KR20170036096A - 관성 센서를 이용한 운전자 보조 시스템 - Google Patents

관성 센서를 이용한 운전자 보조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 제어 시스템을 위한 이미지 데이터를 위하여 처리 기능을 조정하도록 구성된 장치에 관한 것이다. 본 장치는 시야에 대응하는 이미지 데이터를 캡처하도록 구성된 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 관성 센서와 연결된 컨트롤러와 연결된다. 컨트롤러는 이미지 센서로부터 이미지 데이터를 수신하도록 그리고 관성 센서로부터 방향 신호를 수신하도록 작동할 수 있다. 이미지 센서에 대한 중력 방향을 식별하기 위하여 방향 신호가 이용될 수 있다.

Description

관성 센서를 이용한 운전자 보조 시스템{DRIVER ASSIST SYSTEM UTILIZING AN INERTIAL SENSOR}
본 발명은 향상된 작동을 위한 차량용 대상물 감지 장치에 관한 것이다.
한 실행예에서, 본 발명은 차량 제어 시스템용 이미지 데이터를 위한 처리 기능을 조정하도록 구성된 장치에 관한 것이다. 본 장치는 시야에 대응하는 이미지 데이터를 캡처하도록 구성된 이미지 센서를 포함한다. 이미지 센서는 관성 센서와 연결된 컨트롤러와 연결된다. 컨트롤러는 이미지 센서로부터 이미지 데이터를 수신하도록 그리고 관성 센서로부터 방향 신호를 수신하도록 작동할 수 있다. 이미지 센서에 대한 중력의 방향을 식별하기 위하여 방향 신호가 이용 될 수 있다.
컨트롤러는 목표 차량의 적어도 하나의 특성을 위한 이미지 데이터를 스캔하도록 구성된 기능을 시작하도록 작동할 수 있다. 방향 신호에 기초하여, 컨트롤러는 이미지 데이터의 시야의 원점을 오프셋시키고 그리고 조정된 원점을 생성하도록 작동할 수 있다. 조정된 원점은 그후 컨트롤러의 적어도 하나의 처리 기능을 개선시키기 위하여 이용되어 이미지 데이터 내의 특성을 식별한다. 본 명세서에 설명된 다양한 실행예는 목표 차량을 효율적이고 그리고 정확하게 식별하도록 구성된 개선된 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징들, 이점들, 및 목적들은 다음의 발명의 상세한 설명, 특허청구범위, 및 첨부된 도면을 참조하여 당 기술분야에 숙련된 자에 의해 더욱 이해되고 인정될 것이다.
도 1a는 지능형 전조등 시스템을 포함하는 사용자 차량의 주변 도면.
도 1b는 지능형 전조등 시스템으로부터 수신된 이미지 데이터의 원점의 오프셋을 보여주는 도면.
도 2a는 언덕의 정상에 접근하는 사용자 차량의 주변 도면.
도 2b는 계곡에 접근하는 사용자 차량의 주변 도면.
도 3a는 가속도계 측정의 그래픽 도면.
도 3b는 가속도계 측정의 그래픽 도면.
도 4는 지능형 전조등 시스템을 제어하도록 구성된 컨트롤러의 블록도.
여기에서, 설명의 목적으로, 용어 "상부", "하부", "우측", "좌측", "후방", "전방", "수직", "수평", 및 그들의 파생어들은 도 1a에서 배향된 바와 같이 본 발명과 관련될 것이다. 그러나, 본 발명은 달리 명백히 특정하는 경우를 제외하고 다양한 대안적인 배향을 가정할 수도 있음을 이해해야 한다. 또한, 첨부된 도면들에 도시되고 하기 명세서에 설명된 특정 장치들 및 공정들은 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 개념들에 대한 단순히 예시적인 실시예들이라는 점을 이해해야 할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들에 관한 특정 치수들 및 다른 물리적 특성들은 청구범위가 명백히 다르게 명시하지 않는 한 한정적인 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 1a를 참고하면, 컨트롤러(12)를 위한 작동 환경(10)이 도시된다. 컨트롤러(12)는 적어도 하나의 제어 신호를 하나 이상의 시스템, 예를 들어 운전자 보조 시스템으로 출력하기 위하여 작동할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 운전자 보조 시스템은 전조등 시스템(14)에 대응할 수 있다. 시스템(14)과 관련하여 논의되었지만, 제한되지는 않지만 차선 이탈 경고 시스템, 충돌 감지 시스템, 차량 안내 시스템을 포함하는 차량 시스템을 위한 하나 이상의 제어 신호를 출력하기 위하여 컨트롤러(12)가 이용될 수 있다.
시스템(14)은 사용자 차량(18)의 다수의 전조등(16) 각각의 조명 패턴, 예를 들어 상향 빔(high-beam) 또는 하향 빔(low-beam)을 조정하도록 구성된다. 컨트롤러(12)는 시야(22)에 대응하는 데이터를 캡처하도록 구성된 이미지 센서(20)와 연결된다. 데이터에 기초하여, 컨트롤러(12)는 목표 차량(26)에 대응하는 적어도 하나의 특성(24)을 감지하기 위하여 작동할 수 있다. 적어도 하나의 특성(24)을 감지하는 것에 응답하여, 컨트롤러(12)는 다수의 전조등(16)의 조명 패턴을 제어하도록 구성된다. 이렇게 하여, 사용자 차량(18)으로부터의 주변(10)의 조명이 목표 차량(26)을 향하는 눈부심 광(28)을 제한하면서 안전하게 유지되는 것을 보장하도록 시스템(14)은 작동할 수 있다.
