 운행될 때 작동된다. LDW 기능을 이용하여 운전자의 졸음운전이나 운전부주의를 어느 정도 예방할 수 있는 효과가 있다.
그러나, 안개나 우천 상황과 같은 악천후 시 또는 야간과 같이 시야가 확보되지 않는 상황에서는 운전자가 차선을 확인하는데 어려움이 있다. 악천후 시 또는 야간에 LDW 기능이 작동되더라도 운전자가 차선을 확인하는 데에는 큰 도움이 되지 못 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 시야가 확보되지 않는 악천후 시 또는 야간에도 운전자가 차선을 확인할 수 있도록 하는 차선 가이드 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차선 가이드 장치는 도로의 차선 정보를 포함하는 도로 지도를 내장하고 GPS 신호를 수신하여 차량의 위치를 상기 도로 지도에 매칭시키는 내비게이션부, 상기 차량의 전방 도로 이미지를 촬영하는 LDW 카메라, 상기 차량의 주행 상태를 측정하는 거동 보정 센서 모듈, 상기 차량의 위치가 매칭되는 도로 지도에서 운전자의 전방에 보이는 실제 차선에 대한 가상 차선의 형태를 추정하고, 상기 차량의 전방 도로 이미지에서 전방 차선을 식별하여 상기 가상 차선을 횡방향으로 보정하고, 상기 차량의 주행 상태를 이용하여 상기 차량의 위치를 상기 도로 지도에서 종방향으로 보정하여 상기 가상 차선을 보정하는 차선 위치 산출부, 및 상기 실제 차선에 겹쳐서 상기 가상 차선을 표시하는 디스플레이부를 포함한다.
상기 차량의 후방 도로 이미지를 촬영하는 후방 카메라를 더 포함하고, 상기 차선 위치 산출부는 상기 후방 도로 이미지에서 후방 차선을 식별하여 상기 가상 차선을 횡방향으로 보정할 수 있다.
상기 거동 보정 센서 모듈은, 상기 차량의 바퀴의 회전 속도를 측정하는 휠 속도 측정 센서, 상기 차량의 측면으로의 움직임을 측정하는 요 센서, 및 상기 차량의 위아래로의 기울기를 측정하는 피치 센서를 포함할 수 있다.
상기 운전자의 자세를 검출하는 DSM 부를 더 포함하고, 상기 차선 위치 산출부는 상기 운전자의 자세에 따라 상기 가상 차선을 보정할 수 있다.
상기 디스플레이부는 화면에 표시되는 이미지를 상기 차량의 전면 유리에 반사하는 헤드업디스플레이일 수 있다.
상기 디스플레이부는 상기 가상 차선을 상기 차량의 전면 유리에서 일정 거리 이상 멀리 보이는 허상으로 표시할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차선 가이드 장치를 이용한 차선 가이드 방법은, 도로의 차선 정보를 포함하는 도로 지도에 차량의 위치를 매칭시켜 운전자의 전방에 보이는 실제 차선에 대한 가상 차선의 형태를 추정하는 단계, 상기 차량이 주행 중인 도로 이미지를 촬영하고, 상기 도로 이미지에서 차선을 식별하여 상기 가상 차선을 횡방향으로 보정하는 단계, 상기 차량의 주행 상태를 측정하여 상기 차량의 위치를 상기 도로 지도에서 종방향으로 보정하여 상기 가상 차선을 보정하는 단계, 및 상기 실제 차선에 겹쳐서 상기 가상 차선을 표시하는 단계를 포함한다.
