KR20220131682A - 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템 - Google Patents

차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템 Download PDF

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KR20220131682A
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Abstract

본 발명은 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 주변환경을 인식한 결과를 기반으로 헤드라이트를 제어함으로써 운전 안정성을 증대시키기 위한 지능형 프론트 라이팅 시스템에 관한 것이다.

Description

차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템 {Intelligent front lighting system using event based sensor of vehicle}
본 발명은 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 주변환경을 인식한 결과를 기반으로 헤드라이트를 제어함으로써 운전 안정성을 증대시키기 위한 지능형 프론트 라이팅 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 차량 전단부에 장착되어 차량 전방을 비추는 헤드라이트와 차량 후단부에 장착되어 차량 후방을 비추는 테일게이트가 구비된다.
최근에는 운전 안정성을 향상하기 위하여 카메라로 촬영한 화상에 기초하여 차량의 헤드라이트를 제어하는 시스템이 개시되고 있으며, 구체적으로 일본공개특허 특개2010-132053호가 있다.
일본공개특허 특개2010-132053호의 경우, 카메라로 촬영한 이미지에 기초하여 검출한 도로 형상을 기반으로 기준 옵티컬 플로우를 생성하고, 이미지 중 대상이 되는 휘점에 대한 휘점 옵티컬 플로우를 계측하며, 상기 기준 옵티컬 플로우와 휘점 옵티컬 플로우를 비교하여 휘점 옵티컬 플로우의 속성을 추정함으로써 대향 차량이나 선행 차량에 현혹되지 않고 적절한 헤드라이트의 배광 제어를 실행하도록 한다.
그런데 일본공개특허 특개2010-132053호와 같이 카메라로 촬영한 이미지를 기반으로 한 처리를 통하여 전방 차량(대향 차량이나 선행 차량)을 검출하는 경우, 카메라 촬영 이미지를 기초로 헤드라이트 제어를 위한 처리를 수행함에 따라 실제 헤드라이트 제어 시의 타임 래그(time lag)가 발생하고, 전방 차량의 헤드라이트 빛이 직접 카메라에 입사되면 카메라 센서가 포화되어 노출 과다 및 고스트(Ghost)가 발생함으로써 전방 차량을 인식할 수 없게 되거나 또는 고스트를 전방 차량으로 오인하는 문제가 발생한다.
상기와 같이 전방 차량을 인식할 수 없게 되거나 고스트를 전방 차량으로 오인하는 경우, 헤드라이트의 조사가 필요한 영역을 오히려 감광시키거나 또는 소등해버릴 우려가 있으며, 그에 따라 자차 운전자가 위험을 인식하는 속도가 늦어져 충돌 위험성이 높아지게 된다.
일본공개특허 특개2007-334859호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 이벤트 기반 센서(event based sensor)를 통해 전방 차량을 포함한 주변환경을 인식한 결과를 기반으로 헤드라이트를 제어함으로써 운전 안정성을 강화하도록 한, 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.
이에 본 발명은: 차량에 장착되어 차량 전방에서 발생하는 휘도 변화를 트리거로 하여 작동하며, 차량 전방에서 휘도의 변화량이 정해진 역치를 초과한 화소의 2차원 좌표 정보와 시간 정보를 감지하여 이벤트 데이타로서 출력하는, 이벤트 기반 센서; 차량 전단부에 장착되어 차량 전방을 조명하도록 선택적으로 작동하는, 헤드라이트; 상기 이벤트 기반 센서로부터 받은 이벤트 데이타를 기초로 차량 전방에 존재하는 검출 대상의 외형 및 상태를 검출하고, 검출 대상의 상태에 따라 상기 헤드라이트를 제어하는, 제어유닛;을 포함하는 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템을 제공한다.