목표 차량(26)을 식별하기 위하여 사용된 특성(24)은 광원, 예를 들어, 하나 이상의 전조등, 미등, 주행등 등을 나타낼 수 있다. 컨트롤러(12)는 적어도 하나의 특성(24)을 식별함에 의하여 그리고 시간에 따른 적어도 하나의 특성(24)의 이동 및/또는 거동을 식별함에 의하여 목표 차량(26)을 감지하도록 작동할 수 있다. 적어도 하나의 특성(24)의 움직임은 시간 주기에 대응하는 일련의 이미지 데이터에서의 특성(24)의 상대적인 위치에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(12)는 일련의 화상 데이터에서의 목표 전조등(30)의 상대적 위치에 기초하여 목표 차량(26)의 복수의 목표 전조등(30)을 식별하도록 작동할 수 있다.
컨트롤러(12)는 시야(22) 내에서의 목표 전조등의 위치에 기초하여 목표 전조등(30)을 더 식별할 수 있다. 목표 전조등(30)의 위치 또는 적어도 하나의 특성(24) 및 시야(22) 내에서의 대응 움직임에 기초하여, 컨트롤러(12)는 적어도 하나의 특성(24)이 목표 차량(26) 또는 비목표 광원에 대응하는지 여부를 결정하기 위하여 작동할 수 있다. 일부 실행예에서, 컨트롤러(12)는 시야(22) 및/또는 시야(22)의 원점 또는 수평선에 대응하는 이미지 데이터의 처리 윈도우를 조정하도록 작동할 수 있어 특성(24)의 감지를 향상시키고 또한 목표 차량(26)이 일관되게 그리고 정확하게 식별될 수 있다는 것을 보장한다.
이제 도 1a 및 1b를 참조하면, 적어도 하나의 특성(24)의 감지를 개선하기 위하여 컨트롤러(12)는 작동 환경(10)의 언덕(31)의 순간 기울기를 식별하도록 작동할 수 있다. 또한, 감지는 시야(22)에 대응하는 이미지 센서(20)로부터의 데이터를 여과하기 위한 시스템(14)을 제공할 수 있어 잘못된 감지를 제한한다. 잘못된 감지는 본 명세서에서 논의된 바와 같은 비-목표 광원에 대응할 수 있다. 작동 환경(10)의 경사에 기초하여, 컨트롤러(12)는 이미지 센서(20)로부터의 이미지 데이터(33)의 대략적인 수평선 또는 원점(32)을 조정하도록 그리고/또는 이미지 데이터(33)의 처리 윈도우(34)를 조정하도록 구성되어 목표 차량(26)을 효과적으로 식별한다. 이렇게 하여, 컨트롤러(12)는 목표 차량(26) 감지의 효율 및 정확도를 개선할 수 있다.
예시적인 실행예에서, 컨트롤러(12)는 관성 센서(도 3의 72)와 연결된다. 관성 센서는 시스템(14)에 통합될 수 있거나 또는 본 명세서에 설명된 바와 같은 관성 센서를 포함하는 어떠한 차량 시스템으로부터 컨트롤러(12)로의 하나 이상의 입력을 통하여 시스템(14)과 연결될 수 있다. 일부 실행예에서, 컨트롤러(12)는 차선 이탈 시스템 또는 차량의 작동을 돕기 위해 (예를 들어, 충돌 감지, 차량 안내 등) 작동할 수 있는 어떠한 형태의 운전자 보조 시스템과 더 연결될 수 있거나/또는 결합될 수 있다. 이러한 실행예에서, 관성 센서(72)로부터 수신된 신호에 응답하여 시야(22)의 원점(32) 및/또는 처리 윈도우(34)는 컨트롤러(12)에 의해 유사하게 조정될 수 있다. 관성 센서(72) 및 컨트롤러(12)와 연결되는 시스템(14)의 블록도가 도 3을 참조하여 논의된다. 3.
관성 센서(72)는 중력에 대하여 사용자 차량(18)의 방향을 측정 및/또는 추적하도록 구성될 수 있는 다양한 장치에 대응할 수 있다. 예를 들어, 관성 센서(72)는 가속도계, 자이로스코프 및 관성 측정 유닛(IMU), 그리고 사용자 차량(18)의 방향을 확인하는데 이용될 수 있는 측정값을 생성하도록 작동할 수 있는 다른 센서에 대응할 수 있다. 가속도계는 다수의 축을 따라 사용자 차량의 가속도를 측정하도록 구성된 다축 가속도계에 대응할 수 있다. 컨트롤러가 사용자 차량(18)의 방향성 가속도를 식별할 수 있도록 그리고 사용자 차량(18)의 방향을 식별하기 위해 중력의 방향을 또한 제공할 수 있도록 가속도계로부터의 출력은 컨트롤러(12)에 신호를 제공 할 수 있다.
자이로스코프는 사용자 차량(18)의 회전을 측정하도록 구성될 수 있다. 자이로스코프는 컨트롤러(12)와 연결될 수 있고 그리고 사용자 차량(18)의 회전 속도의 변화에 기초한 방향을 전달하기 위하여 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 자이로스코프로부터의 신호는 일부 필터링 및 보정 또는 오프셋을 필요로 할 수 있지만 사용자 차량(18)의 방향의 일관된 지시를 제공할 수 있다. 이렇게 하여, 컨트롤러는 자이로스코프를 이용하여 사용자 차량(18)의 회전 또는 방향을 결정하여 사용자 차량(18)이 언덕 위에 있는지, 낮은 지역을 지나 주행하고 있는지 또는 어떤 방향으로 있는지를 식별할 수 있다.
일부 실행예에서, 관성 센서(72)는 차량 액세서리에 포함될 수 있다. 일부 액세서리는 사용자 차량(18)의 후방 디스플레이 장치(36), 오버 헤드 콘솔 인터페이스, 사이드 미러 그리고 다른 다양한 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 실행예에서, 관성 센서(72)는 이미지 센서(20)와 함께 후방 디스플레이 장치(36) 및/또는 미러에 포함될 수 있다. 컨트롤러(12)는 후방 디스플레이 장치(36)의 특정 방향에 기초하여 관성 센서(72)의 측정값을 보정 및/또는 오프셋하도록 작동할 수 있다. 보정은 사용자 차량(18)의 법선 벡터(38)를 중력의 방향(40)으로 정렬시킬 수 있다. 이렇게 하여, 컨트롤러(12)는 사용자 차량(18)의 법선 벡터(38)에 대해 중력 방향(40)을 일관되게 모니터링할 수 있다.
