KR20190034919A - 차량용 램프 제어 장치 및 방법 - Google Patents

차량용 램프 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

차량용 램프 제어 장치는, 차량의 전방을 가시광 대역에서 촬상하여 가시광 영상을 획득하는 가시광 이미지 센서와, 상기 촬상된 가시광 영상을 처리하여 상기 가시광 영상으로부터 발광 영역을 감지하는 영상 처리부와, 상기 차량의 전방으로 비가시광 광원부가 제1 광 패턴을 갖는 비가시광을 조사하도록 제어하는 비가시광 점등 제어부와, 상기 차량의 전방을 비가시광 대역에서 촬상하여 비가시광 영상을 획득하는 비가시광 이미지 센서와, 상기 비가시광 영상 중에서 상기 발광 영역에 대응되는 영역에서 제2 광 패턴을 감지하고, 상기 감지된 제2 광 패턴이 상기 제1 광 패턴과 매칭되면 상기 발광 영역을 반사체에서 반사된 반사광으로 식별하는 반사광 식별부로 이루어진다.

Description

차량용 램프 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling automotive lamps}
본 발명은 차량용 램프를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조사되는 광의 광 패턴을 제어하여 상대방 차량의 운전자에 의한 눈부심이 감소되도록 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 야간 주행 시에 차량 주변에 위치한 대상물을 용이하게 확인하기 위한 조명 기능과 다른 차량이나 도로 이용자들에게 차량의 주행 상태를 알리기 위한 신호 기능을 가지는 차량용 램프를 구비하고 있다.
예를 들어, 차량의 전방에 빛을 조사하여 운전자의 시야를 확보하는 전조등, 브레이크 페달에 답력이 작용했을 때 점등되는 브레이크등, 우회전 또는 좌회전 시 사용되는 방향 지시등과 같이 직접 발광하는 광원을 이용한 다양한 차량용 램프들이 차량에 장착된다. 또한, 차량의 전방 및 후방에는 자기 차량이 외부에서 용이하게 인식될 수 있도록 빛을 반사시키는 반사기 등이 차량에 설치될 수 있다.
이 중에서 전조등은 차량이 야간에 주행하거나 주변 밝기가 낮은 터널 등을 주행하는 경우 차량의 주행 방향과 같은 방향으로 광을 조사하여 야간에 운전자의 시야를 확보하는 필수적인 기능을 제공한다. 그런데, 차량이 야간에 전조등을 켜고 주행할 때 주행 방향 전방에 위치한 선행 차량이나 대향 차량의 운전자에게 눈부심을 유발하고 시야를 방해함으로써 차량 사고가 발생할 가능성이 있다.
이와 같은 문제를 예방하기 위하여, 최근에는 적응형 주행 빔(ADB; Adaptive Driving Beam) 기술이 차량에 적용되고 있다. 이러한 차량은 복수의 광원 유닛을 구비하고, 적응형 주행 빔 모드를 적용함에 따라 각 광원 유닛의 점등 및 소등이 제어된다. 따라서, 선행 차량이나 대향 차량을 포함한 상대방 차량이 없는 경우에는 광범위한 영역에 광을 조사하다가, 특정 영역에 상대방 차량이 출현하면 상기 영역에 대응되는 광원 유닛만을 소등함으로써 상대방 차량의 운전자의 눈부심을 방지할 수 있는 것이다.
이러한 ADB 기술은 통상 카메라에 의해 촬상된 영상에서 상대방 차량의 존재 여부 및 위치를 감지하는 영상 처리 모듈과, 상기 상대방 차량의 위치와 대응되는 광원 유닛을 적응적으로 소등하여 암영대를 형성하는 광원 제어 모듈을 포함한다. 그런데, 상기 카메라에 의해 촬상된 영상에서, 차량이 아니라 반사체를 대향 차량으로 오인하는 경우가 종종 발생한다. 이러한 반사체는 주행 차량의 전조등, 상대방 차량의 전조등이나 가로등 기타 다양한 외부 광원에서 방출된 광을 반사하여 일정 이상의 광량을 나타낸다.
이 경우에, 상기 광원 제어 모듈은 ADB를 구현하기 위해 반사체가 존재하는 영역에 대응되는 광원 유닛을 소등하게 되는데, 이는 실제로 차량이 존재하지 않는 영역에 대응되는 광원 유닛을 소등하게 되어 주행 차량의 운전자에게 불편을 야기할 수 있다. 따라서, 실제 상대방 차량과 반사체를 명확히 구분하여 상기 ADB 기술을 보다 정밀하게 구현할 수 있는 방안이 요구된다.
