KR20160064736A - 장애물 감지를 이용한 차선 제공장치 및 방법 - Google Patents

장애물 감지를 이용한 차선 제공장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장애물 감지를 이용한 차선 제공장치 및 방법에 관한 것으로, 차량이 주행 중인 도로에 대한 영상데이터를 획득하는 이미지센서를 포함하는 센서모듈, 영상데이터에서 추출된 도로의 기본 차선과 영상데이터에 포함된 고정 장애물과 이동 장애물 중 적어도 하나의 장애물에 대한 정보를 결합하여 주행 차선을 생성하는 제어모듈을 포함할 수 있고, 다른 실시 예로도 적용이 가능하다.

Description

장애물 감지를 이용한 차선 제공장치 및 방법{Apparatus and Method for Lane Providing Using Obstacle Detecting}
본 발명의 다양한 실시 예는 장애물 감지를 이용한 차선 제공장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 차선의 감지 및 차선에 위치한 장애물의 감지결과에 따라 주행 가능한 차선을 생성하여 제공하는 장애물 감지를 이용한 차선 제공장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 디지피에스(Differential Global Positioning System)와 같은 정확한 위치 정보 제공 시스템이 보급됨에 따라 이를 이용한 차량의 무인 주행에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
일반적으로 무인 주행 차량은 지면에 유도선 또는 경계선을 설치하고 이를 따라 주행하는 방식이 주로 연구되어 왔다. 1m 이내의 오차를 갖는 DGPS를 적용하는 경우 지면에 유도선이나 경계선을 마련하지 않는 상태에서 차량의 무인 주행이 가능할 수도 있다. 이를 가능하게 하기 위해서는 임계 거리마다 예컨대, 수 km마다 DGPS 스테이션을 설치하거나 가상 기지국을 이용하는 네트워크 시스템을 도입하는 등 고가 장비의 추가적인 설치가 필요한 문제점이 발생한다.
DGPS 등과 같은 정밀한 위치 정보 제공 시스템을 적용한 차량의 무인 주행 제어에는 차량의 진행 방향을 중심으로 하는 일정한 차선폭을 갖는 차선이 정의될 수 있다. 무인 주행 시스템은 상기 차선을 따라 차량의 주행이 이루어지도록 제어할 수 있으며 상기 차선은 무인 차량 시스템뿐 아니라 운전자의 차량 운행 보조 시스템에도 적용될 수 있다.
이러한 차선을 이용하는 시스템에서, 차선에 의한 주행 경로에 장애물이 존재하는 경우, 장애물을 회피하여 주행할 수 있는 차선을 제공할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
상기와 같이 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다양한 실시 예들은 차량이 주행 중인 도로의 차선 감지 결과, 도로에 장애물이 존재하여 차선의 확인이 불가능한 경우에 상기 장애물의 위치에 기반하여 차량이 주행 가능한 차선을 생성하여 제공할 수 있는 장애물 감지를 이용한 차선 제공장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차선 제공장치는 차량이 주행 중인 도로에 대한 영상데이터를 획득하는 이미지센서를 포함하는 센서모듈, 상기 영상데이터에서 추출된 상기 도로의 기본 차선과 상기 영상데이터에 포함된 고정 장애물과 이동 장애물 중 적어도 하나의 장애물에 대한 정보를 결합하여 주행 차선을 생성하는 제어모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어모듈은 상기 고정 장애물을 기준으로 적어도 하나의 고정 포인트를 추출할 수 있다.
또한, 상기 제어모듈은 상기 기본 차선에 대한 적어도 하나의 기본 포인트를 추출하고 상기 고정 포인트와 결합하여 상기 주행 차선을 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어모듈은 상기 이동 장애물의 위치 및 속도를 이용하여 상기 이동 장애물이 점유하는 영역을 원 형태로 추출할 수 있다.