상기 가상 차선을 횡방향으로 보정하는 단계는, 상기 차량의 전방 도로 이미지를 촬영하는 단계, 상기 전방 도로 이미지에서 전방 차선을 식별하는 단계, 및 상기 차량과 상기 차량의 좌우에 인접한 전방 차선과의 거리에 따라 상기 차량의 횡방향 위치 오차를 보정하는 제1 보정값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가상 차선을 횡방향으로 보정하는 단계는, 상기 차량의 후방 도로 이미지를 촬영하는 단계, 상기 후방 도로 이미지에서 후방 차선을 식별하는 단계, 및 상기 차량과 상기 차량의 좌우에 인접한 후방 차선과의 거리에 따라 상기 차량의 횡방향 위치 오차를 보정하는 제1 보정값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 차량의 위치를 상기 도로 지도에서 종방향으로 보정하여 상기 가상 차선을 보정하는 단계는, 상기 차량의 주행 상태를 기준으로 상기 차량의 종방향 위치 오차를 보상하는 제2 보상값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 운전자의 자세를 검출하고, 상기 운전자의 자세에 따라 상기 가상 차선을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가상 차선을 표시하는 단계는, 상기 가상 차선을 상기 차량의 전면 유리에서 일정 거리 이상 멀리 보이는 허상으로 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
시야가 확보되지 않는 악천후 시 또는 야간에도 운전자가 차선을 정확하게 확인할 수 있으며, 이에 따라 운전자의 시야가 확보되지 않아 발생하는 차량 사고를 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차선 가이드 장치를 간략히 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차선 가이드 장치에 의해 실제 차선을 따라 가상 차선이 표시된 일예를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차선 가이드 장치를 간략히 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 차선 가이드 장치(100)는 내비게이션부(110), LDW(Lane Departure Warning) 카메라(120), 후방 카메라(130), 거동 보정 센서 모듈(140), DSM(Driver's Status Measuring) 부(150), 차선 위치 산출부(160) 및 디스플레이부(170)를 포함한다.
내비게이션부(110)는 도로의 차선 정보까지 정밀하게 측정된 도로 지도를 내장한다. 정밀한 도로 지로는 ADAS(Advanced Drive Assist System)을 위해 개발된 지도나 위성 지도 등으로 마련될 수 있다. 내비게이션부(110)는 위성의 GPS 신호를 수신하여 차량의 위경도 위치를 산출하고, 차량의 위경도 위치를 내장된 도로 지도에 매칭시킨다. 내비게이션부(110)는 대략 1초 단위로 GPS 신호를 주기적으로 수신하여 차량의 위경도 위치를 주기적으로 산출할 수 있다. 내비게이션부(110)는 차량의 위경도 위치에 매칭되는 도로 지도 정보 및 차량의 실시간 위치 정보를 차선 위치 산출부(160)에 전달한다.
LDW 카메라(120)는 리어뷰 미러(rear view mirror) 근처에 장착되어 전방 도로 이미지를 촬영한다. LDW 카메라(120)는 운전자가 전면 유리를 통해 전방을 주시하는 시야각과 유사한 시야각에서 전방 도로 이미지를 촬영할 수 있다. LDW 카메라(120)는 촬영된 전방 도로 이미지를 차선 위치 산출부(160)에 전달한다.
후방 카메라(130)는 차량의 후방에 장착되어 후방 도로 이미지를 촬영한다. 후방 카메라(130)는 촬영된 후방 도로 이미지를 차선 위치 산출부(160)에 전달한다.
거동 보정 센서 모듈(140)은 차량 바퀴의 휠 속도 측정 센서, 요(Yaw) 센서 및 피치(Pitch) 센서를 포함한다. 휠 속도 측정 센서는 차량 바퀴의 회전 속도를 실시간으로 측정하며, 이로부터 차량의 실제 속도가 추정된다. 요 센서는 차량의 측면으로의 움직임을 측정한다. 피치 센서는 경사길이나 과속 방지턱에 의한 차량의 위아래로의 기울기를 측정한다. 즉, 거동 보정 센서 모듈(140)은 차량 바퀴의 회전 속도 값, 요 센서 값 및 피치 센서 값을 이용하여 차량의 주행 상태를 실시간으로 측정한다. 거동 보정 센서 모듈(140)은 측정된 차량 바퀴의 회전 속도 값, 요 센서 값 및 피치 센서 값을 차선 위치 산출부(160)에 전달한다.