일본 특허공개공보 제2010-132170호 (2010.06.17)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 조사되는 광 패턴을 도로 상황에 맞게 적응적으로 제어하는 차량용 램프 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는, 가시광 영상에서 추출되는 발광체 중에서 반사체를 제외함으로써, 보다 정확하게 광 패턴을 조사하도록 전조등을 제어하는 차량용 램프 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프 제어 장치는, 차량의 전방을 가시광 대역에서 촬상하여 가시광 영상을 획득하는 가시광 이미지 센서; 상기 촬상된 가시광 영상을 처리하여 상기 가시광 영상으로부터 발광 영역을 감지하는 영상 처리부; 상기 차량의 전방으로 비가시광 광원부가 제1 광 패턴을 갖는 비가시광을 조사하도록 제어하는 비가시광 점등 제어부; 상기 차량의 전방을 비가시광 대역에서 촬상하여 비가시광 영상을 획득하는 비가시광 이미지 센서; 및 상기 비가시광 영상 중에서 상기 발광 영역에 대응되는 영역에서 제2 광 패턴을 감지하고, 상기 감지된 제2 광 패턴이 상기 제1 광 패턴과 매칭되면 상기 발광 영역을 반사체에서 반사된 반사광으로 식별하는 반사광 식별부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프 제어 방법은, 가시광 이미지 센서에 의해 차량의 전방을 가시광 대역에서 촬상하여 가시광 영상을 획득하는 단계; 상기 촬상된 가시광 영상을 처리하여 상기 가시광 영상으로부터 발광 영역을 감지하는 단계; 상기 차량의 전방으로 비가시광 광원부가 제1 광 패턴을 갖는 비가시광을 조사하도록 제어하는 단계; 비가시광 이미지 센서에 의해 상기 차량의 전방을 비가시광 대역에서 촬상하여 비가시광 영상을 획득하는 단계; 상기 비가시광 영상 중에서 상기 발광 영역에 대응되는 영역에서 제2 광 패턴을 감지하는 단계; 상기 감지된 제2 광 패턴이 상기 제1 광 패턴과 매칭되면 상기 발광 영역을 반사체에서 반사된 반사광으로 식별하는 단계; 및 상기 반사광으로 식별된 발광 영역에는 전조등으로부터 출사된 광이 정상 조도로 조사되도록 상기 전조등을 제어하고, 상기 발광 영역 중에서 상대방 차량으로 식별된 발광 영역에는 상기 전조등으로부터 출사된 광이 조사되지 않거나 상기 출사된 광이 상기 정상 조도 보다 낮은 조도로 조사되도록 상기 전조등을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프 제어 장치 및 방법에 따르면, 가시광 영상에서 상대방 차량으로 오인식되는 반사체를 제거함으로써 도로 상황에 맞게 보다 정확한 전조등 조사가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프 제어 장치 및 방법에 따르면, 상대방 차량의 운전자에게 눈부심을 야기하지 않으면서도 주행 차량의 운전자의 시인성을 충분히 확보할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프 제어 장치 및 방법에 따르면, 상기 반사체의 식별을 위해 육안으로 보이지 않는 비가시광을 이용하기 때문에 주행 차량의 운전자나 상대방 차량의 운전자에게 불편을 일으키지 않는다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프를 나타낸 도면이다.
도 2는 각각 복수의 광원 유닛으로 구성된 제1 광 조사부 및 제2 광 조사부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사부의 구체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 각각, 제1 광 조사부 및 제2 광 조사부에 의하여 형성된 복수의 분할 빔 패턴을 보여주는 도면들이다.
도 5는 도 4a 및 도 4b의 빔 패턴이 합성되어 형성되는 도 5의 노면 패턴을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프 제어 장치를 도시하는 블록도이다.
도 7은 촬상된 이미지 중에서 비차량 광원을 제거하는 방법을 예시하는 참고도이다.
도 8a 및 도 8b는 상기 제1 광 패턴의 예를 보여주는 도면들이다.
도 9는 가시광 및 비가시광 이미지 센서를 하나의 통합 이미지 센서로 구현한 예시이다.
도 10a 내지 도 10c는 이미지 센서에 입력된 광에서 가시광 대역 및 근적외선 대역만을 추출하는 예를 보여주는 도면들이다.
도 11은 비가시광 이미지 센서에 의해 촬상된 비가시광 영상의 프레임들을 예시하는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전조등 제어 결과 조사되는 빔 패턴 및 노면 패턴을 각각 보여주는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프 시스템(10)은 광 조사 장치(100) 및 차량용 램프 제어 장치(200)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서 광 조사 장치(100)는 차량의 전방 양측에 설치되어 차량이 야간이나 터널 등과 같은 어두운 장소를 주행할 때 전방 시야가 확보되도록 하는 전조등(전조등)일 수 있다. 다만, 이에 한하지 않고 광 조사 장치(100)는 포그 램프, 테일 램프, 브레이크 램프, 턴 시그널 램프, 포지션 램프, 주간 주행 램프 등과 같이 차량에 설치되는 다양한 램프를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 램프 제어 장치(200)는 차량 전방의 원거리 시야를 확보하기 위한 하이 빔 패턴을 가변적으로 제어하기 위한 적응형 주행 빔(ADB) 기능을 구비할 수 있다. 이러한 ADB 기능은 대향 차량이나 선행 차량과 같은 상대방 차량이 존재할 때 상대방 차량의 위치에 대응되는 영역으로 광이 조사되지 않도록 하거나, 조사되는 광의 광량(휘도)을 감소시켜 암영대(shadow area)를 형성함으로써, 상대방 차량의 운전자에게 눈부심이 발생되지 않게 한다. 본 발명의 실시예에서는 차량용 램프 시스템(10)이 하이 빔 패턴이 조사되는 상황을 예시하지만, 이에 한하지 않고 근거리 시야 확보를 위한 로우 빔 패턴 등 기타의 빔 패턴이 함께 조사된 상황에도 적용될 수 있다.