사용자 차량(18)의 방향 및/또는 회전이 컨트롤러(12)에 의하여 식별되면, 컨트롤러(12)는 사용자 차량(18)의 방향 정보를 이용할 수 있어 이미지 센서(20)로부터의 이미지 데이터를 처리 한다. 예를 들어, 컨트롤러(12)는 방향 정보에 기초하여 이미지 데이터의 처리 윈도우 또는 부분을 오프셋 할 수 있다. 이렇게 하여, 컨트롤러(12)는 이미지 센서(20)로부터의 이미지 데이터를 처리하여 이미지 데이터 내의 대상물을 효율적으로 그리고 정확하게 식별할 수 있다. 컨트롤러(12)는 방향 정보에 기초하여 적어도 하나의 관심 대상물을 포함할 가능성이 있는 이미징 데이터를 처리함에 의하여 효율 및 정확도를 개선할 수 있다.
일부 실시예에서, 관성 센서(72)는 가속도계 및 자이로스코프, 예를 들어 IMU를 포함하는 하이브리드 장치에 대응할 수 있다. 이러한 실시예에서, 하이브리드 가속도계/자이로스코프는 사용자 차량(18)의 방위를 결정함에 있어 개선된 정확도를 더 제공할 수 있다. 이러한 실행예에서, 가속도계는 사용자 차량(18)이 가속하고 있을 때를 결정하기 위해 컨트롤러(12)에 의해 사용될 수 있다. 가속도계는 또한 중력에 기초한 사용자 차량(18) 각도의 방향을 계산하기 위하여 이용될 수 있다. 부가적으로, 컨트롤러는 자이로스코프로부터의 방향 정보를 이용할 수 있어 보정/오프셋에 대해 사용자 차량(18)의 회전을 식별한다. 이렇게 하여, 사용자 차량(18)의 속도 변화 및 회전 변화를 정확하게 식별하기 위하여, 방향 정보 또는 가속도계 및 자이로스코프로부터의 가속도 신호로부터 노이즈가 필터링될 수 있다.
일부 실행예에서, 관성 센서(72)는 차량 액세서리에 포함될 수 있다. 일부 액세서리는 사용자 차량(18)의 후방 디스플레이 장치(36), 오버 헤드 콘솔 인터페이스, 사이드 미러 그리고 다른 다양한 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 실행예에서, 관성 센서(72)는 후방 디스플레이 장치(36) 및/또는 미러에 이미지 센서(20)와 함께 포함될 수 있다. 컨트롤러(12)는 후방 디스플레이 장치(36)의 특정 방향에 기초하여 관성 센서(72)의 가속 측정치를 보정 및/또는 오프셋하도록 작동할 수 있어 사용자 차량(18)의 법선 벡터(38)를 중력방향(40)에 정렬시킨다. 이렇게 하여, 컨트롤러(12)는 사용자 차량(18)의 법선 벡터(38)에 대해 중력 방향(40)을 일관되게 모니터링할 수 있다.
이제 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 시야(22)에 대응하는 데이터 또는 이미지 데이터에 기초하여, 컨트롤러(12)는 접근하고 있는 차량의 잘못된 감지에 대응할 수 있는 목표 차량(26)과 다수의 비목표 대상물을 구별하기 위하여 작동할 수 있다. 비목표 대상물은 표지판, 신호등, 가로등, 반사경, 전조등 반사등과 같이, 사용자 차량(18)이 운행하고 있는 도로에 근접하여 식별될 수 있는 어떠한 물체에 대응할 수 있다. 컨트롤러(12)는 수평선 및/또는 원점(32)의 위치를 조정함에 의하여 그리고 목표 차량(26)이 시야(22) 내에서 감지될 수 있는 처리 윈도우(34)를 조정함에 의하여 적어도 부분적으로 비목표 대상물의 감지 또는 목표 차량(26)의 부정확한 감지를 제한하기 위하여 작동할 수 있다.
시야(22)의 처리 윈도우(34)를 조정하는 것은 컨트롤러(12)에 의해 스캐닝된 이미지 데이터를 제한 및/또는 우선 순위화할 수 있어 사용자 차량(18)에 대한 방향 또는 중력 방향에 기초하여 목표 차량(26) 및 어떠한 접근 차량이 예상되는 데이터에 초점을 맞춘다. 시야(22)의 원점(32)을 조정하고 그리고/또는 처리 윈도우(34)를 조정함에 의하여, 컨트롤러(12)는 이미지 데이터를 스캔할 수 있어 접근 차량에 대응하는 특성을 효율적이고 그리고 정확하게 식별하여 다양한 운전자 보조 시스템, 예를 들어 사용자 차량(18)의 전조등 시스템(14)을 제어한다. 처리 윈도우(34) 및/또는 원점(32)을 조정함에 의하여, 컨트롤러(12)는 사용자 차량(18)의 법선 벡터(38)에 대한 중력 방향(40)에 기초하여 스캔할 이미지 데이터(33)의 가장 관련된 부분을 결정하기 위하여 작동할 수 있다.