여기서 상기 제어유닛은, 각 이벤트 데이타마다 옵티컬 플로우(optical flow)를 추정하고, 옵티컬 플로우의 방향 및 크기를 기초로 이벤트 데이타를 클러스트링(clustering)하여 검출 대상의 외형을 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어유닛은, 차량의 이동속도 및 이동방향을 기초로 검출 대상 중 정지 물체의 이벤트 데이타를 검출하고, 이벤트 기반 센서를 통해 취득한 이벤트 데이타 중에서 정지 물체의 이벤트 데이타를 제외하고 남은 이벤트 데이타를 기초로 이동 물체를 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어유닛은, 헤드라이트를 점등시키고 이벤트 기반 센서로부터 이벤트 데이타를 취득한 제1취득 횟수, 및 헤드라이트를 소등시키고 이벤트 기반 센서로부터 이벤트 데이타를 취득한 제2취득 횟수를 기초로, 차량 전방의 검출 대상이 자체발광 물체인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어유닛은, 상기 제1취득 횟수에 대한 제2취득 횟수의 감소율이 정해진 제1감소율 미만이면 자차 전방 물체가 자체발광 물체인 것으로 판정하고, 상기 제1취득 횟수에 대한 상기 제2취득 횟수의 감소율이 상기 제1감소율 이상이면 자차 전방 물체가 비발광 물체인 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어유닛은, 차량 전방의 검출 대상이 이동 물체이면서 자체발광 물체이면, 검출 대상의 상부에 대한 헤드라이트의 감광량을 정해진 제1감광량으로 결정 제어하고, 검출 대상의 하부에 대한 헤드라이트의 감광량을 상기 제1감광량보다 작은 값으로 정해진 제3감광량으로 결정 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어유닛은, 차량 전방의 검출 대상이 이동 물체이면서 비발광 물체이면, 검출 대상의 상부에 대한 헤드라이트의 감광량을 정해진 상기 제1감광량보다 작은 값으로 제2감광량으로 결정 제어하고, 검출 대상의 하부에 대한 헤드라이트의 감광량을 상기 제2감광량보다 작은 값으로 정해진 제3감광량으로 결정 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어유닛은, 차량 전방의 검출 대상이 정지 물체이면서 자체발광 물체이면, 검출 대상의 상부에 대한 헤드라이트의 감광량을 상기 제2감광량으로 결정 제어하고, 검출 대상의 하부에 대해서는 헤드라이트의 기본 조사량을 감소시키지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어유닛은, 차량 전방의 검출 대상이 정지 물체이면서 비발광 물체이면, 검출 대상의 전면에 대해 헤드라이트의 기본 조사량을 감소시키지 않는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제의 해결 수단에 의하면 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 이벤트 데이타를 기초로 검출한 자차 전방 물체의 외형에 대하여 상부와 하부로 헤드라이트의 조사 영역을 구분하고 조사 영역별로 조사 강도를 제어함으로써 자차 전방에 대한 감광 영역을 최적화하면서 자차 전방 물체에 대한 운전자의 시인성을 확보하여 운전 안정성을 증대시킬 수 있다.
둘째, 이벤트 기반 센서를 이용하여 자차 전방 물체를 검출함으로써 일반 카메라의 촬영 이미지를 이용하여 헤드라이트를 제어하는 경우보다 인식 속도 및 처리 속도가 증가하게 되며, 따라서 헤드라이트의 조사 영역별 조사 강도를 조정함에 대한 타임 래그 및 자차 전방 물체의 이동 방향에 대한 예측 오차 등을 저감 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 프론트 라이팅 시스템의 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 이벤트 기반 센서의 장착 위치를 나타낸 예시도
도 3은 본 발명에 따른 이벤트 기반 센서의 출력 데이타를 일반 카메라의 출력 데이타와 비교하여 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 검출 대상의 휘도 변화량을 기초로 데이타를 출력하는 이벤트 기반 센서의 동작 원리를 설명하기 위한 도면
도 5는 일반 카메라로 촬영한 프레임 이미지와 이벤트 데이타를 통합하여 생성한 프레임 이미지를 비교하여 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 따른 프론트 라이팅 시스템을 이용한 헤드라이트 제어 방법을 나타낸 순서도
도 7은 본 발명에서 자차의 이동속도 및 이동방향과 상관관계를 가지는 자차 전방 정지 물체의 옵티컬 플로우를 일례로 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 검출 대상 상태에 따른 헤드라이트 제어 방법을 도시한 순서도
도 9는 본 발명에 따른 이동 물체의 외형 검출 방법을 설명하기 위한 도면
도 10은 일반적인 옵티컬 플로우의 추정 방법을 나타낸 개념도
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
명세서 전체에서, 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.
본 발명은 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템에 관한 것으로, 차량에 장착한 이벤트 기반 센서를 통해 차량 전방 환경을 인식하여 판별하고 그 판별 결과에 따라 헤드라이트를 제어함으로써 운전 안정성을 증대할 수 있도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프론트 라이팅 시스템은 차량에 장착한 이벤트 기반 센서(10)와 헤드라이트(20) 및 제어유닛(30)을 포함하여 구성된다.
이벤트 기반 센서(10)는, 휘도의 변화를 트리거(trigger)로 하여 작동하는 센서이며, 이벤트 기반 센서(10)를 장착한 차량 전방의 소정 영역에 대한 실시간 휘도를 검출하며, 휘도의 변화량이 사전에 정해진 역치를 초과한 화소의 2차원 좌표 정보와 시간 정보를 검출 데이터(즉, 이벤트 데이타)로서 출력한다.
이벤트 기반 센서(10)는, 차량 전방에서 발생하는 휘도의 변화량을 감지할 수 있도록 차량에 설치되며, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 차량 실내의 전방 상측에 설치되거나 또는 헤드라이트(20) 부근에 설치될 수 있다.