광 조사 장치(100)는 광을 조사하여 빔 패턴을 형성하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 광 조사 장치(100)는 차량(1)의 전방 좌측에 구비된 제1 광 조사부(110) 및 본 차량(1)의 전방 우측에 구비된 제2 광 조사부(120)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 광 조사부(110)는 좌측 전조등으로 이해될 수 있고, 제2 광 조사부(120)는 우측 전조등으로 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 각각의 광 조사부가 복수의 광원 유닛으로 구성되는 경우를 예를 들어 설명한다. 도 2에 예시된 바와 같이, 제1 광 조사부(110) 및 제2 광 조사부(120)는 각각 복수의 광원 유닛으로 이루어진다. 구체적으로, 제1 광 조사부(110)는 복수의 광원 유닛(111 내지 115)을, 제2 광 조사부(120)는 복수의 광원 유닛(121 내지 125)을 포함한다. 편의상, 제1 광 조사부(110)에 포함된 복수의 광원 유닛은 차량의 내측으로부터 외측 방향으로 제1 내지 제5 광원(111~115)이라 명명하고, 이와 유사하게 제2 광 조사부(120)에 포함된 복수의 광원도 차량의 내측으로부터 외측 방향으로 제1 내지 제5 광원(121~125)이라고 명명하기로 한다. 제1 광 조사부(110) 및 제2 광 조사부(120)에 구비된 복수의 광원(111~115, 121~125)은 각각 광을 조사하여 분할 빔 패턴을 제공한다. 이러한 분할 빔 패턴이 조합되어 하나의 총합적인 빔 패턴을 형성할 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사부(110, 120)의 구체적인 구성을 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 제1 또는 제2 광 조사부(110, 120)는, 복수의 광원 유닛(111~115)과, 복수의 광원 유닛(111~115)으로부터 발생된 광이 후술하는 도 4a 또는 도 4b의 분할 빔 패턴을 형성하도록 출사면(161a~165a)을 가지는 복수의 광학 부재(161~165)와, 복수의 광학 부재(161~165)로부터 출사된 광이 입사되어 투사되는 투영 렌즈(166)를 포함할 수 있다. 이 때 상기 광학 부재는 광 가이드 또는 이너 렌즈일 수 있다. 따라서, 하나의 광원 유닛(111 내지 115)에서 출사된 광은 각각 대응되는 광학 부재(161 내지 165)를 거쳐서 투영 렌즈(166)를 통해 차량의 외부로 조사된다. 여기서, 각각의 광원 유닛(111 내지 115)은 예를 들어, 각각 점등 제어가 가능한 LED와 같은 반도체 발광 소자로서 각각의 PCB 상에 배치될 수 있다.
도 4a는 각각 제1 광 조사부(110)에 구비된 복수의 광원(111~115)이 조사한 광에 의하여 형성된 분할 빔 패턴(B11~B15)을, 도 4b는 각각 제2 광 조사부(120)에 구비된 복수의 광원(121~125)이 조사한 광에 의하여 형성된 분할 빔 패턴(B21~B25)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 의도하지 않은 암영대가 형성되지 않도록 인접한 분할 빔 패턴은 서로 중첩될 수 있다.
도 4a에서 제1 광 조사부(110)에 의하여 형성된 복수의 분할 빔 패턴(B11~B15)이 합성되어 제1 빔 패턴(P1)이 형성되고, 도 4b에서 제2 광 조사부(120)에 의하여 형성된 복수의 분할 빔 패턴(B21~B25)이 합성되어 제2 빔 패턴(P2)이 형성될 수 있다. 그리고, 제1 광 조사부(110)에 의한 제1 빔 패턴(P1)과 제2 광 조사부(120)에 의한 제2 빔 패턴(P2)이 합성되어 도 5와 같은 노면 패턴(R)을 형성할 수 있다. 여기서, 도 4a 및 4b는 차량 전방의 일정 거리에 위치된 스크린에 광이 조사될 때 형성되는 빔 패턴(P1, P2)을 나타내고, 도 5는 주행 차량(1)의 전방에 형성되는 노면 패턴(R)을 나타낸다. 노면 패턴(R)은 제1 빔 패턴(P1)에 대응하는 제1 노면 패턴(R1) 및 제2 패턴(P2)에 대응하는 제2 노면 패턴(R2)이 합성되어 형성될 수 있다. 이 때, 제1 광 조사부(110) 및 제2 광 조사부(120)에 의해 형성되는 제1 빔 패턴(P1) 및 제2 빔 패턴(P2)은 차량의 종축 부근에서 적어도 일부가 중첩되도록 할 수 있다.