DSM 부(150)는 차량에 탑승한 운전자의 머리와 눈의 위치, 시선 방향 등의 운전자 자세를 검출한다. DSM 부(150)는 카메라를 이용하여 운전자의 얼굴을 인식하는 장치 등으로 마련될 수 있다. 카메라를 이용하여 사용자의 얼굴을 인식하는 장치 및 방법은 공지되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. DSM 부(150)는 운전자 자세 정보를 차선 위치 산출부(160)에 전달한다.
차선 위치 산출부(160)는 차량의 위경도 위치가 매칭되는 도로 지도 정보에서 현재 차량이 주행 중인 도로의 차선의 개수, 종류, 모양, 방향 등을 확인할 수 있다. 그리고 차선 위치 산출부(160)는 차량의 실시간 위치 정보 및 도로 지도 정보를 이용하여 운전자의 전방에 보이는 실제 차선에 대한 가상 차선의 형태를 추정할 수 있다.
차선 위치 산출부(160)는 LDW 카메라(120)에서 촬영된 전방 도로 이미지에서 전방 차선을 식별하고, 후방 카메라(130)에서 촬영된 후방 도로 이미지에서 후방 차선을 식별한다. 우천 상황과 같은 악천후 시에는 전방 시야가 확보되지 않아 LDW 카메라(120)로 촬영된 전방 도로 이미지에서 전방 차선이 정확하게 식별되지 않을 수 있다. 그러나, 악천후 시에는 전방 시야에 비해 상대적으로 후방 시야의 확보가 용이하다. 차선 위치 산출부(160)는 LDW 카메라(120)를 통해 식별 가능한 전방 차선과 후방 카메라(130)를 통해 식별된 후방 차선을 이용하여 차량과 차량의 좌우에 인접한 차선과의 거리를 산출할 수 있다. 차량과 차량의 좌우에 인접한 차선과의 거리는 차량의 횡방향 위치 오차를 보정하는 제1 보정값이 된다.
차선 위치 산출부(160)는 제1 보정값을 이용하여 가상 차선을 횡방향으로 보정한다. 즉, 차선 위치 산출부(160)는 제1 보정값에 따라 가상 차선을 좌우로 이동시켜 가상 차선의 위치를 보정한다. 이하, 종방향은 차량의 주행 방향을 의미하고, 횡방향은 차량의 주행 방향에 대한 좌우 방향을 의미한다.
차선 위치 산출부(160)는 거동 보정 센서 모듈(140)에서 전달받은 차량 바퀴의 회전 속도 값, 요 센서 값 및 피치 센서 값을 이용하여 차량의 주행 상태를 실시간으로 산출할 수 있다. 만일, 내비게이션부(110)에서 GPS 신호에 따라 산출되는 차량의 위경도 위치가 정확하지 못 하여 차량의 실시간 위치에 오차가 발생하는 경우, 차선 위치 산출부(160)는 거동 보정 센서 모듈(140)을 통해 측정된 차량의 주행 상태를 이용하여 차량의 종방향 위치 오차를 보정하는 제2 보정값을 산출한다. 예를 들어, 주행하는 차량의 위치가 곡선 차로에서 직선 차로로 변경된다고 하자. 이때, 내비게이션부(110)에서 차량의 위치가 곡선 차로에서 직선 차로로 변경되는 시점과 거동 보정 센서 모듈(140)에서 차량의 위치가 곡선 차로에서 직선 차로로 변경되는 것으로 측정된 시점이 서로 다르면, 차선 위치 산출부(160)는 거동 보정 센서 모듈(140)에서 측정된 시점을 기준으로, 즉 차량의 주행 상태를 기준으로 차량의 종방향 위치 오차를 보상하는 제2 보상값을 산출한다.