목표 차량(26)을 식별하는 것은 다수의 처리 방법에 의해 컨트롤러(12)에 의하여 완료될 수 있다. 예를 들어, 이미지 데이터(33) 내의 적어도 하나의 특성(24)(예를 들어, 목표 전조등(30))을 검출함에 의하여 그리고 센서(20)로부터 수신된 후속 이미지 또는 이미지 데이터에서 전조등(30)의 이동을 식별함에 의하여 목표 차량(26)은 비목표 대상물과 구별될 수 있다. 조셉 에스. 스탐 등에 대하여 2001년 3월 5일자로 등록된 발명의 명칭이 "차량 전조등 또는 다른 차량 설비를 제어하기 위한 이미지 처리 시스템"인 미국특허 제6,631,316호로 등록된 미국특허출원 제09/799,310 호; 조셉 에스. 스탐 등에 대하여 2005년 3월 15일자로 등록된 발명의 명칭이 "차량 전조등 또는 다른 차량 설비를 제어하기 위한 이미지 처리 시스템"인 미국특허 제6,868,322호; 조셉 에스. 스탐 등에 대하여 2009년 11월 3일자로 등록된 발명의 명칭이 "차량 자동 외부 광 제어"인 미국특허 제7,613,327호에 본 명세서에서 논의된 목표 차량(26)과 유사한 차량의 감지가 더 설명되어 있으며, 위의 출원들은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 명세서에서 논의된 바와 같이, 컨트롤러(12)는 관성 센서(72)로부터의 가속도 신호 또는 방향 정보를 수신하도록 구성된다. 가속도 신호 및/또는 방향 정보에 기초하여, 컨트롤러(12)는 중력 방향(40)에 대한 사용자 차량의 방향을 결정하도록 구성될 수 있다. 도 1a에 도시된 예에서, 사용자 차량(18)은 언덕(31)을 오르고 있는 것으로 도시되어있다. 사용자 차량이 언덕(31)을 올라감에 따라 관성 센서(72)는 언덕(31)의 오르막 또는 경사도에 대응하는 중력의 방향 변화(D) 및 /또는 방향 정보를 전달한다. 이 감지는 가속도 또는 방향 데이터의 다수의 표본에 대한 중력의 방향의 변화에 기초하여 식별 될 수 있다. 일부 실시예에서, 컨트롤러(12)는 가속도계의 제1 축(42) 및 제2 축(44)에 대한 가속도 데이터의 다수의 표본을 수신하도록 구성될 수 있다. 부가적으로, 감지는 자이로스코프의 회전 속도에 대응하는 방향 신호에 기초하여 식별될 수 있다.
일부 실행예에서, 다수의 표본에 걸친 중력의 방향은 컨트롤러(12)에 의해 평균화될 수 있어 중력의 방향을 식별할 수 있다. 중력의 평균 방향은 사용자 차량(18)의 충분한 작동 동안에 수평면에 대응할 수 있다 컨트롤러(12)에 의해 결정된 중력의 방향은 사용자 차량(18)의 법선 벡터(38)에 대한 관성 센서(72)의 방향의 조정을 보상하기 위하여 동작 전반에 걸쳐 저장되고 갱신될 수 있다. 이는 후방 디스플레이 장치(36)에 관성 센서(72)를 통합하는 실행에서 특히 중요할 수 있다. 부가적으로, 일부 실시예에서, 사용자 차량(18)의 방향을 결정하는데 이용된 하나 이상의 신호들의 완전성 및/또는 질을 개선하기 위하여 다양한 필터링 및 신호 처리 기술이 이용 될 수 있다.
중력 방향 및/또는 사용자 차량(18)의 방향이 식별되면, 중력 방향의 변화(D)를 나타내는 추세가 필터링 임계치를 초과하는 중력 방향의 이동(shift)에 기초하여 감지될 수 있다. 이 변화는 이미지 센서(20)로부터 수신된 각각의 이미지를 위하여 컨트롤러(12)에 의해 갱신될 수 있다. 필터링 임계값은 중력 방향의 이동이 최소 경사도 값을 초과하고 그리고/또는 미리 결정된 시간주기 동안 경사도의 변화를 유지한다는 것을 필요로 할 수 있다. 필터링 임계치는 그렇지 않으면 컨트롤러(12)의 성능에 영향을 미칠 수 있는 신호 노이즈 및 범프의 영향을 제한하는 역할을 할 수 있다.
중력 방향 변화(D) 및/또는 사용자 차량(18)의 방향 변화가 사용자 차량(18)의 법선 벡터(38)에 관하여 결정되면, 센서 데이터의 수평선 또는 원점(32)은 중력 방향의 변화(D)의 각에 관하여 시야(22) 내에서 조정될 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(20)로부터의 이미지 데이터(33)에 대응하는 원점(32) 또는 수평선은 사용자 차량(18)이 언덕(31) 위로 주행하고 있음을 나타내는 중력 방향의 변화(D)에 기초한 하향 이동(46)에 의해 조정될 수 있다. 컨트롤러(12)는 중력 방향의 변화(D)가 사용자 차량(18)의 후방부를 향해 이동되는 것에 응답하여 화상 데이터(33)의 원점(32)을 아래를 향하여 이동시킬 수 있다. 이렇게 하여, 컨트롤러(12)는 조정된 처리 윈도우(34)에서 목표 차량(26)의 적어도 하나의 특성(24)을 탐색하도록 작동할 수 있어 목표 차량(26)을 정확하게 감지한다. 목표 차량(26)이 식별되면, 컨트롤러(12)는 전조등(16)의 레벨 또는 조준을 조정하도록 구성되어 전조등(16)으로부터 방출된 눈부심 광이 목표 차량(26)의 조작자를 방해하지 않는다는 것을 보장한다.
중력 방향의 변화(D)를 측정함에 의하여 원점(32)의 하향 이동(46)은 언덕(31)의 오르막 또는 기울기의 정도에 대하여 증가할 수 있다. 원점(32)을 조정함으로써 정확성 및 효율성이 증가 될 수 있으며, 컨트롤러(12)는 이 정확성 및 효율성으로 목표 차량(26)의 적어도 하나의 특성(24)을 감지하기 위하여 작동할 수 있다. 이러한 증가는 컨트롤러(12)가 목표 차량(26)이 위치할 가능성이 있을 수 있는 시야(22)의 영역과 가깝게 작동 할 수 있기 때문일 수 있다. 가속도 데이터를 이용함에 의하여 시스템(14)은 목표 차량(26)의 개선된 감지를 제공하여 시야(22)에 대한 이미지 데이터(33)의 처리 윈도우(34) 및/또는 원점(32)을 조정한다.
