KR101974602B1

KR101974602B1 - 도로의 차선을 재도색하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101974602B1
Application number: KR1020160104769A
Authority: KR
Inventors: 박강령; 홍형길; 강진규; 조형오; 호앙민토안
Original assignee: 동국대학교 산학협력단; (주)라인테크
Priority date: 2016-08-18
Filing date: 2016-08-18
Publication date: 2019-05-03
Also published as: KR20180020458A

Abstract

도로의 차선을 재도색하는 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에 탑재되는 차선 재도색 장치는 상기 차량의 전면을 향하도록 배치되어, 상기 차량이 진행하는 방향의 도로면을 촬영하는 제1 촬영부, 상기 제1 촬영부에서 촬영된 원근감이 있는 제1 영상으로부터 차선을 검출하는 제1 차선 검출부, 도로면에 대향하도록 배치되고, 상기 제1 차선 검출부에 의해 검출되는 차선을 따라서 상기 차량이 이동 시 도로면을 촬영하는 제2 촬영부, 상기 제2 촬영부에서 촬영된 제2 영상으로부터 차선을 검출하는 제2 차선 검출부 및 상기 제2 차선 검출부에 의해 검출되는 차선에 기반하여 분사 노즐의 X, Y 축 이동을 제어함으로써 차선이 도색되도록 하는 제어부 를 포함하되, 상기 분사 노즐의 분사 압력 값과 Z축의 거리는 상기 도색되는 차선의 폭에 상응하도록 미리 정해지는 것을 특징으로 한다.

Description

도로의 차선을 재도색하는 장치 및 방법{LANE REPAINTING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 도로의 차선을 재도색하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 고속도로나 국도 및 지방도 등의 포장도로에는 상호 반대 차선의 차량의 중앙을 가르는 중앙선이나 차량의 진행 구간을 구분하는 차로선인 주행 차선이 도색되어진다.

중앙선이나 주행 차선 등의 차선은 운전자로 하여금 주행 방향을 식별할 수 있도록 하여 차량의 안전 운행을 유도하는 기준선으로서, 차량의 안전 운행을 유도하는 기준이 되므로 시각적으로 인지되는 시인성이 대단히 중요하다고 할 수 있다.

이러한 차선을 도로에 처음 도색 시, 분필로 밑그림을 스케치하고 롤러 또는 도색 장치를 이용해서 작업자가 직접 작업하고 있다.

이와 같은 작업 방식은 도색을 하는 작업자의 숙련도 또는 밑그림에 따라서 차선의 폭의 동일한 도로에서도 차선 도색의 결과가 상이한 문제가 발생한다.

현재 국내 도로의 모든 차선은 수작업으로 하고 있기 때문에 표준화가 되어 있지 않은 상태이며, 도색을 위한 밑그림을 도로 상에 직접 스케치해야 하므로 불편함을 야기할뿐만 아니라 시간적으로도 상당한 작업 시간이 소요되는 문제가 있다.

그리고 차선이 훼손된 상태에서 재도색이 필요한 경우, 위와 동일하게 수작업으로 모든 과정이 진행되므로, 작업자의 숙련도에 따라 차선의 폭이 본래 차선과 일치하지 못하는 문제(예를 들어 더 넓어지는 등)가 발생한다.