차선 위치 산출부(160)는 제2 보정값을 이용하여 가상 차선을 종방향으로 보정한다. 즉, 차선 위치 산출부(160)는 제2 보정값에 따라 차량의 실시간 위치를 종방향으로 보정하고, 보정된 차량의 실시간 위치 및 도로 지도 정보를 이용하여 가상 차선을 보정한다.
차선 위치 산출부(160)는 DSM 부(150)에서 전달받은 운전자 자세 정보를 이용하여 운전자 자세에 따라 운전자의 눈에 실제로 보이는 차선에 대응하여 가상 차선의 모양을 보정한다. 예를 들어, 운전자가 앉은키에 따라 가상 차선을 상하 방향으로 이동시켜 보정할 수 있다.
차선 위치 산출부(160)는 최종적으로 보정된 가상 차선의 위치 정보를 디스플레이부(170)에 전달한다.
디스플레이부(170)는 가상 차선의 위치 정보에 따라 실제 차선에 겹쳐서 가상 차선을 표시한다. 디스플레이부(170)는 헤드업디스플레(Head Up Display)로 마련될 수 있다. 헤드업디스플레이는 반사경으로 화면에 표시되는 이미지를 차량의 전면 유리에 반사시켜서 운전자에게 보여주는 장치이다. 디스플레이부(170)는 가상 차선이 차량의 전면 유리에서 일정 거리 이상 멀리 보이는 허상으로 표시할 수 있다. 가상 차선이 차량의 전면 유리에 실상으로 표시되면, 실제 차선과 가상 차선이 운전자에게 다른 거리로 보이게 됨에 따라 운전자가 눈의 초점을 이동하여야 하고, 양안으로 인해 가상 차선이 이중 이미지가 보이는 등의 불편함이 발생할 수 있다. 그러나 가상 차선이 차량의 전면 유리에서 일정 거리 이상 멀리 보이는 허상으로 표시되면 실제 차선과 가상 차선이 일치하는 듯이 보이게 되어 이러한 불편함이 발생하지 않는다. 예를 들어, 가상 차선이 차량의 전면 유리에서 7.5m 거리의 허상으로 표시될 수 있으며, 이때 운전자가 고개를 어느 정도 움직여도 실제 차선에서 가상 차선이 이탈되는 정도가 둔화된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 차선 가이드 장치에 의해 실제 차선을 따라 가상 차선이 표시된 일예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 실제 차선(RL)을 따라 가상 차선(VL)이 차량의 전면 유리에서 일정 거리 이상의 허상으로 표시된 것이다.
안개가 낀 상태에서 운전자는 실제 차선(RL)을 멀리까지 볼 수 없으나, 차선 가이드 장치(100)에 의해 가상 차선(VL)이 표시됨으로써 운전자는 멀리 있는 차선까지 쉽게 확인할 수 있다.
제안하는 차선 가이드 장치(100)는 LDW(Lane Departure Warning) 기능을 보완하여 차량이 차선을 이탈하는 정보를 가상 차선과 같이 시각적으로 표시할 수 있다. 이에 따라, 운전자가 차량이 어느 차선을 이탈하는지 곧바로 확인할 수 있는 편리성이 향상될 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 차선 가이드 장치
110 : 내비게이션부
120 : LDW 카메라
130 : 후방 카메라
140 : 거동 보정 센서 모듈
150 : DSM 부
160 : 차선 위치 산출부
170 : 디스플레이부

Claims (12)

  1. 도로의 차선 정보를 포함하는 도로 지도를 내장하고 GPS 신호를 수신하여 차량의 위치를 상기 도로 지도에 매칭시키는 내비게이션부;
    상기 차량의 전방 도로 이미지를 촬영하는 LDW 카메라;
    상기 차량의 주행 상태를 측정하는 거동 보정 센서 모듈;
    상기 차량의 위치가 매칭되는 도로 지도에서 운전자의 전방에 보이는 실제 차선에 대한 가상 차선의 형태를 추정하고, 상기 차량의 전방 도로 이미지에서 전방 차선을 식별하여 상기 가상 차선을 횡방향으로 보정하고, 상기 차량의 주행 상태를 이용하여 상기 차량의 위치를 상기 도로 지도에서 종방향으로 보정하여 상기 가상 차선을 보정하는 차선 위치 산출부; 및
    상기 실제 차선에 겹쳐서 상기 가상 차선을 표시하는 디스플레이부를 포함하는 차선 가이드 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 차량의 후방 도로 이미지를 촬영하는 후방 카메라를 더 포함하고,