이벤트 기반 센서(10)는, 휘도의 변화를 감지할 수 있는 차량 전방의 소정 영역에 대하여 검출한 휘도의 변화량이 정해진 역치를 초과하는 화소를 감지하게 되면, 그 화소의 2차원 좌표 정보와 시간 정보를 이벤트 데이타로서 제어유닛(30)에 전송할 수 있다.
이벤트 기반 센서(10)가 검출하는 이벤트 데이타[x, y, t]는, 도 3에 보듯이 평면 좌표(x,y) 정보와 시간(t) 정보의 조합으로 구성되며, 연속된 프레임 이미지가 아니라 각 좌표의 이벤트(즉, 휘도 변화)에 따른 시계열 데이타로 구성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이벤트 데이타[x, y, t]는 검출 대상에 대한 화소의 휘도 변화량이 정해진 역치를 초과하는 경우에만 생성 출력된다.
이벤트 기반 센서(10)는, 소정의 이벤트(즉, 휘도 변화량이 정해진 역치를 초과하는 경우)가 발생한 화소에 대해서만 이벤트 데이타를 출력하므로 상대적으로 데이터량이 적으며, 이벤트가 미발생하는 경우 미작동하므로 소비전력이 거의 제로(zero)이다.
또한 이벤트 기반 센서(10)는, 10,000fps 정도의 고속 동작이 가능하며, 140dB 이상의 하이 다이나믹 레인지(high dynamic range)를 가진다.
제어유닛(30)은, 이벤트 기반 센서(10)로부터 받은 이벤트 데이타를 통합하여 프레임 이미지(도 5의 우측 이미지 참고)를 생성할 수 있다. 또한 제어유닛(30)은, 생성한 프레임 이미지를 차량 내 구비되어 있는 메모리에 저장하거나 또는 차량 내 구비되어 있는 표시장치에 출력할 수 있다.
도 5는 일반 카메라로 촬영한 프레임 이미지(좌측)와 이벤트 데이타를 통합하여 생성한 프레임 이미지(우측)를 비교하여 나타낸 것이다. 도 5에 보면, 일반 카메라로 촬영한 좌측 프레임 이미지의 경우 터널 출구에서 광 노출이 과다하게 발생하여 터널 출구의 주위 정보를 확인하기 어려우나, 이벤트 데이타를 통합하여 생성한 우측 프레임 이미지의 경우 터널 출구에서도 광 노출이 과다하게 발생하지 않아 터널 출구의 주위 정보를 용이하게 확인할 수 있다.
이와 같이 이벤트 기반 센서(10)를 이용하여 차량 전방의 환경에 대한 정보를 파악하는 경우, 일반 카메라를 사용하는 경우와 다르게, 광 노출(예를 들어, 전방 차량의 헤드라이트와 테일라이트 등으로 인한 광 노출)이 과다하게 발생하지 않으며, 따라서 일반 카메라로 인식하기 어려운 환경에서 차량 주변 정보를 좀더 용이하게 파악할 수 있다.
여기서, 전방 차량은 이벤트 기반 센서(10)를 장착한 자차의 전방에서 주행하는 선행 차량, 및 반대편 차선에서 자차와 마주하여 주행하는 대향 차량을 포함한다.
이벤트 기반 센서(10)는 작동 특성상 주로 검출 대상의 엣지(edge) 부위에 대한 이벤트 데이타를 취득하게 되며, 따라서 제어유닛(30)은 이벤트 데이타를 이용하여 검출 대상의 외형을 용이하게 검출할 수 있다.
또한 자차가 이동하는 경우, 자차 전방에 정지해 있는 물체의 표면 휘도가 상대적으로 변하게 되므로 정지 물체의 외형도 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 프론트 라이팅 시스템을 이용한 헤드라이트 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 제어유닛(30)은, 이벤트 기반 센서(10)로부터 자차 전방의 주변 환경에 대한 이벤트 데이타를 취득하면(S100), 취득한 이벤트 데이타를 기반으로 자차의 전단부에 장착되어 있는 헤드라이트(20)의 조사 영역별 조사 강도를 최적화하여 제어한다(S500).
도 2에 보듯이 헤드라이트(20)는, 차량의 전단부에서 차량 전방을 조명할 수 있도록 구성되며, 제어유닛(30)에 의하여 선택적으로 작동할 수 있다.
또한 헤드라이트(20)는, 차량 전방에 대한 조사 영역 및 조사 강도를 변경할 수 있도록 구성된 헤드라이트이며, 구체적으로 복수의 엘이디(LED: light emitting diode)를 광원으로 사용하여 조사 영역 및 조사 강도를 선택적으로 변경가능한 엘이디 헤드라이트일 수 있다.
예를 들어, 헤드라이트(20)는 차량 전방의 소정 영역에 대하여 상하 영역 및 좌우 영역을 구분하여 각각의 영역을 서로 다른 조사 강도로 조명할 수 있다.