또한, 상기 제어모듈은 상기 기본 차선과 상기 원 형태의 정보를 결합하여 상기 주행 차선을 생성할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차선 제공방법은 차량이 주행 중인 도로에 대한 영상데이터를 획득하는 단계, 상기 영상데이터로부터 상기 도로의 기본 차선을 추출하는 단계, 상기 영상데이터에 포함된 고정 장애물과 이동 장애물 중 적어도 하나의 장애물을 확인하는 단계, 상기 장애물에 대한 정보를 생성하는 단계, 상기 기본 차선과 상기 정보를 결합하여 주행 차선을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 정보를 생성하는 단계는 상기 고정 장애물을 기준으로 적어도 하나의 고정 포인트를 추출하는 단계, 상기 기본 차선에 대한 적어도 하나의 기본 포인트를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 주행 차선을 생성하는 단계는 상기 고정 포인트와 상기 기본 포인트를 결합하여 상기 주행 차선을 생성하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 정보를 생성하는 단계는 상기 이동 장애물의 위치 및 속도를 이용하여 상기 이동 장애물이 점유하는 영역을 원 형태의 정보로 추출하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 주행 차선을 생성하는 단계는 상기 기본 차선과 상기 원 형태의 정보를 결합하여 상기 주행 차선을 생성하는 단계일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 장애물 감지를 이용한 차선 제공장치 및 방법에 관한 것으로 차량이 주행 중인 도로의 차선 감지 결과, 도로에 장애물이 존재하여 차선의 확인이 불가능한 경우에 상기 장애물의 위치에 기반하여 차량이 주행 가능한 차선을 생성하여 제공함으로써 장애물에 의해 정확한 차선제공이 용이하지 못한 점을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차선 제공장치의 주요구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 감지된 고정 장애물을 이용한 차선을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 감지된 이동 장애물의 특성을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 감지된 이동 장애물을 이용한 차선을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차선 제공방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차선 제공장치의 주요구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차선 제공장치(100)는 통신모듈(110), 센서모듈(120), 입력모듈(130), 출력모듈(140), 메모리(150) 및 제어모듈(160)을 포함할 수 있다.
통신모듈(110)은 CAN(Controller Area Network), CAN-FD(CAN with Flexible Data rate), FlexRay, MOST(Media Oriented Systems Transport), TT Ethernet(Time Triggered Ethernet) 등의 다양한 차량 내 통신을 통해 센서모듈(120), 입력모듈(130), 출력모듈(140), 메모리(150) 및 제어모듈(160) 사이의 통신을 수행할 수 있다.
센서모듈(120)은 주행 중인 차량의 주행 정보를 획득하기 위한 센서를 포함할 수 있고, 주행 중인 도로에 대한 영상데이터를 획득하기 위한 이미지센서를 포함할 수 있다. 센서모듈(120)은 통신모듈(110)을 통해 이미지센서에서 획득된 영상데이터를 제어모듈(160)로 제공할 수 있다.
입력모듈(130)은 외부로부터의 입력에 따른 제어신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 입력모듈(130)은 키패드, 터치패드, 터치스크린 등의 입력장치로 형성될 수 있으며, 입력모듈(130)이 터치스크린으로 형성된 경우, 출력모듈(140)의 기능도 같이 수행할 수 있다.
출력모듈(140)은 제어모듈(160)의 제어에 의해 차량의 주행정보를 출력할 수 있다. 특히, 출력모듈(140)은 도로의 기본 차선과 도로에 존재하는 장애물에 의해 생성된 주행 차선을 출력할 수 있다. 이를 위해, 출력모듈(140)은 LCD, 터치스크린 등의 출력장치로 형성될 수 있다.
메모리(150)는 차선 제공장치(100)를 동작시키기 위한 프로그램 등을 저장할 수 있다. 특히, 메모리(150)는 영상데이터를 분석하여 주행 중인 도로의 차선을 추출하기 위한 알고리즘을 저장할 수 있고, 도로에 존재하는 고정 장애물 및 이동 장애물 중 적어도 하나의 장애물과 영상데이터에서 추출된 기본 차선을 결합하여 주행 차선을 생성하기 위한 알고리즘을 저장할 수 있다.