이와 같이, 빔 조사 범위 내에 상대방 차량이 존재하지 않은 경우에는, 도 4a 및 도 4b의 빔 패턴(P1, P2)이 합성되어 형성되는 도 5의 노면 패턴(R)이 조사될 것이다. 그러나, 상기 빔 조사 범위 내에 상대방 차량이 속하게 된다면 상기 상대방 차량의 위치에 대응되는 광원 유닛이 소등되거나 그 조도가 감소되어, 해당 분할 빔 패턴이 제거되거나 암영대로 변경된다. 이후, 주행 차량(자기 차량)에 대한 상대방 차량의 상대적 위치가 변화함에 따라 소등 또는 조도가 저감되는 광원 유닛은 변경될 수 있으며, 상대방 차량이 상기 빔 조사 범위를 벗어나면 다시 모든 광원 유닛이 점등되어 다시 도 5와 같은 노면 패턴(R)이 조사될 수 있다.
이와 같이, 상대방 차량의 존재 여부 및 그 위치를 감지하고, 상기 위치에 해당하는 광원 유닛을 소등 또는 휘도 저감 제어를 수행하는 방식으로, 주행 차량의 전조등의 빔 패턴을 가변적으로 조절하여 ADB를 구현할 수 있다. 그러나, 종래의 ADB는 야간에 가시광 카메라(가시광 이미지 센서)를 통해 얻어진 영상을 분석하여, 그것이 기준값 이상의 휘도를 갖는 발광체를, 차량 램프를 구비한 상대방 차량으로 감지하는 알고리즘을 사용하고 있다. 그러나, 차량이 주행하는 도로에는 차량 이외에도 높은 휘도를 나타내는 반사체들이 얼마든지 있을 수 있다. 예를 들어, 도로의 곡선 구간을 알리기 위한 표지판, 도로의 중앙선을 나타내기 위해 중앙선을 따라 배치된 중앙 분리 마커, 외부에서 제공된 광을 반사하는 도로 노면에 고인 물웅덩이 등 다양한 반사체들이 존재한다.
이러한 반사체는 직접 광을 제공하는 광원은 아니지만, 차량 또는 가로등과 같은 다양한 외부 광원을 반사하여 충분한 휘도를 나타낼 수 있다. 따라서, 가시광 카메라로 획득한 영상의 휘도 분석을 통해 상기 반사체가 상대방 차량으로 오인되면, 이에 따라 대응되는 광원 유닛이 소등되어 주행 차량의 운전자에게 시각적 불편을 유발할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프 제어 장치는, 가시광 카메라서 얻어진 차량의 전방 영상에서 상대방 차량의 후보로 인식되는 발광 영역을 감지하는 제1 단계와, 차량의 전방에 비가시광 패턴을 조사하여 그것과 매칭(matching)되는 패턴을 나타내는 발광 영역을 상기 상대방 차량의 후보에서 배제하는 제2 단계와, 상기 배제된 발광 영역을 제외한 나머지 발광 영역에 대해 ADB 제어를 수행하는 제3 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.
이는 자체 광원을 갖는 상대방 차량의 램프는 상기 비가시광 패턴의 변화에 반응하지 않지만, 반사체는 상기 비가시광 패턴에 반응해 그 반사광이 동일한 패턴을 나타낸다는 점에 착안한 것이다. 이와 같은 특별한 ADB 제어 방법은, 비가시광 패턴으로 인해 운전자에게는 전혀 불편감을 주지 않으면서도, 상대방 차량으로 오인될 수 있는 반사체를 보다 정확하게 걸러내어 차량의 ADB 기능을 향상시킬 수 있게 해 준다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프 제어 장치(200)를 도시하는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 차량용 램프 제어 장치(200)는 가시광 이미지 센서(235), 영상 처리부(245), 비가시광 점등 제어부(210), 비가시광 이미지 센서(230) 및 반사광 식별부(240)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 차량용 램프 제어 장치(200)는 MCU(205), 전조등 제어부(215), 비가시광 광원부(220)를 더 포함할 수 있다. 상기 MCU(micro control unit, 205)는 ECU, CPU 등의 하드웨어 프로세서일 수 있으며, RAM나 ROM 등의 기억 수단을 구비하며, 입출력 인터페이스 및 다른 구성 블록들과 버스(bus)로 연결된다. 상기 MCU(205)는 전반적으로 차량용 램프 제어 장치(200) 내의 다른 구성요소를 제어하는 기능을 갖는다.
가시광 이미지 센서(230)는 차량의 전방을 가시광 대역에서 촬상하여 가시광 영상을 획득한다. 상기 가시광 이미지 센서(230)는 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device) 센서나 COMS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서 등의 촬상 소자이며, 차량 전방의 영상을 촬상해 화상 데이터를 생성한다. 이 때, 상기 화상 데이터는 소정의 프레임 레이트로 순차 촬상하여 얻어진 시계열의 화상 데이터, 즉 동화상 데이터이거나 일 순간에 촬상된 정지 화상 데이터일 수 있다. 가시광 이미지 센서(230)를 구비한 카메라 유닛은 예를 들면 차 실내의 룸 미러 기부(프론트 윈도우 상단부)에 인접하여 배치될 수 있다.