본 발명은 작업자의 숙련도에 크게 영향을 받지 않고 일정한 도색 품질과 작업 속도를 낼 수 있는 재도색 방안을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량에 탑재되는 차선 재도색 장치는 상기 차량의 전면을 향하도록 배치되어, 상기 차량이 진행하는 방향의 도로면을 촬영하는 제1 촬영부, 상기 제1 촬영부에서 촬영된 원근감이 있는 제1 영상으로부터 차선을 검출하는 제1 차선 검출부, 도로면에 대향하도록 배치되고, 상기 제1 차선 검출부에 의해 검출되는 차선을 따라서 상기 차량이 이동 시 도로면을 촬영하는 제2 촬영부, 상기 제2 촬영부에서 촬영된 제2 영상으로부터 차선을 검출하는 제2 차선 검출부 및 상기 제2 차선 검출부에 의해 검출되는 차선에 기반하여 분사 노즐의 X, Y 축 이동을 제어함으로써 차선이 도색되도록 하는 제어부 를 포함하되, 상기 분사 노즐의 분사 압력 값과 Z축의 거리는 상기 도색되는 차선의 폭에 상응하도록 미리 정해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 차량에 탑재되는 차선 재도색 장치가 차선을 재도색하는 방법은 (a) 상기 차량의 전면을 향하도록 배치된 제1 촬영부로부터 상기 차량이 진행하는 방향의 도로면을 촬영한 제1 영상을 입력받는 단계, (b) 원근감이 있는 상기 제1 영상으로부터 차선을 검출하는 단계, (c) 상기 검출되는 차선을 따라서 상기 차량이 이동 시, 도로면에 대향하도록 배치된 제2 촬영부로부터 도로면을 촬영한 제2 영상을 입력받는 단계, (d) 상기 제2 영상으로부터 차선을 검출하는 단계 및 (e) 상기 제2 영상으로부터 검출되는 차선에 기반하여 분사 노즐의 X, Y 축 이동을 제어하여 차선을 도색하는 단계 를 포함하되, 상기 분사 노즐의 분사 압력 값과 Z축의 거리는 상기 도색되는 차선의 폭에 상응하도록 미리 정해지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 작업자의 숙련도에 크게 영향을 받지 않고 일정한 도색 품질과 작업 속도를 낼 수 있다.

또한, 수작업에 따른 작업 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 재도색 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 검출 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차선 검출 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 검출 과정 중 불필요한 선분의 제거 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 검출 과정 중 차선 후보 선분들의 연결 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 검출 과정 중 최종 차선의 검출 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 훼손된 차선의 종류를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 검출 방법의 정확도를 비교한 실험 결과이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실제 분사 노즐의 이미지이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 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. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 재도색 장치의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차선 재도색 장치(100)는 제1 촬영부(111), 제1 차선 검출부(112), 제2 촬영부(113), 제2 차선 검출부(114), 디스플레이부(115), 제어부(116) 및 메모리(117)를 포함할 수 있다.

제1 촬영부(111)는 차량의 전방을 향하도록 설치될 수 있으며, 차량의 진행 방향에 존재하는 도로를 촬영할 수 있다.

그리고 제1 촬영부(111)에서 촬영되는 영상은 실시간으로 디스플레이부를 통해 출력될 수 있다.

제1 촬영부(111)는 CCD, CMOS, 블랙박스 카메라 등을 포함할 수 있다.

한편, 제1 차선 검출부(112)는 제1 촬영부(111)에서 촬영된 영상(이하, '제1 입력 영상'이라 칭함)으로부터 차선 외에 불필요한 영역들인 배경(예를 들어 하늘, 나무 등)을 제거할 수 있다.

이때, 제1 차선 검출부(112)는 상기 불필요한 영역들을 제거하기 위해서 입력 영상에 ROI(Region of Interest) 영역을 지정할 수 있다.

또한, 제1 차선 검출부(112)는 ROI 영역 내에서 차선을 검출할 수 있으며, 이를 위해 Hough transform, Canny Edge Detection, Sobel Edge, Line Segement Detection 등 다양한 알고리즘을 적용할 수 있다.

또한, 제1 차선 검출부(112)는 ROI 영역 내에서 검출된 차선 중 차선의 각도를 기반으로 불필요한 차선을 제거하여 차선 후보 선분들을 추출할 수 있다.

이를 위해 제1 차선 검출부(112)는 입력 영상을 기준으로 좌측 영역과 우측 영역을 분할하고, 불필요한 각도의 선분들을 제거할 수 있다.

이에 대해서는 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.

또한, 제1 차선 검출부(112)는 추출된 차선 후보 선분들을 연결하여 차선을 결정할 수 있다.

선분은 시작점과 끝점으로 구성되어 있으므로, 추출된 차선 후보 선분간의 거리 임계치 및 각도 임계치 중 하나 이상을 적용하여 차선 후보 선분들을 연결할 수 있다.

이에 대해서는 도 5를 참조하여 후술하도록 한다.

그리고, 제1 차선 검출부(112)는 차선을 결정 시 대칭성을 가지는 차선의 특성을 이용할 수 있다.

여기서, '대칭성을 가지는 차선의 특성'은 차선의 좌측 경계와 우측 경계를 의미할 수 있다.

즉, 차선 후보 선분들을 연결한 결과(이하 '경계'라 칭함)가 좌측에 위치하는 경우, 우측에는 그에 대칭되는 경계가 존재한다.