제어유닛(30)은, 이벤트 데이타를 기초로 차량 전방의 소정 영역(즉, 이벤트 기반 센서로 검출가능한 영역)에 존재하는 검출 대상인 물체의 상태를 판별하며, 판별한 물체의 상태에 따라 헤드라이트(20)의 조사 영역별 조사 강도를 결정한다.
제어유닛(30)은, 차량 전방에 존재하는 검출 대상의 상태를 판단하기 위하여 이벤트 기반 센서(10)로부터 취득한 이벤트 데이타를 기초로 검출 대상의 옵티컬 플로우(optical flow)를 추정하고, 또한 상기 이벤트 데이타를 기초로 검출 대상의 외형을 추정한다(S200).
제어유닛(30)은, 검출 대상으로부터 검출되는 각각의 이벤트 데이타마다 옵티컬 플로우를 추정하며, 이때 일반적인 옵티컬 플로우 검출 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 제어유닛(30)은 루카스 카나데(Lucas-Kanade) 방법 등의 공지된 기술을 이용하여 각 이벤트 데이타의 옵티컬 플로우를 추정할 수 있다. 이때 옵티컬 플로우를 추정하는 방법은 공지의 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한 제어유닛(30)은, 유사하거나 동일한 옵티컬 플로우를 가지는 이벤트 데이타들을 통합함으로써 검출 대상의 외형을 추정할 수 있다. 이때 제어유닛(30)은, 옵티컬 플로우의 크기 및 방향을 기초로 유사하거나 동일하다고 판단되는 이벤트 데이타들을 클러스터링(clustering)하여서 검출 대상의 외형을 검출한다.
예를 들어, 제어유닛(30)은, 옵티컬 플로우들의 크기 및 방향의 차이가 정해진 차이값(margin) 이내이면 옵티컬 플로우가 유사하거나 동일하다고 판단할 수 있으며, 옵티컬 플로우의 크기 및 방향이 유사하거나 동일하다고 판단되는 이벤트 데이타들을 클러스터링하고 상기 클러스터링한 이벤트 데이타를 기반으로 검출 대상의 개략적인 외형을 검출한다.
또한 제어유닛(30)은, 각 이벤트 데이타에서 추출한 옵티컬 플로우를 클러스터링하며(S300), 이때 일반적인 클러스터링 처리 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로 제어유닛(30)은, 옵티컬 플로우의 방향과 크기를 기초로 옵티컬 플로우를 클러스터링 처리한다.
제어유닛(30)은, 방향 및 크기가 유사하거나 동일하다고 판단되는 옵티컬 플로우들을 클러스터링한다. 이때 데이타를 클러스터링하는 방법은 공지의 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
제어유닛(30)은, 클러스터링한 옵티컬 플로우를 기반으로 자차 전방 물체를 정지 물체와 이동 물체로 분류할 수 있다(S400).
제어유닛(30)은, 상기 분류한 자차 전방 물체의 상태(이동 또는 정지 상태)를 기초로 자차 전방 물체에 대한 헤드라이트(20)의 조사 영역별 조사 강도를 결정한다(S500).
또한 제어유닛(30)은, 상기 S500 단계에서 결정한 헤드라이트(20)의 조사 영역별 조사 강도를 자차 전방 물체의 이벤트 비율(event rate)에 따라 최적화하여 제어할 수도 있다.
한편, 자차 전방의 정지 물체는 자차의 이동속도 및 이동방향과 상관관계를 가지는 옵티컬 플로우를 나타내게 된다. 즉, 자차 전방의 정지 물체는 자차의 이동속도 및 이동방향에 따라 결정되는 크기와 방향을 가지는 옵티컬 플로우를 가지게 된다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 자차 전방의 정지 물체는 도로 외곽에 존재하는 건물 등일 수 있으며, 이러한 정지 물체의 이벤트 데이타는 자차의 이동속도에 상관하는 크기 및 자차의 이동방향에 상관하는 방향을 나타내는 옵티컬 플로우를 가질 수 있다.
이때 정지 물체의 이벤트 데이타가 가지는 옵티컬 플로우는 기준시간(t1)으로부터 일정 시간(△t)이 경과한 때에 추정한 옵티컬 플로우일 수 있다.
상기 정지 물체의 옵티컬 플로우를 추정할 때와 동일한 시간대를 기준으로, 즉 상기 기준시간(t1)으로부터 일정 시간(△t)이 경과한 시점을 기준으로 자차 전방에 존재하는 이동 물체의 옵티컬 플로우를 추정하면, 상기 이동 물체는 정지 물체와 다른 옵티컬 플로우를 나타낸다. 예를 들어, 상기 이동 물체는 자차의 전방 차량일 수 있다.