영상 처리부(245)는 상기 촬상된 가시광 영상을 처리하여 상기 가시광 영상에 포함된 발광 영역을 감지한다. 상기 발광 영역은 선행 차량 또는 대향 차량을 포함한 상대방 차량이거나 외부로부터의 광을 반사하는 반사체일 수 있다. 이와 같이 발광 영역을 감지하는 알고리즘은 예를 들면, 상기 가시광 영상에서 기준값 이상의 휘도를 갖는 부분을 추출하는 방식으로 이루어질 수 있다. 다만, 소멸점을 포함한 도로의 경계선 위쪽 내지 바깥쪽에서 감지된 발광 영역은 가로등, 건물, 인도의 조명일 가능성이 높으므로 제외하는 것이 바람직하다. 이와 같이 가시광 영상에서 발광 영역을 감지하는 알고리즘은 일반적으로 많이 알려져 있다. 예를 들어, 등록된 한국특허 제1156145호에는 상기 발광 영역으로부터 가로등, 건물, 인도 등 고정된 비차량 광원(15)을 제거하는 구체적인 방법이 개시되어 있다.
도 7을 참조하면, 영상 처리부(245)는 전처리 과정으로서, 촬상된 이미지 중에서 주행 도로의 소실점(60)에서 만나는 2개의 소실선(L1) 바깥의 비차량 광원(15)으로 판단하여 제거할 수 있다. 또한, 보다 정확한 판단을 위해, 영상 처리부(245)는 상기 소실선(L1) 대신에 상기 소실선(L1)으로부터 오프셋 값(h)만큼 이격된 가상의 기준선(L2)을 이용하여 감지된 발광 영역이 비차량 광원(15)인지를 판단할 수 있다.
이와 같이, 영상 처리부(245)는 촬상된 이미지 중에서 비차량 광원(15)을 제거하고, 나머지 발광 영역들(2, 5)만을 상대방 차량의 후보군으로 판단한다.
다시 도 6을 참조하면, 비가시광 점등 제어부(210)는 비가시광 광원부(220)가 제1 광 패턴을 갖는 비가시광을 주행 차량의 전방으로 조사하도록 제어한다. 상기 비가시광은 근적외선(infra-red ray, IR)인 것이 바람직하나 이에 한하지 않고 시각적으로 감지되지 않는 가시광 대역 이외의 주파수를 갖는 광이라면 근적외선 이외에도 사용할 수 있을 것이다. 비가시광 광원부(220)는 예를 들어, 가시광 및 근적외선을 포함한 광원에 근적외선 통과 필터(IR pass filter)를 적용하여 근적외선 파장대의 광을 조사할 수 있다. 이 때, 우연한 노이즈로부터 구별하기 위하여, 상기 조사되는 비가시광은 소정의 광 패턴(제1 광 패턴)을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
도 8a 및 도 8b는 상기 제1 광 패턴의 예를 보여주는 도면들이다. 도 8a를 참조하면 상기 제1 광 패턴은 시간이 흐름에 따라 소정 주기로 휘도가 변경되는 예를 보여준다. 도 8a에 따르면, 비가시광 광원부(220)가 조사하는 비가시광을 4개의 레벨로 구분하여 가장 어두운 광도부터 가장 밝은 광도로 점증하되, 이후는 다시 가장 어두운 광도부터 같은 패턴으로 반복되는 방식이다. 도 8a의 제1 광 패턴을 비가시광의 광도 기준으로 그래프로 나타내면 도 8b와 같이 4개의 광도 레벨을 주기로 반복되는 패턴으로 표시된다. 다른 실시예로서, 상기 제1 광 패턴은 소정의 주기로 휘도가 점감하는 패턴이나 소정의 주기로 점멸하는 패턴(점멸 주기를 변경할 수도 있음)으로 구현할 수 있다.
한편, 이와 같이 제1 광 패턴을 조사하는 차량이 현재 주행 차량 하나만 존재할 경우에는 특별히 문제가 없지만, 이와 동일한 광 패턴을 조사하는 차량이 복수로 존재할 경우에는 특별한 처리가 필요할 수 있다. 만약 주행 차량과 상대방 차량이 동일한 광 패턴을 조사하는 경우에는 주행 차량이 상대방 차량을 반사체로 오인할 가능성이 있다. 상대방 차량의 광도 변화가 주행 차량의 제1 광 패턴과 동일할 수 있기 때문이다. 이러한 경우를 대비하여, 주행 차량의 제1 광 패턴을 시간이 지남에 따라(소정 시간 구간 별로) 랜덤하게 변경되도록 구현할 수도 있다. 이렇게 하면 설령 주행 차량과 상대방 차량이 모두 비가시광 광 패턴을 발생시키더라도 그 광 패턴이 매칭될 가능성은 매우 낮으므로 상대방 차량을 반사체로 오인하는 문제를 해소할 수 있다. 이러한 랜덤화 된 제1 광 패턴은 주행 차량의 식별 정보로서의 의미를 가진다.