그리고, 운전자의 시선으로 도로의 차선을 바라보면, 운전자나 차량에서 가까이 보이는 차선은 양 경계의 간격이 크고, 반대로 멀리 보이는 차선은 양 경계의 간격이 작을 것이므로, 제1 차선 검출부(112)는 이와 같은 소실점(vanishing point)을 고려하여 최종 차선을 검출할 수 있다.

참고로, 곡선 차선의 경우에는 각 경계별로 차선간의 대칭성을 고려하여 적응적으로 최종 차선을 검출할 수 있다.

이에 대해서는 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.

제1 차선 검출부(112)에 의해 결정된 차선은 제1 촬영부(111)에 의해 촬영된 영상에서 차선에 오버랩되어 후술하는 디스플레이부(115)에 표시될 수 있다.

일 실시예로서, 경로 안내 애플리케이션(내비게이션)과 같은 형태로 차선이 안내될 수 있다.

한편, 제2 촬영부(113)는 도로면에 대향하도록 설치될 수 있으며, 도로면에 그려진 재도색 대상 차선이 포함된 영상을 촬영할 수 있다.

그리고 제2 촬영부(113)에서 촬영되는 영상은 실시간으로 디스플레이부(115)를 통해 출력될 수 있다.

제2 촬영부(113)는 CCD, CMOS, 블랙박스 카메라 등을 포함할 수 있다.

한편, 제2 차선 검출부(114)는 제2 촬영부(113)에서 촬영된 입력 영상에 ROI(Region of Interest) 영역을 지정할 수 있으며, ROI 영역 내에서 차선을 검출할 수 있다.

이를 위해 제2 차선 검출부(114) Hough transform, Canny Edge Detection, Sobel Edge, Line Segement Detection 등 다양한 알고리즘을 적용할 수 있다.

또한, 제2 차선 검출부(114)는 상기 검출된 차선에서 차선의 양 경계 사이의 중심선을 검출할 수 있다.

후술하겠지만, 제어부(116)는 제2 차선 검출부(114)에서 검출된 차선 정보를 기반으로 분사 노즐을 X, Y 축으로 이동하도록 제어하면서 차선을 재도색 할 수 있다.

참고로, 동일한 폭의 차선을 도색하기 위해서, 처음으로 페인트를 분사하는 압력과 분사 노즐의 Z축 높이가 일정 값으로 고정될 수 있다.

한편, 디스플레이부(115)는 제1 차선 검출부(112) 및 제2 차선 검출부(114)에 의해 검출된 차선을 표시할 수 있다.

이때, 디스플레이부(115)는 화면의 영역을 분할하여 제1 차선 검출부(112)와 제2 차선 검출부(114)에 의해 검출된 차선을 각 영역에 표시할 수도 있고, 화면을 분할하지 않고 하나의 화면에 제1 차선 검출부(112) 또는 제2 차선 검출부(114)에 의해 검출된 차선을 표시할 수 있다.

하나의 화면에 표시되는 경우, 디스플레이부(115)는 운전자의 선택에 따라서 제1 차선 검출부(112) 또는 제2 차선 검출부(114)에 의해 검출된 차선을 표시할 수 있다.

또한, 디스플레이부(115)는 제2 차선 검출부(114)에 의해 검출된 차선(중심선을 포함함)을 표시할 때 화면의 중앙에 기준선을 함께 표시할 수 있다.

즉, 화면의 중앙에 표시되는 기준선과 제2 차선 검출부(114)에 의해 검출된 차선의 중심선이 일치하는 경우 또는 미리 정해지니 범위를 벗어나지 않는 경우, 분사 노즐은 제어부(116)의 제어에 의해서 도로에 표시된 차선의 폭과 동일한 폭으로 재도색을 수행할 수 있다.

만일, 상기 기준선과 차선의 중심선이 일치하지 않는 경우, 일 실시예로서 제어부(116)는 이를 알리는 경고 메시지나 알림음을 출력할 수 있으며, 운전자는 화면에 표시되는 상기 기준선과 차선의 중심선이 일치하도록 차량의 주행 방향을 조정할 수 있다.