    상기 차선 위치 산출부는 상기 후방 도로 이미지에서 후방 차선을 식별하여 상기 가상 차선을 횡방향으로 보정하는 차선 가이드 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 거동 보정 센서 모듈은,
    상기 차량의 바퀴의 회전 속도를 측정하는 휠 속도 측정 센서;
    상기 차량의 측면으로의 움직임을 측정하는 요 센서; 및
    상기 차량의 위아래로의 기울기를 측정하는 피치 센서를 포함하는 차선 가이드 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 운전자의 자세를 검출하는 DSM 부를 더 포함하고,
    상기 차선 위치 산출부는 상기 운전자의 자세에 따라 상기 가상 차선을 보정하는 차선 가이드 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 화면에 표시되는 이미지를 상기 차량의 전면 유리에 반사하는 헤드업디스플레이인 차선 가이드 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 상기 가상 차선을 상기 차량의 전면 유리에서 일정 거리 이상 멀리 보이는 허상으로 표시하는 차선 가이드 장치.
  7. 차선 가이드 장치를 이용한 차선 가이드 방법에 있어서,
    도로의 차선 정보를 포함하는 도로 지도에 차량의 위치를 매칭시켜 운전자의 전방에 보이는 실제 차선에 대한 가상 차선의 형태를 추정하는 단계;
    상기 차량이 주행 중인 도로 이미지를 촬영하고, 상기 도로 이미지에서 차선을 식별하여 상기 가상 차선을 횡방향으로 보정하는 단계;
    상기 차량의 주행 상태를 측정하여 상기 차량의 위치를 상기 도로 지도에서 종방향으로 보정하여 상기 가상 차선을 보정하는 단계; 및
    상기 실제 차선에 겹쳐서 상기 가상 차선을 표시하는 단계를 포함하는 차선 가이드 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 가상 차선을 횡방향으로 보정하는 단계는,
    상기 차량의 전방 도로 이미지를 촬영하는 단계;
    상기 전방 도로 이미지에서 전방 차선을 식별하는 단계; 및
    상기 차량과 상기 차량의 좌우에 인접한 전방 차선과의 거리에 따라 상기 차량의 횡방향 위치 오차를 보정하는 제1 보정값을 산출하는 단계를 포함하는 차선 가이드 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 가상 차선을 횡방향으로 보정하는 단계는,
    상기 차량의 후방 도로 이미지를 촬영하는 단계;
    상기 후방 도로 이미지에서 후방 차선을 식별하는 단계; 및
    상기 차량과 상기 차량의 좌우에 인접한 후방 차선과의 거리에 따라 상기 차량의 횡방향 위치 오차를 보정하는 제1 보정값을 산출하는 단계를 포함하는 차선 가이드 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 차량의 위치를 상기 도로 지도에서 종방향으로 보정하여 상기 가상 차선을 보정하는 단계는,
    상기 차량의 주행 상태를 기준으로 상기 차량의 종방향 위치 오차를 보상하는 제2 보상값을 산출하는 단계를 포함하는 차선 가이드 방법.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 운전자의 자세를 검출하고, 상기 운전자의 자세에 따라 상기 가상 차선을 보정하는 단계를 더 포함하는 차선 가이드 방법.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 가상 차선을 표시하는 단계는,
    상기 가상 차선을 상기 차량의 전면 유리에서 일정 거리 이상 멀리 보이는 허상으로 표시하는 단계를 포함하는 차선 가이드 방법.
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