일부 실시예에서, 사용자 차량(18)의 방향 및/또는 중력 방향(D)이 컨트롤러(12)와 연결된 사용자 차량(18)을 위한 어떠한 시스템을 위하여 사용될 수 있다. 이러한 시스템은 다양한 비전 및/또는 운전자 보조 시스템을 포함할 수 있으며, 이 시스템은 이미지 센서를 포함할 수 있으며 그리고/또한 이미지 데이터를 처리하도록 구성될 수 있다. 이러한 시스템은 법선 벡터(38)에 대한 중력 방향(D) 및/또는 사용자 차량(18)의 방향을 이용할 수 있어 대상물 식별 및/또는 검색 루틴 대상물 확인 중 적어도 하나를 개선하며 그리고/또는 검색 루틴은 이미지 데이터에서 캡처될 수 있는 하나 이상의 특징의 식별을 위하여 이미지 데이터에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 중력 방향(D) 및/또는 사용자 차량(18)의 방향은 차선 이탈 경고 시스템, 보행자/대상물 감지 시스템, 비디오 디스플레이 시스템 등에 의하여 이용될 수 있어, 특정 시스템에 관련된 관심 대상물을 포함할 가능성이 있는 이미지 데이터의 부분 또는 영역을 식별한다.
도 2a 및 도 2b를 참고하면, 사용자 차량(18) 및 대응하는 이미지 데이터(50)가 언덕(52)을 내려가는 사용자 차량(18)을 위하여 보여진다. 본 명세서에서 논의 된 바와 같이, 컨트롤러(12)는 다양한 특성을 감지하도록 작동할 수 있어 목표 차량(26)을 식별한다. 이 예에서, 컨트롤러(12)가 목표 차량(26)의 미등(54)을 검출하는 것이 보여진다. 사용자 차량(18)의 방향 또는 중력 방향의 변화(D)에 기초하여, 컨트롤러(12)는 처리 윈도우(34) 및/또는 원점(32)의 상향 이동(56)을 적용하도록 구성되어 내려오는 동안에 시야(22)의 관련 부분에 초점을 맞춘다. 사용자 차량(18)이 언덕(52)을 내려옴에 따라 언덕(52)의 내리막으로 인하여 관성 센서(72)는 사용자 차량(18)의 방향 및/또는 중력 방향 변화(D)를 전달한다. 이 감지는 관성 센서(72)에 의해 측정된 중력의 방향의 변화 및/또는 회전 속도의 변화에 기초하여 식별된다. 식별은 방향 데이터 및/또는 가속도 데이터의 복수의 표본에 걸쳐 처리될 수 있다. 예를 들어, 가속도 데이터는 가속도계의 제1 축(42) 및 제2 축(44)의 측정으로부터 식별될 수 있다. 제1 축(42) 및 제2 축(44)이 가속도계를 참조하여 논의되었지만, 가속도계는 복수의 축을 포함 할 수 있다. 부가적으로, 실시예들에서, 방향 정보 및/또는 사용자 차량(18)의 법선 벡터(38)에 대한 중력 방향(D)을 측정하기 위해 자이로스코프가 이용될 수 있다.
사용자 차량(18)의 방향 및/또는 사용자 차량(18)의 법선 벡터(38)에 대한 중력 방향의 변화(D)가 결정되면, 센서 데이터의 수평선 또는 원점(32)은 상향 이동(56)에 의해 조정될 수 있다. 상향 이동은 중력 방향의 변화(D) 및/또는 사용자 차량(18)의 방향에 기초할 수 있다. 예를 들어, 중력 방향 변화(D)가 사용자 차량(18)의 전방부를 향하여 이동하는 것에 응답하여 컨트롤러(12)는 이미지 데이터(50)의 원점(32) 및/또는 처리 윈도우(34)를 상향 이동시킬수 있다. 이렇게 하여, 컨트롤러(12)는 조정된 처리 윈도우(34)에서 목표 차량(26)의 적어도 하나의 특성(24)을 탐색하도록 작동할 수 있어 목표 차량(26)을 효율적으로 그리고 정확하게 감지한다.
도 1을 다시 참조하면, 컨트롤러(12)는 가속도 신호로부터 사용자 차량(18)의 속도를 결정하기 위하여 작동할 수 있어 목표 차량(26)의 감지를 개선한다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 컨트롤러(12)는 이미지 데이터(50) 내의 적어도 하나의 특성(24)의 위치에 기초하여 목표 차량(26)을 감지할 수 있다. 컨트롤러(12)는 이미지 센서(20)로부터 수신된 이미지 데이터의 시퀀스에서 목표 차량(26)의 상대 위치에 기초하여 목표 차량(26)을 감지하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 목표 차량(26)이 사용자 차량(18)에 접근하고 있다면, 목표 차량(26)의 목표 전조등(30)은 일련의 이미지들에서 예상 경로(62)를 따라 이동할 수 있다. 전조등(30)은 시야(22)의 중앙부에서 시작할 수 있으며 그리고 시야(22) 내에서 밖으로 이동할 수 있다.
목표 전조등(30)의 위치의 예상 변화율을 결정하기 위하여, 컨트롤러(12)는 가속도계 신호로부터 결정될 수 있는 바와 같은 차량 속도를 이용할 수 있어 목표 전조등(30)의 위치의 예상 변화율을 결정한다. 목표 전조등(30)의 위치의 예상 변화율을 결정하는 것은 광원이 접근하는 차량에 대응하는 것을 보장할 수 있으며 그리고 비목표 광원에 대응하는 감지를 방지할 수 있다. 가속도계 데이터에 기초하여 사용자 차량(18)의 속도를 식별함에 의하여, 본 명세서에서 논의된 바와 같은 목표 전조등(30) 및 적어도 하나의 특성(24)의 예상 거동을 추정함으로써 컨트롤러(12)는 목표 차량(26)의 감지 정확도를 향상시키도록 작동할 수 있다.