제어모듈(160)은 이미지센서에서 획득된 영상데이터로부터 도로의 기본 차선을 추출하고, 영상데이터에 포함된 장애물을 확인할 수 있다. 제어모듈(160)은 확인된 장애물에 대한 데이터를 생성하여 기본 차선과 데이터의 결합으로 주행 차선을 생성할 수 있다. 이를 위해, 제어모듈(160)은 장애물관리부(161) 및 차선관리부(162)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 감지된 고정 장애물을 이용한 차선을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 장애물관리부(161)는 도 2의 (a)에서와 같이 영상데이터(210)에서 차선(Lane)과 적어도 하나의 고정 장애물(211, 212)이 확인되면, 도 2의 (b)에서와 같이 영상데이터(210)에 대응되는 화면(220)에 차량(V)의 위치를 기준으로 차선(Lane)과 적어도 하나의 고정 장애물(221, 222)을 도식화할 수 있다.
장애물관리부(161)는 도 2의 (c)에서와 같이 추출된 차선(Lane)과 고정 장애물(221, 222)로부터 안전거리가 확보된 기본 포인트(a, b)와 복수의 고정 포인트(223)를 추출할 수 있다. 장애물관리부(161)는 차선의 양 끝점을 기본 포인트(a, b)로 추출할 수 있다. 장애물관리부(161)는 고정 장애물(221, 222)의 가장자리를 기준으로 안전거리만큼 떨어진 위치에 고정 포인트를 추출할 수 있다. 이때, 안전거리는 차량(V)의 폭을 이등분한 폭만큼의 거리일 수 있다.
차선관리부(162)는 도 2의 (d)에서와 같이 기본 포인트(a, b)와 복수의 고정 포인트(223)를 연결하여 스플라인 곡선(224, 225)을 생성할 수 있고, 차선관리부(162)는 생성된 스플라인 곡선(224, 225)을 주행 차선으로 인지할 수 있다. 차선관리부(162)는 도 2의 (e)와 같이 출력모듈(140)에 주행 차선(214, 215)을 출력할 수 있다. 스플라인 곡선(224, 225)는 좌측 주행 차선(214)을 생성하기 위한 좌측 스플라인 곡선(224)과 우측 주행 차선(215)를 생성하기 위한 우측 스플라인 곡선(225)을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 감지된 이동 장애물의 특성을 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 장애물관리부(161)는 도 3의 (a)에서와 같이 영상데이터(310)에서 차선(Lane)과 적어도 하나의 이동 장애물(311)이 확인되면, 도 3의 (b)에서와 같이 영상데이터(310)에 대응되는 화면(320)에 차량(V)의 위치를 기준으로 차선(Lane)과 이동 장애물(321)을 도식화할 수 있다.
장애물관리부(161)는 이동 장애물(321)의 이동정보를 예컨대, 이동 장애물(321)의 위치, 이동속도, 속도변화량을 이용하여 이동 장애물(321)이 점유하는 영역을 2차원 가우시안 함수로 생성할 수 있다. 이때, 2차원 가우시안 함수는 하기의 수학식 1과 같을 수 있다.
Figure pat00001
(단,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
는 이동 장애물(321)의 중심점에 대한 좌표,
Figure pat00004
는 이동 장애물(321)의 속도변화량을 나타낼 수 있다.)
장애물관리부(161)는 이동 장애물(321)의 위치, 이동속도 및 속도변화량을 이용하여 이동 장애물(321)의 위치변화를 확인할 수 있고, 이동 장애물(321)의 속도를 이용하여 이동 장애물(321)의 속도변화량을 확인할 수 있다.
장애물관리부(161)는 이동 장애물(321)에 대한 가우시안 함수가 임계값 이상을 가지는 것으로 확인되면 하기의 수학식 2를 이용하여 이동 장애물(321)을 도 3의 (c)에서와 같이 타원형(330)으로 생성할 수 있다. 331은 이전 시점(t-1)의 영상데이터에서 확인된 이동 장애물(321)의 중심점에 대한 좌표, 332는 현재 시점(t)의 영상데이터에서 확인된 이동 장애물(321)의 중심점에 대한 좌표일 수 있다.
이때, 장애물관리부(161)는 이동 장애물(321)이 차선(Lane) 중 왼쪽 차선에 가깝게 위치하는지 오른쪽 차선에 가깝게 위치하는지 확인할 수 있다.