다시 도 6을 참조하면, 비가시광 이미지 센서(230)는, 비가시광 광원부(220)가 제1 광 패턴의 비가시광을 조사하는 상태에서, 상기 차량의 전방을 비가시광 대역에서 촬상하여 비가시광 영상을 획득한다. 이러한 비가시광 이미지 센서(230)는 근적외선(IR) 센서일 수 있으나 이에 한하지 않고 비가시광을 감지하는 센서이라면 다른 파장의 광을 감지하는 광 센서일수도 있다. 이 때, 상기 획득된 비가시광 영상은 비가시광 이미지 센서(230)에 의해 소정의 프레임 레이트로 순차 촬상하여 얻어진 시계열의 화상 데이터, 즉 동화상 데이터인 것이 바람직하다. 상기 프레임 레이트는 비가시광 광원부(220)가 생성하는 제1 광 패턴을 적절하게 검출 가능하여야 하므로 상기 제1 광 패턴의 점멸 주기에 대해 충분히 고속으로 설정될 필요가 있다.
전술한 가시광 이미지 센서(235) 및 비가시광 센서(230)는 도 6에 도시된 바와 같이 각각 별도로 패키지화 된 이미지 센서로서 도시되어 있다. 하지만, 가시광 및 비가시광 이미지 센서를 도 9과 같이 하나의 통합 이미지 센서로도 구현할 수 있다. 도 9과 같이 통합 이미지 센서(233)의 형태로 제조하게 되면 공간 및 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다. 여기서 하나의 화소(C)는 통상 4개의 부화소로 이루어지는데 가시광 이미지 센서의 경우 각각 하나의 R(red) 부화소, B(blue) 부화소와 2개의 G(green) 부화소를 포함한다. 이 때 2개의 G 부화소 중 하나를 IR 부화소로 대체하면 가시광 이미지 센서(235)와 더불어 비가시광 이미지 센서(230)가 통합된 통합 이미지 센서(233)로 제조할 수 있다.
한편, 가시광 이미지 센서(235)와 비가시광 이미지 센서(230)는 각각 별도의 대역의 광을 선택적으로 감지할 필요가 있다. 다만, 별도의 대역에만 반응하는 센서 소자를 각각 구비하는 것은 비용면에서 불리하므로 보다 간단하고 저비용으로 가시광 및 비가시광 이미지 센서를 구현하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 광범위한 대역의 광이 입사되는 환경에서 범위에 맞는 주파수 필터를 이용하여 가시광 및 비가시광 이미지 센서를 각각 구현할 수 있다.
예를 들어, 도 10a와 같이 IR 대역, 가시광 대역 및 UV 대역을 포함한 광범위한 대역의 광이 입사된다고 할 때, 가시광 이미지 센서(235)는 도 10b와 같이 촬상되는 영상에 대해 근적외선 제거 필터(IR cut filter)를 적용함으로써 간단히 상기 가시광 대역의 영상을 획득할 수 있다. 또한, 마찬가지로 비가시광 이미지 센서(230)는 촬상되는 영상에 대해 도 10c와 같이 근적외선 통과 필터(IR pass filter)를 적용함으로써 상기 비가시광 영상을 획득할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 반사광 식별부(240)는 상기 비가시광 영상 중에서, 영상 처리부(245)에서 상대방 차량의 후보군으로 판단된 발광 영역에서 제2 광 패턴을 감지하고, 상기 감지된 제2 광 패턴이 상기 제1 광 패턴과 매칭되는 경우에 상기 발광 영역을 반사체에서 반사된 반사광으로 식별한다. 즉, 반사광 식별부(240)는 영상 처리부(245)에서 상대방 차량 및 반사체를 포함하여 발광 영역으로 감지된 후보군 중에서 반사체를 식별하여 상기 후보군으로부터 제거하는 것이다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 두 패턴이 매칭된다는 것은 두 패턴이 실질적으로 대응되는 주기 및/또는 진폭을 갖는다는 것을 의미하며, 물리적으로 완전히 동일한 패턴에 한하지 않는다. 예를 들어, 비가시광 점등 제어부(210)가 생성하는 제1 광 패턴은 조사된 대로의 정확한 광 패턴임에 비해, 특정 물체에서 반사되어 되돌아오는 제2 광 패턴은 난반사와 같은 비가시광(예: 근적외선)의 특성으로 인해 노이즈가 포함된 광 패턴일 수 있다. 하지만, 이와 같이 노이즈가 포함된 광 패턴이라도 전체적인 패턴의 형태는 영상 처리 과정을 통해 인식 가능하므로 두 패턴의 비교 및 매칭 여부의 판단이 이루어질 수 있다. 또는, 상기 노이즈가 포함된 광 패턴에 노이즈 필터를 적용하여 노이즈를 제거한 후에, 다른 광 패턴과 비교하여 매칭 여부를 판단할 수도 있을 것이다.
도 11은 비가시광 이미지 센서(230)에 의해 촬상된 비가시광 영상의 프레임들을 예시하는 도면이다. 도 11에는 2프레임 이전 영상, 1프레임 이전 영상 및 현재 프레임 영상이 순차적으로 도시되어 있다. 여기서, 제1 발광 영역(A)은 프레임의 진행 중에 휘도가 거의 변화하지 않지만, 제2 발광 영역(B)은 상기 제1 광 패턴에 따라 휘도가 변화하고 있다. 따라서, 반사광 식별부(240)는 상기 후보군 중에서 제1 발광 영역(A)은 상대방 차량의 광원으로, 제2 발광 영역(B)은 반사체의 반사광으로 식별한다.