사용자 차량(18)의 추정 속도는 사용자 차량(18)의 다양한 작동 조건에 기초하여 가속도계(72)로부터 식별될 수 있다. 제1 작동 조건에서, 컨트롤러(12)는 사용자 차량(18)이 정지되었는지를 결정할 수 있다. 도 3a를 참고하면, 평균 가속도계 신호(60)의 그래픽적 묘사(58)는 차량 감속(62), 정지(64) 및 가속(66)을 위하여 도시된다. 정지된 상태는 설정된 임계치 또는 노이즈 움직임 임계치(68) 이하의 소량의 노이즈를 갖는 가속도계 신호에 의해 식별될 수 있다. 사용자 차량이 도로를 아래로 주행 중일 때, 가속도계 신호(60)에 의해 감지된 배경 노이즈의 양은 노이즈-움직임 임계치 이상으로 증가할 수 있어 컨트롤러(12)가 사용자 차량(18)이 움직이고 있음을 식별할 수 있다.
노이즈-움직임 임계값(68)은 가속도계로부터의 연이은 데이터 표본들 사이의 가속도의 평균 차이에 기초하여 결정될 수 있다. 이 노이즈 레벨(예를 들어, 가속도 신호(60))이 노이즈-움직임 임계치(68) 아래로 떨어질 때, 사용자 차량(18)은 정지된 것으로 고려될 수 있다. 노이즈-움직임 임계값(68)은 차량 유형 및 차량의 다양한 작동 조건에 기초하여 달라질 수 있다. 예를 들어, 노이즈-움직임 임계치(68)는 특정 차량을 위한 노이즈-움직임 임계치의 초기 교정에 기초하여 갱신될 수 있다. 노이즈 움직임 임계치(68)는 또한 사용자 차량(18)의 시동 및 작동 중에 업데이트되거나 보상될 수 있어 시간에 따라 사용자 차량(18)과 관련된 진동 변화를 설명한다.
부가적인 작동 조건에서, 컨트롤러(12)는 사용자 차량이 가속 또는 감속 중인지를 결정할 수 있다. 컨트롤러(12)는가속도계로부터의 신호를 이용할 수 있어 시간에 따라 가속도를 적분함으로써 속도의 변화를 추정할 수 있다. 사용자 차량(18)의 속도 변화는 가속도의 시간량이 곱해진 방향으로의 사용자 차량(18)의 측정된 가속도의 변화에 기초하여 결정된다. 사용자 차량(18)이 시간 간격을 두고 주행하는 방향으로의 사용자 차량(18)의 다수의 가속도 값을 측정함에 의하여 그리고 가속도 값 각각에 시간 간격을 곱함에 의하여 컨트롤러(12)는 속도 변화를 합산함으로써 사용자 차량(18)의 속도를 결정하도록 작동할 수 있다. 이 기술은 가속 또는 감속 될 때 사용자 차량(18)의 속도가 결정되는 것을 제공한다.
또 다른 작동 조건에서, 컨트롤러(12)는 사용자 차량(18)이 선회하고 있을 때 사용자 차량(18)의 속도를 결정하도록 작동할 수 있다. 사용자 차량(18)이 오른쪽 또는 왼쪽으로 선회할 때, 가속도계는 사용자 차량(18)의 전방 작동 방향에 직교적인 가속도 또는 또는 구심 가속도를 전달할 수 있다. 구심 가속도는 사용자 차량(18)의 회전 속도와 조합하여 이용될 수 있어 회전을 수행하는 동안 사용자 차량(18)의 속도를 결정한다.
선회 동안의 사용자 차량(18)의 속도는 사용자 차량(18)의 구심 가속도를 각속도로 나눔에 의하여 컨트롤러(12)에 의해 결정될 수 있다. 사용자 차량(18)의 각속도는 컨트롤러(12)와 연결된 방향 검출 장치, 예를 들어 자력계, 컴퍼스 등에 의해 측정될 수 있다. 각속도는 일정시간 동안 컴퍼스로부터 수신된 컴퍼스 기수 방향(compass heading)을 모니터링함으로써 컨트롤러(12)에 의해 결정될 수 있다. 구심력 가속도를 사용자 차량(18)의 각속도로 나눔으로써 컨트롤러(12)는 각속도로 사용자 차량(18)의 속도를 결정할 수 있다.
이제 도 3b를 참조하면, 가속도계(72)의 예시적인 가속도 신호(70)의 그래픽적 도면(69)이 도시된다. 가속도 신호는 사용자 차량(18)의 z 축 측정값에 대응할 수 있다. 컨트롤러(12)는 또한 차량의 속도를 결정하도록 그리고/또는 하나 이상의 범프 또는 홀에 대응하는 가속도계로부터 수신된 원격 데이터를 제거하도록 작동할 수 있다. 평균 가속도 신호(71c)와 다른 한 쌍의 유사한 스파이크(71a 및 71b)에 대한 가속도계 신호를 모니터링함으로써 컨트롤러(12)는 차량의 속도를 계산할 수 있다. 스파이크 사이의 시간(71d)은 컨트롤러(12)에 의해 결정될 수 있다. 컨트롤러(12)는 또한 그 후 사용자 차량(18)의 축간 거리를 가속도 스파이크 사이의 시간(71d)으로 나눌 수 있어 사용자 차량(18)의 속도를 결정한다. 컨트롤러는 쌍을 초과하는 그룹화에서 발생하는 스파이크를 걸러낼 수 있고 그리고 또한 합리적인 속도 범위, 예를 들어 시간당 5마일 내지 시간당 90마일에 대응하는 쌍의 스파이크 만을 이용할 수 있다.