다른 실시예로서, 제어부(116)는 상기 기준선과 차선의 중심선의 차이 값과, 상기 차이 값에 상응하는 분사 노즐의 X, Y 값을 계산하여 분사 노즐의 위치를 이동시켜가며 차선에 재도색이 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 디스플레이부(115)는 차선 재도색 장치(100)에 탑재된 터치 스크린, 운전자의 스마트폰, PDA, PMP, 태블릿 컴퓨터 및 노트북 컴퓨터 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

한편, 제어부(116)는 차선 재도색 장치(100)의 상기 구성 요소들, 즉, 제1 촬영부(111), 제1 차선 검출부(112), 제2 촬영부(113), 제2 차선 검출부(114) 및 디스플레이부(115)가 전술한 동작을 수행하도록 제어할 수 있으며, 메모리(117) 또한 제어할 수 있다.

한편, 메모리(117)는 제어부(116)가 전술한 각 구성 요소를 제어하도록 하는 알고리즘과 제어부(116)가 각 구성 요소들을 제어하는 과정에서 파생되는 다양한 정보들을 저장할 수 있다.

이 외에도 도 1에 도시되지 않았지만, 차선 재도색 장치(100)는 분사 노즐 각 축 방향으로 구동하기 위한 X, Y 및 Z축 구동 모터(미도시)를 포함할 수 있으며, 도료 저장 탱크, 히터, 연료 탱크, 비드 저장 탱크 및 컴프레셔 등과 같이 차선 도색에 필요한 다양한 구성 요소들과 연결될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 검출 과정을 도시한 흐름도이다.

도 2는 제1 차선 검출부(112)에 의해서, 제1 촬영부(111)의 촬영 영상을 입력 영상으로 하여 차선을 검출하는 과정이다.

차선 재도색 장치(100)는 입력 영상에서 ROI를 지정하고, ROI에서 차선 외 불필요한 대상(하늘, 나무 등)들을 제거한다(S201).

S201 후, 차선 재도색 장치(100)는 Hough transform, Canny Edge Detection, Sobel Edge, Line Segement Detection 등 다양한 알고리즘을 적용하여 영상 내 복수의 선분을 검출한다(S202).

S202 후, 차선 재도색 장치(100)는 검출된 선분들의 각도를 기반으로 불필요한 선분들을 제거하여 차선 후보 선분을 선정한다(S203).

이를 위해, 차선 재도색 장치(100)는 입력 영상을 좌측 영역와 우측 영역으로 분할한 후 차선에서 벗어날 수 있는 불필요한 각도의 선분들을 제거할 수 있다.

S203 후, 차선 재도색 장치(100)는 차선 후보 선분들을 연결한다(S204).

참고로 선분들은 시작점과 끝점으로 구성되어 있으므로, 선분간의 거리 임계치와 선분간의 각도 임계치를 사용하여 차선 후보 선분들을 연결할 수 있다.

S204 후, 차선 재도색 장치(100)는 최종적인 차선을 검출한다(S205).

이때, 차선 재도색 장치(100)는 직선 차선의 경우 소실점을 고려하여 최종 차선을 검출할 수 있고, 곡선 차선의 경우 각 선분별 차선간의 대칭성을 고려하여 적응적으로 최종 차선을 검출할 수 있다.

S205 후, 차선 재도색 장치(100)는 검출된 차선을 화면을 통해 운전자에게 제공한다(S206).

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차선 검출 과정을 도시한 흐름도이다.

도 3은 제2 차선 검출부(114)에 의해서, 제2 촬영부(113)의 촬영 영상을 입력 영상으로 하여 차선을 검출하는 과정이다.

차선 재도색 장치(100)는 입력 영상에서 ROI를 지정하고, ROI에서 차선 외 불필요한 대상들을 제거하는 전처리를 통해 입력 영상에서 차선 검출에 잘못된 영향을 줄 수 있는 정보들을 제거한다(S301).

이 과정을 통해 입력 영상에 포함된 훼손된 차선의 인식 정확도를 높일 수 있다.

S301 후, 차선 재도색 장치(100)는 Hough transform, Canny Edge Detection, Sobel Edge, Line Segement Detection 등 다양한 알고리즘을 적용하여 영상 내 복수의 선분을 검출한다(S302).

S302 후, 차선 재도색 장치(100)는 검출되는 복수의 선분을 하나의 선분으로 연결하고 불필요한 선분들을 제거하여 최종 차선을 검출한다(S303).