따라서 제어유닛(30)은, 정지 물체와 이동 물체의 옵티컬 플로우 차이를 기반으로 이동 물체를 검출할 수 있다. 즉, 제어유닛(30)은 정지 물체의 옵티컬 플로우와 다른 옵티컬 플로우가 검출되는 물체를 이동 물체로서 검출할 수 있다.
예를 들어, 제어유닛(30)은 옵티컬 플로우의 크기 및 방향을 기준으로 정지 물체의 옵티컬 플로우와 다른 옵티컬 플로우를 가지는 물체를 이동 물체로서 검출할 수 있다. 상기 정지 물체의 옵티컬 플로우는 자차의 이동속도와 이동방향을 기준으로 추정하여 판별할 수 있다.
첨부한 도 7은 용이한 이해를 위하여 이벤트 데이타로 생성한 프레임 이미지 위에 옵티컬 플로우를 겹쳐서 도시하였으나, 자차 전방에 이동 물체의 위치와 외형 및 자체발광 여부 등의 검출은 이벤트 데이타로 직접 검출하는 것이 가능하며 이러한 검출을 위하여 프레임 이미지가 반드시 필요한 것은 아니다. 이벤트 데이타를 기초로 이동 물체를 검출하는 경우 일반적인 카메라의 이미지 정보를 이용한 처리보다 고속으로 이동 물체를 검출할 수 있다.
도 8은 검출 대상의 상태(이동 여부 및 발광 여부)에 따른 헤드라이트의 제어 방법을 도시한 것이다.
제어유닛(30)은, 도 8에 도시된 바와 같이 자차 전방의 물체가 이동 물체인지를 판별한 결과(S410) 자차의 전방 물체가 이동 물체라고 판단되면, 자차의 헤드라이트(20)를 고속으로 점멸시켜 헤드라이트(20)가 비점등 상태일 때에 이벤트 기반 센서(10)로부터 입력되는 이벤트 데이타를 기초로 이동 물체가 자체발광 물체인지 여부를 판단한다(S420).
제어유닛(30)은, 이동 물체가 자체발광 물체라고 판단되면, 이동 물체의 상부에 대한 헤드라이트(20)의 감광량을 사전에 정해진 제1감광량으로 결정 제어하고, 이동 물체의 하부에 대한 헤드라이트(20)의 감광량을 사전에 정해진 제3감광량으로 결정 제어한다(S510). 또한 제어유닛(30)은, 이동 물체가 자체발광 물체인 경우 이동 물체에 헤드라이트(20)를 조사하지 않을 수도 있다.
예를 들어, 상기 이동 물체는 자차 전방 차량일 수 있으며, 전방 차량의 헤드라이트 및 테일라이트가 차량 하부에 배치되는 점을 고려하여 이동 물체의 상부와 하부에 대한 감광량을 다르게 설정한다.
또한 제어유닛(30)은, 이동 물체가 자체발광 물체가 아니라고 판단되면, 즉 이동 물체가 비발광 물체라고 판단되면, 이동 물체의 상부에 대한 헤드라이트(20)의 감광량을 사전에 정해진 제2감광량으로 결정 제어하고, 이동 물체의 하부에 대한 헤드라이트(20)의 감광량을 제3감광량으로 결정 제어한다(S520).
예를 들어, 상기 이동 물체는 보행자일 수 있으며, 보행자의 눈부심 등을 방지하면서 보행자에 대한 시인성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 이동 물체의 하부에 이동 물체의 상부에 대한 감광량(즉, 제2감광량)을 이동 물체의 하부에 대한 감광량(즉, 제3감광량)보다 높게 설정한다.
여기서, 상기 이동 물체의 상부/하부에 대한 감광량은 헤드라이트(20)의 정해진 기본 조사량에 대한 감광량이고, 상기 제1감광량과 제2감광량 및 제3감광량은 서로 다른 값으로 사전에 도출하여 정할 수 있으며 제1감광량 > 제2감광량 > 제3감광량으로 대중소 크기값을 정할 수 있다.
또한 제어유닛(30)은, 상기 S410 단계에서 판별한 결과 자차 전방의 물체가 이동 물체가 아니라고 판단되면, 즉 자차 전방의 물체가 정지 물체라고 판단되면, 상기 정지 물체가 자체발광 물체인지 여부를 판별한다(S430).
제어유닛(30)은, 정지 물체가 자체발광 물체라고 판단되면, 헤드라이트(20)의 정지 물체의 상부에 대한 감광량을 제2감광량으로 결정 제어하고, 정지 물체의 하부에 대해서는 헤드라이트(20)의 기본 조사량을 감소시키지 않고 조사하도록 한다(S530).