Figure pat00005
(단,
Figure pat00006
은 임계값, x, y는 global 좌표계 내의 임의의 위치 좌표,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
는 이동 장애물(321)의 중심점에 대한 좌표,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
는 특정 시간 동안 이동 장애물(321)의 중심점이 이동한 거리에 대한 좌표,
Figure pat00011
는 이동 장애물(321)의 속도변화량을 나타낼 수 있다.)
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 감지된 이동 장애물을 이용한 차선을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 도 4를 참조하면, 장애물관리부(161)는 도 4의 (a)에서와 같이 영상데이터(410)에서 차선(Lane)과 이동 장애물(411, 412)이 확인되면, 도 4의 (b)에서와 같이 영상데이터(410)에 대응되는 화면(420)에 차량(V)의 위치를 기준으로 차선(Lane)과 적어도 하나의 이동 장애물(421, 422)을 도식화할 수 있다. 장애물관리부(161)는 수학식 2를 이용하여 이동 장애물(421, 422)를 도 4의 (c)에서와 같이 타원형(431, 432)로 생성할 수 있다.
차선관리부(162)는 도 4의 (c)와 같이 이동 장애물(411, 421)의 이동에 따라 형성되는 적어도 하나의 2차원 가우시안 함수와 기본 차선을 결합할 수 있다. 차선관리부(162)는 도 4의 (d)와 같이 곡선 맞춤(curve fitting) 과정을 통해 433과 434와 같이 차량이 주행할 수 있는 차선의 형태로 보정할 수 있다. 차선관리부(162)는 보정된 차선으로 주행 차선(413, 414)를 생성할 수 있다. 차선관리부(162)는 도 4의 (e)와 같이 출력모듈(140)에 주행 차선(413, 414) 를 출력할 수 있다. 보정된 차선(433, 434)은 좌측 주행 차선(413)을 생성하기 위한 좌측 보정 차선(433)과 우측 주행 차선(414)을 생성하기 위한 우측 보정 차선(434)을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차선 제공방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 11단계에서 제어모듈(160)은 차량의 주행여부를 확인할 수 있다. 확인결과, 차량의 주행이 확인되면 제어모듈(160)은 13단계를 수행할 수 있고, 차량의 주행이 확인되지 않으면 제어모듈(160)은 27단계를 수행할 수 있다. 27단계에서 제어모듈(160)은 창문 개폐, 멀티미디어 재생 등 탑승자의 의도에 따른 해당 기능을 수행할 수 있다.
13단계에서 제어모듈(160)은 센서모듈(120)에 포함된 이미지센서를 제어하여 주행 중인 차량의 도로에 대한 영상데이터를 획득할 수 있다. 15단계에서 제어모듈(160)은 획득된 영상데이터를 분석하여 차량이 주행 중인 도로의 기본 차선을 추출할 수 있다. 이때, 제어모듈(160)은 영상데이터를 분석하여 영상데이터에 포함된 색깔 구별로 기본 차선을 추출할 수 있고, 주행 중인 도로의 지형정보를 이용하여 기본 차선을 추출할 수 있다.
17단계에서 제어모듈(160)은 영상데이터를 분석하여 영상데이터에 포함된 고정 장애물의 존재여부를 확인할 수 있다. 제어모듈(160)은 영상데이터에 고정 장애물이 존재하면 19단계를 수행할 수 있고, 고정 장애물이 존재하지 않으면 21단계를 수행할 수 있다.
19단계에서 제어모듈(160)은 기본 차선과 고정 장애물을 이용하여 주행 차선을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제어모듈(160)은 기본 차선으로부터 적어도 하나의 기본 포인트를 추출하고, 고정 장애물에 의한 적어도 하나의 고정 포인트를 추출할 수 있다. 제어모듈(160)은 기본 차선 및 고장 장애물로부터 안전거리를 설정하여 기본 포인트와 고정 포인트 추출할 수 있다. 제어모듈(160)은 기본 포인트와 고정 포인트를 결합하여 스플라인 곡선을 생성할 수 있고, 스플라인 곡선을 주행 차선으로 인지할 수 있다. 이는 도 2에서 설명하였으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
21단계에서 제어모듈(160)은 영상데이터를 분석하여 영상데이터에 포함된 이동 장애물의 존재여부를 확인할 수 있다. 제어모듈(160)은 영상데이터에 이동 장애물이 존재하면 23단계를 수행할 수 있고, 이동 장애물이 존재하지 않으면 25단계를 수행할 수 있다.