참고로, 도 2에서는 입력 영상에 원근이 적용되어 있으므로 미리 정해진 각도를 기준으로 불필요한 선분을 제거하였으나, 도 3에서 입력되는 영상은 도로면을 대향하여 촬영된 영상이므로 원근이 적용되지 않을 가능성이 높다. 따라서 S302에서 검출되는 선분들 중 선분의 각도가 90ㅀ를 기준으로 일정 범위를 벗어나는 각도를 가지는 선분들이 불필요한 선분으로 간주되어 제거될 수 있다.

S303 후, 차선 재도색 장치(100)는 검출된 차선의 정보를 기반으로 분사 노즐을 제어하여 차선을 재도색한다(S304).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 검출 과정 중 불필요한 선분의 제거 방법을 도시한 도면이다.

도 4의 (a)를 참조하면, 차선 검출 알고리즘은 기본적으로 선분을 검출하며, 제1 촬영부(111)에 의해 촬영된 영상은 원근감이 나타나 있으므로 다양한 각도의 선분들이 검출될 수 있다.

이러한 다양한 각도의 선분들 중 불필요한 선분을 제거하기 위해서, 도 4에 도시된 바와 같이 영상을 좌측 영역과 우측 영역으로 분할하고, 특정 각도 범위를 벗어나는 각도의 선분들은 불필요한 것으로 판단하여 제거할 수 있다.

도 4의 (b)와 (c)는 입력 영상에서 도 4의 (a)와 같은 전처리를 수행하지 않은 차선 검출 결과 및 도 4의 (a)와 같은 전처리를 수행한 차선 검출 결과를 도시하고 있다.

도 4의 (b)는 차선 외에도 불필요한 선분들이 제거되지 않은 상태이나, 도 4의 (c)는 차선 외의 불필요한 선분들이 모두 제거되었음을 확인할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 검출 과정 중 차선 후보 선분들의 연결 방법을 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 선분들은 시작점과 끝점으로 구성되어 있으며, 서로 다른 선분간 거리와 각도가 미리 정해진 임계치 이내인 경우, 그 선분들은 서로 연결될 수 있는 선분으로 판단할 수 있다.

즉, 제1 선분의 시작점과 제2 선분의 끝점간 거리가 미리 정해진 임계치 이내이면 두 선분은 서로 연결될 수 있는 동일한 차선을 구성할 수 있는 선분으로 판단하는 것이다. 각도도 마찬가지이다.

도 5에서 case 1, 2는 직선 선분을 연결하는 실시예이며, case 3은 곡선을 연결하는 실시예이다.

참고로, 도 5 에서는 두 개의 선분을 연결하여 차선을 검출하는 실시예를 설명하였지만, 훼손된 차선이나 그림자 등 다양한 차선의 상태를 고려하는 경우 복수 개의 선분을 연결하여 차선을 구성할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 검출 과정 중 최종 차선의 검출 방법을 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 도로의 차선이 좌측 경계와 그에 상응하는 우측 경계를 가지는 특성인 대칭성을 이용하여 차선을 검출할 수 있다.

운전자의 시선으로 도로의 차선을 바라보면, 운전자나 차량에서 가까이 보이는 차선은 양 경계의 간격이 크고, 반대로 멀리 보이는 차선은 양 경계의 간격이 작게 보이는 소실점(vanishing point)을 고려하여 최종 차선을 검출할 수 있다.

도 7은 훼손된 차선의 종류를 도시한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 부식이나 마모 또는 변색 등 다양한 형태의 훼손된 차선이 존재할 수 있으며, 제2 촬영부(113)에 의해 촬영된 영상에는 이와 같이 훼손된 차선들이 포함될 수 있다.

본 발명은 이와 같이 훼손된 차선이라도 전술한 과정을 통해 차선 인식 정확도를 높일 수 있다.

이하 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 검출 방법의 정확도를 비교한 실험 결과를 설명하도록 한다.

[표 1]은 Caltech Open Database를 이용하여 본 발명의 차선 검출 방법과 Aly method를 비교한 결과이다.

먼저 Caltech Open Database는 Cordova 1, Cordova2, Washington1, Washington2 로서 총 4개의 도로를 찍은 영상으로 구성되어 있다.

그리고, 차선을 정확하게 검출하는지 측정하기 위해서 아래의 [수학식 1], [수학식 2], [수학식 3]을 사용하였다.