또한 제어유닛(30)은, 정지 물체가 자체발광 물체가 아니라고 판단되면, 즉 정지 물체가 비발광 물체라고 판단되면, 헤드라이트(20)의 광량을 기본 조사량으로 하여 즉, 헤드라이트(20)의 기본 조사량을 감소시키지 않고 정지 물체의 전면(즉, 상부 및 하부 전체)을 조사하도록 한다(S540).
자차의 전방 차량인 대향 차량 및 선행 차량은, 자차의 이벤트 기반 센서(10)를 통해 검출한 이벤트 데이타를 기초로 제어유닛(30)에 의하여 야간 주행 시 헤드라이트 및 테일라이트의 위치가 검출된다.
또한 상기 전방 차량은 야간 주행 시, 자차의 헤드라이트(20)를 통해 조명되는 경우 그 엣지 부위에 대한 이벤트 데이타의 검출 빈도가 상대적으로 높고, 자차의 헤드라이트(20) 조명이 조사되지 않을 경우 그 엣지 부위에 대한 이벤트 데이타의 검출은 가능하나 검출 빈도가 상대적으로 낮다.
즉, 자차 전방 물체의 이동 시 그 엣지 부위에 대한 이벤트 데이타의 발생 빈도 및 횟수는 자차 헤드라이트(20)의 조명 조사 여부에 따라 차이가 존재한다. 자차의 주행 시 상대적인 이동을 하게 되는 정지 물체 또한 그 엣지 부위에 대한 이벤트 데이타의 발생 빈도 및 횟수는 자차 헤드라이트(20)의 조명 조사 여부에 따라 차이가 존재한다.
이때 자차 전방 차량의 헤드라이트 및 테일라이트와 같이 자체발광 영역에 대한 이벤트 데이타는, 자차 전방 물체의 자체발광 여부를 판별하기 위해 자차의 헤드라이트(20)를 고속으로 점멸시켜도 거의 변하지 않는다.
따라서 제어유닛(30)은, 자차 전방 물체가 자체발광 물체인지 또는 자체발광 영역을 구비하는지 여부를 판별하기 위하여, 자차의 헤드라이트(20)를 점등시킨 일정 시간 동안 이벤트 기반 센서(10)로부터 이벤트 데이타를 취득한 횟수(즉, 제1취득 횟수)와, 자차의 헤드라이트(20)를 소등시킨 일정 시간 동안 이벤트 기반 센서(10)로부터 이벤트 데이타를 취득한 횟수(즉, 제2취득 횟수)를 자차 전방 물체별로 비교 판단한다.
제어유닛(30)은, 상기 제1취득 횟수와 상기 제2취득 횟수를 비교하여, 상기 제1취득 횟수에 대한 상기 제2취득 횟수의 감소율이 상대적으로 작은 것으로 판단되면 자차 전방 물체가 자체발광 물체인 것으로 판정하고, 상기 제1취득 횟수에 대한 상기 제2취득 횟수의 감소율이 상대적으로 큰 것으로 판단되면 자차 전방 물체가 비발광 물체인 것으로 판정한다.
구체적으로 제어유닛(30)은, 상기 제1취득 횟수에 대한 상기 제2취득 횟수의 감소율이 사전에 정해진 제1감소율 미만이면 자차 전방 물체가 자체발광 물체인 것으로 판정할 수 있고, 상기 제1취득 횟수에 대한 상기 제2취득 횟수의 감소율이 상기 제1감소율 이상이면 자차 전방 물체가 비발광 물체인 것으로 판정할 수 있다.
여기서 상기 비발광 물체는 도로의 반사판 등과 같은 반사 물체를 포함할 수 있다.
제어유닛(30)은, 상기 제1취득 횟수에 대한 상기 제2취득 횟수의 감소율이 상기 제1감소율 이상이면서 사전에 정해진 제2감소율 미만이면 자차 전방 물체가 반사 물체인 것으로 판정할 수 있고, 상기 제1취득 횟수에 대한 상기 제2취득 횟수의 감소율이 상기 제2감소율 이상이면 자차 전방 물체가 반사 물체도 아닌 기타 물체인 것으로 판정할 수 있다. 상기 제2감소율은 제1감소율보다 일정치 큰 감소율 값으로 사전에 결정되어 제어유닛(30)에 저장될 수 있다.
예를 들어, 자체발광이 가능한 정지 물체로는 신호등이나 가로등 등이 있으며, 자체발광이 가능한 이동 물체로는 이동중인 차량이나 오토바이 또는 자전거 등이 있다. 그리고, 비발광하는 정지 물체로는 표시판과 같은 도로상의 고정물 등이 있고, 비발광하는 이동 물체로는 보행자나 무등의 자전거 등이 있다.
한편 제어유닛(30)은, 야간 주행 시 자차 전방 차량을 자차 헤드라이트(20)의 감광영역으로 결정하고 상기 자차 전방 차량을 제외한 주변환경(예를 들어, 표지판 등) 및 주행로 등을 자차 헤드라이트(20)의 조사영역으로 결정할 수도 있다.