주행 차량(1)이 제1 광 패턴을 갖는 비가시광을 조사하면, 물리적으로는 상대방 차량(2) 및 반사체(5) 모두에서 제1 광 패턴을 갖는 반사광이 얻어질 수 있다. 다만, 상대방 차량(2)이 전조등, 후미등과 같은 자체 광원을 조사하고 있다면, 상대방 차량(2) 자체의 비가시광 성분의 강도도 상대적으로 크게 감지된다. 따라서, 자체 광원을 조사하고 있는 상대방 차량(2)에서는 이와 같은 상대적으로 큰 비가시광 성분으로 인해 제1 광 패턴의 반사광(제2 광 패턴)은 거의 감지되지 않을 것이다. 이를 도 11과 같은 비가시광 영상에서 관찰하면, 제1 광 패턴의 반사 여부와 상관없이 상대방 차량(구체적으로는 상대방 차량의 발광 영역)에서의 비가시광의 휘도는 포화(saturation)되어 거의 변화하지 않는다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 반사광 식별부(240)는 감지된 제2 광 패턴이 조사된 제1 광 패턴과 매칭되면 해당 발광 영역을 상대방 차량(2) 이외의 반사체(5)에서 반사된 반사광으로 식별한다. 이 때, 상대방 차량(2)의 발광 영역도 반사광을 포함할 수 있지만, 전술한 비가시광의 포화로 인해 상기 반사광이 비가시광 이미지 센서(230)에 의해서는 실질적으로 식별되지 않으므로, 자체 광원을 갖지 않는 반사체(5)에서 반사된 반사광과 구별될 수 있는 것이다.
이와 같이, 가시광 영상으로부터 상대방 차량의 후보군을 선정하고, 선정된 후보군 중에서 반사체를 식별하고 상기 반사체를 상기 후보군에서 제외함으로써 보다 정확한 ADB 구현이 가능하게 된다. 이 후, 전조등 제어부(215)는 상기 반사광으로 식별된 발광 영역에 대응하는 영역에는, 전조등(110, 120)으로부터 출사된 광이 정상 조도로 조사되도록 상기 전조등(110, 120)을 제어한다. 여기서, 정상 조도란 전조등(110, 120)을 구성하는 광원 유닛(111 내지 115, 121 내지 125)이 차량의 주행 중에 제공하는 정상적인 주행 조도를 의미한다.
또한, 상기 전조등 제어부(215)는 상기 발광 영역 중에서 상대방 차량으로 식별된 발광 영역(상대방 차량의 후보군 중에서 상기 반사광으로 식별된 발광 영역을 제외한 발광 영역)에는 암영대가 형성되도록 상기 전조등(110, 120)을 제어한다. 상기 암영대를 형성하는 방법으로는, 상기 전조등으로부터 출사된 광이 상대방 차량에는 조사되지 않도록 하거나, 상기 정상 조도보다 낮은 조도로 조사하는 등의 방법이 있을 수 있다. 상기 전조등(110, 120)은 도 1 및 도 2에 도시된 광 조사부(110, 120)의 바람직한 실시예로서 언급된다.
구체적으로, 전조등 제어부(215)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 어레이로 배열된 복수의 광원 유닛(111 내지 115, 121 내지 125)의 점등에 따라 서로 다른 상향등 패턴으로 상기 전조등(110, 120)이 조사되도록 제어하되, 상기 복수의 광원 유닛(111 내지 115, 121 내지 125) 중에서 상기 상대방 차량에 대응하는 영역을 담당하는 광원 유닛만을 소등하거나 조도가 저감되도록 제어할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전조등 제어 결과 조사되는 빔 패턴(P) 및 노면 패턴(R)을 각각 보여주는 도면들이다. 도 12a를 참조하면, 가시광 영상에서 감지되는 발광 영역들의 후보군(2, 5) 중에서 반사체(5)는 반사광 식별부(240)에 의해 감지되어 상기 후보군에서 제거된다. 따라서, 전조등을 구성하는 복수의 광원 유닛 중에서 상대방 차량(2)의 위치에 대응되는 광원 유닛을 소등하거나 조도가 저감되도록 제어되어 암영대(S)를 형성하는 반면에, 반사체(5)의 위치에 대응되는 광원 유닛은 정상적으로 점등된 상태가 유지된다.
도 12b는 도 12a의 빔 패턴(P)이 노면에 조사된 노면 패턴(R)을 보여준다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 대향 차량(2)에는 암영대(S)가 형성되어 대향 차량의 운전자의 눈부심을 방지한다. 반면에 단순 반사체(5)는 ADB를 적용하는 후보군에서 제외되므로 상기 반사체(5)의 영역에는 정상적으로 전조등의 노면 패턴(R)이 조사된다. 따라서, 주행 차량(1)의 운전자의 시인성을 방해하지 않으면서도 ADB를 효율적으로 구현할 수 있는 것이다.