21단계에서 제어모듈(160)은 기본차선과 이동 장애물을 이용하여 주행 차선을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제어모듈(160)은 이동 장애물의 위치, 이동속도 및 속도변화량을 이용해 이동 장애물이 점유하는 영역을 가우시안 함수로 생성할 수 있다. 제어모듈(160)은 가우시안 함수가 임계값 이상을 가지는 이동 장애물의 단면을 타원 형으로 표현할 수 있다. 제어모듈(160)은 기본 차선과 가우시안 함수를 결합하여 주행 차선을 생성할 수 있다. 이는 도 3 및 도 4에서 설명하였으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
25단계에서 제어모듈(160)은 주행 중인 도로에 장애물이 존재하지 않으면, 15단계에서 생성된 기본 차선을 출력할 수 있다. 제어모듈(160)은 주행 중인 도로에 장애물이 존재하면, 장애물의 종류에 따라 19단계 또는 23단계 중 적어도 하나의 단계에서 생성된 주행 차선을 출력할 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 발명된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 발명된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 차선 제공장치 110: 통신모듈
120: 센서모듈 130: 입력모듈
140: 출력모듈 150: 메모리
160: 제어모듈 161: 장애물관리부
162: 차선관리부

Claims (10)

  1. 차량이 주행 중인 도로에 대한 영상데이터를 획득하는 이미지센서를 포함하는 센서모듈;
    상기 영상데이터에서 추출된 상기 도로의 기본 차선과 상기 영상데이터에 포함된 고정 장애물과 이동 장애물 중 적어도 하나의 장애물에 대한 정보를 결합하여 주행 차선을 생성하는 제어모듈;
    을 포함하는 차선 제공장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은
    상기 고정 장애물을 기준으로 적어도 하나의 고정 포인트를 추출하는 차선 제공장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어모듈은
    상기 기본 차선에 대한 적어도 하나의 기본 포인트를 추출하고 상기 고정 포인트와 결합하여 상기 주행 차선을 생성하는 차선 제공장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은
    상기 이동 장애물의 위치 및 속도를 이용하여 상기 이동 장애물이 점유하는 영역을 원 형태로 추출하는 차선 제공장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어모듈은
    상기 기본 차선과 상기 원 형태의 정보를 결합하여 상기 주행 차선을 생성하는 차선 제공장치.
  6. 차량이 주행 중인 도로에 대한 영상데이터를 획득하는 단계;
    상기 영상데이터로부터 상기 도로의 기본 차선을 추출하는 단계;
    상기 영상데이터에 포함된 고정 장애물과 이동 장애물 중 적어도 하나의 장애물을 확인하는 단계;
    상기 장애물에 대한 정보를 생성하는 단계;
    상기 기본 차선과 상기 정보를 결합하여 주행 차선을 생성하는 단계;
    를 포함하는 차선 제공방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 정보를 생성하는 단계는
    상기 고정 장애물을 기준으로 적어도 하나의 고정 포인트를 추출하는 단계;
    상기 기본 차선에 대한 적어도 하나의 기본 포인트를 추출하는 단계;
    를 더 포함하는 차선 제공방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주행 차선을 생성하는 단계는
    상기 고정 포인트와 상기 기본 포인트를 결합하여 상기 주행 차선을 생성하는 단계인 차선 제공방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 정보를 생성하는 단계는
    상기 이동 장애물의 위치 및 속도를 이용하여 상기 이동 장애물이 점유하는 영역을 원 형태의 정보로 추출하는 단계인 차선 제공방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주행 차선을 생성하는 단계는
    상기 기본 차선과 상기 원 형태의 정보를 결합하여 상기 주행 차선을 생성하는 단계인 차선 제공방법.
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JP2011131838A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Toyota Motor Corp 走行支援装置

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