또한 제어유닛(30)은, 정지 물체가 자체발광 영역은 아니지만 반사 영역을 구비한다고 판단되는 경우 운전 안정성을 확보하기 위하여 헤드라이트(20)의 광량을 저감시킬 수도 있다.
헤드라이트(20)의 조사 광량은 자차 전방 물체의 반사 광량에 따라 조정 가능하며, 이벤트 기반 센서(10)의 이벤트 비율을 기초로 자차 전방 물체의 반사 광량을 추정 가능하다.
첨부한 도 9는 자차 전방 물체 중 이동 물체의 외형 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
제어유닛(30)은, 이벤트 데이타의 시간에 따른 위치 변화를 기초로 자차 전방 물체의 옵티컬 플로우를 추정하며, 각 이벤트 데이타의 좌표 정보를 기초로 이벤트 데이타의 위치 정보를 파악한다.
자차에 장착된 이벤트 기반 센서(10)의 모션은 자차의 주행(즉, 이동 속도 및 방향)과 상관 관계를 가지며, 자차 전방 물체 중 정지 물체의 경우 이벤트 기반 센서(10)의 모션에 의한 옵티컬 플로우를 가지게 된다.
다시 말해, 자차 전방 물체 중 정지 물체는 자차의 이동속도 및 이동방향과 상관 관계에 있는 옵티컬 플로우를 가지며, 자차 전방 물체 중 이동 물체는 정지 물체와 다른 옵티컬 플로우를 가진다.
따라서, 이벤트 기반 센서(10)를 통해 취득한 이벤트 데이타 중 이벤트 기반 센서(10)의 모션과 상관 관계에 있는 옵티컬 플로우를 가지는 이벤트 데이타 즉, 자차의 이동속도 및 이동방향과 상관 관계에 있는 옵티컬 플로우를 가지는 이벤트 데이타를 제거하면, 이동 물체의 이벤트 데이타 및 옵티컬 플로우를 검출할 수 있다.
이벤트 기반 센서(10)의 모션과 상관 관계에 있는 옵티컬 플로우 즉, 자차의 이동속도 및 이동방향과 상관 관계에 있는 옵티컬 플로우를 사전 시뮬레이션 등을 통해 도출하여 옵티컬 플로우 맵을 구축하고, 상기 옵티컬 플로우 맵을 제어유닛(30)에 저장해둠으로써 자차의 이동속도 및 이동방향을 기초로 자차 전방 물체 중 정지 물체의 옵티컬 플로우 및 이벤트 데이타를 검출할 수 있으며, 이벤트 기반 센서(10)를 통해 취득한 이벤트 데이타 중에서 옵티컬 플로우를 기반으로 정지 물체의 이벤트 데이타를 제외하고 남은 이벤트 데이타를 기초로 이동 물체를 검출할 수 있다.
이벤트 기반 센서(10)의 모션은, 병진 벡터와 회전 행렬로 나타낼 수 있으며, 일반적인 카메라 모션의 파라미터 추정 방정식을 이용하여 추정할 수 있다.
도 9를 보면 정해진 가상 프레임 내에 이벤트 기반 센서(10)를 통해 검출한 이벤트 데이타들의 옵티컬 플로우가 화살표로 표시되어 있다. 상기 이벤트 데이타들 중에 자차의 이동속도 및 이동방향과 상관 관계에 있는 옵티컬 플로우를 가지는 이벤트 데이타를 제거하고 남은 이벤트 데이타를 이동 물체의 이벤트 데이타로 검출하며, 그중 유사한 것으로 판단되는 옵티컬 플로우를 가지는 이벤트 데이타들을 클러스트링함으로써 이동 물체의 외형을 검출한다.
알려진 바와 같이, 옵티컬 플로우는 이벤트 데이타의 시간에 따른 위치 변화를 기초로 추정한다.
도 10을 참조하면, 일반적으로 옵티컬 플로우는 가상 프레임 내에 좌표값을 가지는 특징점(feature point)의 시간에 따른 변화를 기초로 추정한다. 이러한 옵티컬 플로우의 추정 시에는, 미세 시간 동안 물체의 이동량은 대단히 작고, 중심 화소의 근방에 위치한 화소는 중심 화소와 동일한 움직임을 가지며, 화소의 움직임은 시간적/공간적으로 매끄럽다는 조건을 전제로 한다. 또한 상기 특징점은 물체의 형태나 크기 및 위치, 조도와 휘도가 변해도 쉽게 식별이 가능한 점이다.
따라서, 이벤트 데이타의 좌표 정보가 나타내는 점을 특징점이라고 정하면, 특징점의 시간에 따른 위치 변화를 기초로 이벤트 데이타의 옵티컬 플로우를 추정할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 지능형 프론트 라이팅 시스템은 다음과 같은 특징 및 이점이 있다.