이상 본 발명의 실시예들에서는 적응형 주행 빔을 구현함에 있어서, 차량용 램프에 어레이로 탑재된 복수의 광원 유닛 중 일부를 소등하거나 휘도를 저감하여 특정 위치에 암영대를 형성하는 방식을 예를 들어 설명하였으나, 반드시 이에 한하지는 않고 광원 유닛을 상하 또는 좌우로 스위블(swivel)하여 특정 위치에 암영대를 형성하는 기술에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
P: 빔 패턴 R: 노면 패턴
S: 암영대 1: 주행 차량(자기 차량)
2: 상대방 차량 5: 반사체
10: 주행 차량 100, 110, 120: 광 조사 장치, 전조등
200: 차량용 램프 제어 장치 210: 비가시광 점등 제어부
215: 전조등 제어부 220: 비가시광 광원부
235: 가시광 이미지 센서 240: 반사광 식별부
245: 영상 처리부

Claims (12)

  1. 차량의 전방을 가시광 대역에서 촬상하여 가시광 영상을 획득하는 가시광 이미지 센서;
    상기 촬상된 가시광 영상을 처리하여 상기 가시광 영상으로부터 발광 영역을 감지하는 영상 처리부;
    상기 차량의 전방으로 비가시광 광원부가 제1 광 패턴을 갖는 비가시광을 조사하도록 제어하는 비가시광 점등 제어부;
    상기 차량의 전방을 비가시광 대역에서 촬상하여 비가시광 영상을 획득하는 비가시광 이미지 센서; 및
    상기 비가시광 영상 중에서 상기 발광 영역에 대응되는 영역에서 제2 광 패턴을 감지하고, 상기 감지된 제2 광 패턴이 상기 제1 광 패턴과 매칭되면 상기 발광 영역을 반사체에서 반사된 반사광으로 식별하는 반사광 식별부를 포함하는, 차량용 램프 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사광으로 식별된 발광 영역에는, 전조등으로부터 출사된 광이 정상 조도로 조사되도록 상기 전조등을 제어하는 전조등 제어부를 더 포함하는, 차량용 램프 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전조등 제어부는
    상기 발광 영역 중에서 상대방 차량으로 식별된 발광 영역에는, 상기 전조등으로부터 출사된 광이 조사되지 않거나 상기 정상 조도보다 낮은 조도로 조사되도록 상기 전조등을 제어하는, 차량용 램프 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전조등 제어부는
    어레이로 배열된 복수의 광원 유닛의 점등에 따라 서로 다른 상향등 패턴으로 상기 전조등이 조사되도록 제어하되, 상기 복수의 광원 유닛 중에서 상기 상대방 차량에 대응하는 영역을 담당하는 광원 유닛이 꺼지도록 제어하는, 차량용 램프 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비가시광은 근적외선이고, 상기 비가시광 이미지 센서는 상기 근적외선 영상을 획득하는, 차량용 램프 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가시광 이미지 센서는 촬상되는 영상에 대해 근적외선 제거 필터(IR cut filter)를 적용함으로써, 상기 가시광 영상을 획득하는, 차량용 램프 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 비가시광 이미지 센서는 촬상되는 영상에 대해 근적외선 통과 필터(IR pass filter)를 적용함으로써, 상기 비가시광 영상을 획득하는, 차량용 램프 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가시광 이미지 센서 및 상기 비가시광 이미지 센서는, 단일의 이미지 센서 내에서 가시광 화소와 비가시광 화소가 인접하여 하나의 화소 내에 포함되는 구조로 형성되는, 차량용 램프 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 패턴은 소정의 주기로 휘도가 점증하거나 점감하는 패턴인, 차량용 램프 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 패턴은 소정의 주기로 점멸하는 패턴인, 차량용 램프 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광 패턴은 시간이 지남에 따라 랜덤하게 변경되는, 차량용 램프 제어 장치.
  12. 가시광 이미지 센서에 의해 차량의 전방을 가시광 대역에서 촬상하여 가시광 영상을 획득하는 단계;
    상기 촬상된 가시광 영상을 처리하여 상기 가시광 영상으로부터 발광 영역을 감지하는 단계;
    상기 차량의 전방으로 비가시광 광원부가 제1 광 패턴을 갖는 비가시광을 조사하도록 제어하는 단계;
    비가시광 이미지 센서에 의해 상기 차량의 전방을 비가시광 대역에서 촬상하여 비가시광 영상을 획득하는 단계;
    상기 비가시광 영상 중에서 상기 발광 영역에 대응되는 영역에서 제2 광 패턴을 감지하는 단계;
    상기 감지된 제2 광 패턴이 상기 제1 광 패턴과 매칭되면 상기 발광 영역을 반사체에서 반사된 반사광으로 식별하는 단계; 및
    상기 반사광으로 식별된 발광 영역에는 전조등으로부터 출사된 광이 정상 조도로 조사되도록 상기 전조등을 제어하고, 상기 발광 영역 중에서 상대방 차량으로 식별된 발광 영역에는 상기 전조등으로부터 출사된 광이 조사되지 않거나 상기 출사된 광이 상기 정상 조도 보다 낮은 조도로 조사되도록 상기 전조등을 제어하는 단계를 포함하는, 차량용 램프 제어 방법.
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JP2010132170A (ja) 2008-12-05 2010-06-17 Toyota Motor Corp 車両用照明装置

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