도 4를 참고하면, 컨트롤러(12)의 블록도가 도시된다. 이미지 센서(20)는 프로세서를 포함하는 컨트롤러(12)와 전기적으로 연결되어 있다. 프로세서는 이미지 센서(20)로부터 이미지 데이터를 수신하도록 구성된다. 프로세서는 이미지 데이터에 대응하는 이미지를 처리하도록 더 구성되어 적어도 하나의 특성(24)을 감지한다. 프로세서는 여기에서 논의된 바와 같이 이미지 데이터와 가속 데이터를 처리하도록 구성된 메모리와 연결될 수 있다. 프로세서는 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 프로그램 가능한 로직 유닛, 이산 회로, 또는 이들의 어떠한 조합을 사용하여 실행될 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러는 하나 이상의 마이크로 프로세서를 사용하여 실행될 수 있다.
컨트롤러(12)는 관성 센서(72), 이미지 센서(20) 및 컴퍼스(74)와 연결된 것으로 도시되어있다. 관성 센서(72)는 3-축 가속도계, 자이로스코프, IMU, 및 사용자 차량(18)의 방향 및/또는 방향 변화를 측정하도록 작동할 수 있는 다양한 다른 장치를 포함 할 수 있다. 관성 센서(72)는 약 16 비트의 분해능으로 약 +/- 4g의 범위를 측정하도록 구성될 수 있다. 관성 센서(72)는 또한 넓은 온도 범위에서 작동하도록 작동될 수 있으며 그리고 약 25Hz의 유효 표본 추출율을 갖는다. 본 명세서에서 논의된 바와 같은 방향 정보 및/또는 가속도 신호는 가속도계의 각 축에 대응할 수 있는 다수의 신호 그리고 다양한 추가적인 방향 정보를 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 관성 센서(72)에 대응하는 특정 성능 특성이 논의되었지만, 특정 정밀도, 시스템(14)의 작동 매개 변수 그리고 사용자 차량(18)의 작동 조건/환경에 따라 다양한 관성 센서가 이용 될 수 있다.
이미지 센서(20)는 목표 차량(26)의 광원으로부터 방출된 광을 감지하도록 구성된, 광 센서 또는 이미지 센서와 같은 다양한 형태의 센서일 수 있다. 도 1a에 도시된 예에서, 목표 차량은 접근하는 자동차의 형태이고, 그리고 광원은 목표 차량(26)의 전조등(30)에 대응한다. 컨트롤러(12)에 의해 목표 차량(26)을 검출하기 위해 식별 된 광원 또는 특성(24)은 또한 미등, 주행 등 또는 목표 차량(26)에 대응하는 임의의 다른 식별 특성을 포함 할 수 있다.
일부 실행예에서, 이미지 센서(20)는 차량이 센서에 접근하는지 또는 센서로부터 멀어지는지를 결정할 수 있고 그리고/또는 속도 및 거리를 결정할 수 있는 도플러 레이더 송수신기와 같은 레이더 센서로서 실행될 수 있다. 이미지 센서(20)를 이용한 실행예에서, 컨트롤러(12)는 주변 광 레벨을 측정하도록 구성된 주변 광 센서(76)와 더 연결될 수 있다. 주변 광 레벨에 기초하여, 컨트롤러(12)는 이미지 센서(20)에 의해 감지된 광 레벨과 비교하기 위한 임계 레벨을 선택하도록 구성된다. 이렇게 하여, 컨트롤러(12)는 임계 레벨을 조정하도록 작동할 수 있어 다양한 주변 광 조건에서 목표 차량(26)의 식별을 개선한다.
이미지 센서(20)는 어떠한 형태의 이미지 센서 또는 광 센서, 예를 들어 전하-결합 소자(CCD) 또는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS)에 대응할 수 있다. 이미지 센서(20)는 공통적으로 부여된 미국 가특허출원 제60/900,588호, 제60/902,728호 및 제61/008,762호; 미국특허공개 제2008/0192132호, 제 2009/0160987호 및 2009/0190015; 그리고 미국특허출원 제 12/082,215호에서 설명된 젠텍스 코포레이션(Gentex Corporation)에 의하여 제조된 스마트 빔 조명 제어 시스템에 개시된 촬상 장치(imager)에 대응할 수 있으며, 위의 출원들의 각각의 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 또한 이러한 자동 차량 외부 광 제어 시스템의 상세한 설명이 일반적으로 양도된 미국특허 제5,837,994호, 제5,990,469호, 제6,008,486호, 제6,130,448호, 제6,130,421호, 제6,049,171호, 제6,465,963호, 제6,403,942호, 제6,587,573호, 제6,611,610호, 제 6,621,616호, 제6,631,316호, 제6,774,988호 및 제6,861,809호; 미국특허공개 제2004/0201483호; 및 미국 가특허출원 제60/404,879호 및 제60/394,583호에 설명되어 있으며, 위의 출원들의 각각의 개시 내용 또한 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 또한, 일반적으로 양도된 미국 가출원 제60/780,655호 및 제60/804,351호 그리고 미국특허출원 제2008/0068520호 및 제 2009/0096937호는 본 발명과 함께 사용하기 위한 다양한 디스플레이를 설명한다. 위의 출원들의 각각의 개시 내용 또한 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
컴퍼스(74)는 사용자 차량(18)의 절대 또는 상대 방향 또는 컴퍼스 기수 방향(compass heading)을 결정하기 위하여 작동할 수 있는 임의의 장치, 예를 들어 자력계로서 실행될 수 있다. 목표 차량(26)의 감지를 돕기 위해, 컨트롤러(12)는 사용자 차량(18)의 작동 조건에 대응하는 다양한 입력 신호를 더 이용할 수 있다. 속도 입력(78)은 컨트롤러(12)에 차량 속도 정보를 제공하기 위해 이용 될 수 있다. 이미지 센서(20)로부터 수신된 이미지 데이터에 더하여 속도 입력(78)은 컨트롤러(12)에 의해 이용될 수 있어 비목표 대상물과 목표 차량(예를 들어, 목표 차량(26))을 식별 그리고 구별한다.