첫째, 이벤트 데이타를 기초로 검출한 자차 전방 물체의 외형에 대하여 상부와 하부로 헤드라이트(20)의 조사 영역을 구분하고 조사 영역별로 조사 강도를 제어함으로써 자차 전방에 대한 헤드라이트(20)의 감광 영역을 최적화하면서 자차 전방 물체에 대한 운전자의 시인성을 확보하여 운전 안정성을 증대시킬 수 있다.
예를 들어, 차량이나 보행자 등의 상부에 대한 감광량을 하부에 대한 감광량보다 크게 결정 제어하는 경우, 빛 반사로 인해 차량 운전자나 보행자의 시야가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 이벤트 기반 센서(10)를 이용하여 자차 전방 물체를 검출함으로써 일반 카메라의 촬영 이미지를 이용하여 헤드라이트(20)를 제어하는 경우보다 인식 속도 및 처리 속도가 증가하게 되며, 따라서 헤드라이트(20)의 조사 영역별 조사 강도를 조정함에 대한 타임 래그 및 자차 전방 물체의 이동 방향에 대한 예측 오차 등을 저감 가능하다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예일뿐이므로 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 이벤트 기반 센서
20 : 헤드라이트
30 : 제어유닛

Claims (9)

  1. 차량에 장착되어 차량 전방에서 발생하는 휘도 변화를 트리거로 하여 작동하며, 차량 전방에서 휘도의 변화량이 정해진 역치를 초과한 화소의 2차원 좌표 정보와 시간 정보를 감지하여 이벤트 데이타로서 출력하는, 이벤트 기반 센서;
    차량 전단부에 장착되어 차량 전방을 조명하도록 선택적으로 작동하는, 헤드라이트;
    상기 이벤트 기반 센서로부터 받은 이벤트 데이타를 기초로 차량 전방에 존재하는 검출 대상의 외형 및 상태를 검출하고, 검출 대상의 상태에 따라 상기 헤드라이트를 제어하는, 제어유닛;
    을 포함하는 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은, 각 이벤트 데이타마다 옵티컬 플로우(optical flow)를 추정하고, 옵티컬 플로우의 방향 및 크기를 기초로 이벤트 데이타를 클러스트링(clustering)하여 검출 대상의 외형을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은, 차량의 이동속도 및 이동방향을 기초로 검출 대상 중 정지 물체의 이벤트 데이타를 검출하고, 이벤트 기반 센서를 통해 취득한 이벤트 데이타 중에서 정지 물체의 이벤트 데이타를 제외하고 남은 이벤트 데이타를 기초로 이동 물체를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은, 헤드라이트를 점등시키고 이벤트 기반 센서로부터 이벤트 데이타를 취득한 제1취득 횟수, 및 헤드라이트를 소등시키고 이벤트 기반 센서로부터 이벤트 데이타를 취득한 제2취득 횟수를 기초로, 차량 전방의 검출 대상이 자체발광 물체인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어유닛은, 상기 제1취득 횟수에 대한 제2취득 횟수의 감소율이 정해진 제1감소율 미만이면 자차 전방 물체가 자체발광 물체인 것으로 판정하고, 상기 제1취득 횟수에 대한 상기 제2취득 횟수의 감소율이 상기 제1감소율 이상이면 자차 전방 물체가 비발광 물체인 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은, 차량 전방의 검출 대상이 이동 물체이면서 자체발광 물체이면, 검출 대상의 상부에 대한 헤드라이트의 감광량을 정해진 제1감광량으로 결정 제어하고, 검출 대상의 하부에 대한 헤드라이트의 감광량을 상기 제1감광량보다 작은 값으로 정해진 제3감광량으로 결정 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은, 차량 전방의 검출 대상이 이동 물체이면서 비발광 물체이면, 검출 대상의 상부에 대한 헤드라이트의 감광량을 정해진 상기 제1감광량보다 작은 값으로 제2감광량으로 결정 제어하고, 검출 대상의 하부에 대한 헤드라이트의 감광량을 상기 제2감광량보다 작은 값으로 정해진 제3감광량으로 결정 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은, 차량 전방의 검출 대상이 정지 물체이면서 자체발광 물체이면, 검출 대상의 상부에 대한 헤드라이트의 감광량을 상기 제2감광량으로 결정 제어하고, 검출 대상의 하부에 대해서는 헤드라이트의 기본 조사량을 감소시키지 않는 것을 특징으로 하는 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어유닛은, 차량 전방의 검출 대상이 정지 물체이면서 비발광 물체이면, 검출 대상의 전면에 대해 헤드라이트의 기본 조사량을 감소시키지 않는 것을 특징으로 하는 차량의 이벤트 기반 센서를 이용한 지능형 프론트 라이팅 시스템.
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