목표 차량(26)의 감지에 응답하여, 컨트롤러(12)는 전조등 구동부(80)를 제어하도록 구성될 수 있다. 전조등 구동부(80)는 사용자 차량(18)의 하향 빔 전조등과 상향 빔 전조등을 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(12)는 다양한 차량 시스템, 예를 들어 운전자 보조 시스템에 신호를 출력하도록 구성될 수 있어 이미지 데이터 내에서 적어도 하나의 대상물 또는 관심 특징의 감지를 식별한다. 이러한 방식으로, 컨트롤러(12)는 다양한 차량 시스템을 제어하도록 작동할 수 있어 차량 작동을 개선한다. 전조등 제어 시스템(14)의 적어도 하나의 실행예가 1998년 9월 18일자로 조셉 스템 등에 의하여 출원된, 발명의 명칭이 "연속적으로 가변적인 전조등 제어"인 미국특허 제6,049,171호에 교시되며, 이 각각의 개시 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
설명된 공정 내의 임의의 설명된 공정 또는 단계가 본 발명의 범위 내에서 구조물을 형성하기 위해 다른 개시된 공정 또는 단계와 결합될 수도 있음이 이해될 것이다. 본원에 개시된 예시적인 구조들 및 공정들은 예시적인 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
또한 본 발명의 개념을 벗어나지 않고 변형 및 수정이 전술한 구조 및 방법에서 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 하며, 또한 그러한 개념이 하기 청구항이 그들의 언어로 명시적으로 달리 명시하지 않는 한 하기 청구항에 의해 포괄되도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다.
상기 설명은 바람직한 실시예들만을 고려한 것이다. 본 발명의 변형들이 당 기술분야에 숙련된 자 및 본 발명을 만들고 사용하는 자에게 생길 것이다. 따라서, 도면들에 도시되고 전술한 실시예들은 단지 예시의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아님을 이해해야 하며, 균등론을 비롯하여 특허법의 원칙에 따라 해석되는 것으로 다음의 청구범위들에 의해 정의된다.

Claims (15)

  1. 차량 제어 시스템을 위한 이미지 데이터를 위하여 처리 기능을 조정하도록 구성된 장치에 있어서,
    시야에 대응하는 이미지 데이터를 캡처하도록 구성된 이미지 센서;
    이미지 센서와 연결된 컨트롤러; 및
    컨트롤러와 연결된 관성 센서를 포함하되, 상기 컨트롤러는,
    이미지 센서로부터 이미지 데이터를 수신하도록,
    관성 센서로부터 사용자 차량의 방향에 대응하는 신호를 수신하도록,
    목표 차량의 적어도 하나의 특성을 위한 이미지 데이터를 스캔하도록 구성된 기능을 시작하도록;
    가속도 신호에 응답하여 조정된 원점을 생성시키도록 이미지 데이터의 시야의 원점을 오프셋시키도록; 그리고
    이미지 데이터 내의 특성을 식별하기 위하여 조정된 원점을 이용하도록 작동할 수 있는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 시야는 사용자 차량에 대하여 앞으로 향하는 영역에 대응하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 특성은 목표 차량의 전조등과 미등 중 적어도 하나로부터 시작된 광의 방출에 대응하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 조정된 원점으로 기능을 더 처리하도록 작동할 수 있어 목표 차량의 특성을 식별하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 조정된 원점은 신호로부터 결정된 바와 같은 사용자 차량의 방향 변화에 기초하여 결정된 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 이미지 데이터의 스캔은 상기 조정된 원점에 기초하여 비목표 대상물에 대응하는 대상물을 필터링하는 것을 포함하는 장치.
  7. 차량 제어 시스템을 위한 이미지 데이터를 위하여 처리 기능을 조정하도록 구성된 장치에 있어서,
    시야에 대응하는 이미지 데이터를 캡처하도록 구성된 이미지 센서;
    이미지 센서와 연결된 컨트롤러; 및
    컨트롤러와 신호를 전달하도록 구성된 관성 센서를 포함하되,
    이미지 센서로부터 이미지 데이터를 수신하도록,
    관성 센서로부터 사용자 차량의 방향을 수신하도록,
    목표 차량의 적어도 하나의 특성을 위한 이미지 데이터를 스캔하도록 구성된 기능을 시작하도록;
    신호로부터 차량의 속도를 계산하도록; 그리고
    이미지 데이터 내의 적어도 하나의 특성의 움직임 율을 식별하기 위해 적어도 하나의 기능을 구성하기 위하여 원점을 이용하도록 작동할 수 있는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 컨트롤러는 차량의 진행 방향을 감지하기 위하여 작동할 수 있는 방향 감지 장치와 연결된 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 방향 감지 장치는 자력계, 컴퍼스 그리고 어떠한 적절한 방향 감지 장치 중 하나를 포함하는 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 차량의 속도는 차량이 현저하게 직선으로 움직이고 있음을 식별하는 진행 방향에 응답하여 시간에 따라 신호를 적분하여 결정되는 장치.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 신호의 구심 가속도 성분은 진행 방향으로부터 결정된 각속도로 나누어져 차량이 선회 중임을 식별하는 진행 방향에 응답하여 차량의 속도를 결정하는 장치.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 가속도 신호는 설정된 노이즈-움직임 임계값과 비교되어 차량이 정지 상태인지 식별하는 장치.
  13. 제7항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서, 신호는 신호의 평균과 비교되어 차량의 차축의 개수에 대응하는 다수의 신호 스파이크를 결정하는 장치.
  14. 제7항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서, 차량의 2개의 차축 간의 거리는 다수의 신호 스파이크 간의 시간 델타에 의하여 나누어져 차량의 속도를 계산하는 장치.
  15. 제7항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서, 목표 차량의 특성은 목표 차량의 조명등과 미등 중 적어도 하나에 대응하는 장치.
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