여기서 TP(True Positive)는 차선을 차선으로 올바르게 검출한 것이고, FN(False Negative)는 차선을 배경으로 잘못 검출한 것이며, FP(False Positive)는 배경을 차선으로 잘못 검출한 것임을 나타낸다.

도 8을 참조하면, 도 8의 (a)는 Cordova1에서 차선을 차선으로 올바르게 검출한 예이고, 도 8의 (b)는 Cordova2에서 차선을 차선으로 올바르게 검출한 예이다.

그리고 도 8의 (c)는 Washington1에서 차선을 차선으로 올바르게 검출한 예이다. 도 8의 (d)는 Washington2에서 차선을 차선으로 올바르게 검출한 예이다.

한편, 도 9의 (a)는 Aly method를 적용한 결과이며, 도 9의 (b)는 본 발명의 차선 검출 방법을 사용한 결과의 예이다.

도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차선 검출 방법이 Aly method보다 더 정확함을 확인할 수 있으며, 상기 [표 1]에서도 본 발명의 차선 검출 방법이 Aly method보다 모든 항목에서 정확도가 월등히 높음을 알 수 있다.

[표 2]는 Caltech Open Database에 본 발명의 차선 검출 방법의 수행 시간을 나타낸 것으로서, 평균적으로 33.09 msec로 실시간으로 사용하는데 문제가 없는 것을 확인할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실제 분사 노즐의 이미지이다.

도 10에 도시된 바와 같은 분사 노즐은 제어부(116)의 제어에 의해서 X, Y, Z 축으로 이동이 가능하며, 분사 노즐로 페인트가 공급되도록 ON/OFF 기능을 하는 전자 밸브가 연결되어 있다.

상술한 본 발명에 따른 차선 재도색 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

100 : 차선 재도색 장치
111 : 제1 촬영부
112 : 제1 차선 검출부
113 : 제2 촬영부
114 : 제2 차선 검출부
115 : 디스플레이부
116 : 제어부
117 : 메모리

Claims

차량에 탑재되는 차선 재도색 장치에 있어서,
상기 차량의 전면을 향하도록 배치되어, 상기 차량이 진행하는 방향의 도로면을 촬영하는 제1 촬영부; 상기 제1 촬영부에서 촬영된 원근감이 있는 제1 영상으로부터 차선을 검출하는 제1 차선 검출부; 도로면에 대향하도록 배치되고, 상기 제1 차선 검출부에 의해 검출되는 차선을 따라서 상기 차량이 이동 시 도로면을 촬영하는 제2 촬영부; 상기 제2 촬영부에서 촬영된 제2 영상으로부터 차선을 검출하는 제2 차선 검출부; 및 상기 제2 차선 검출부에 의해 검출되는 차선에 기반하여 분사 노즐의 X, Y 축 이동을 제어함으로써 차선이 도색되도록 하는 제어부 를 포함하되,
상기 제1 차선 검출부는, 상기 제1 영상을 좌측 영역과 우측 영역으로 분할하고, 상기 제1 영상에서 검출되는 복수의 선분들 중 미리 정해진 각도 범위를 벗어나는 선분들을 제거하여 하나 이상의 차선 후보 선분을 선정하고, 상기 선정된 차선 후보 선분 들간의 시작점과 끝점에 대한 거리 임계치와 각도 임계치를 이용하여 상기 복수의 차선 후보 선분 중 상기 거리 임계치 및 상기 각도 임계치를 만족하는 복수의 선분을 각각 단일 선분으로 연결하며, 단일 차선의 양쪽 경계선 간이 대칭성을 갖게 되는 대칭성 기준에 기반하여 상기 연결된 각각의 단일 선분을 차선 내의 좌측 경계 및 우측 경계 중 어느 하나로 맵핑함으로써 차선을 검출하는 것을 특징으로 하는, 차선 재도색 장치.
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제1 항에 있어서,
상기 제1 차선 검출부는
좌측 경계와 우측 경계를 포함하는 차선의 대칭성과 상기 원근감에 따른 소실점을 고려하여 상기 단일 선분으로부터 직선 차선을 검출하는 것을 특징으로 하는 차선 재도색 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 차선 검출부는
좌측 경계와 우측 경계를 포함하는 차선의 대칭성을 고려하여 상기 단일 선분으로부터 곡선 차선을 검출하는 것을 특징으로 하는 차선 재도색 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 차선 검출부에 의해 검출되는 차선을 화면에 표시하는 디스플레이부
를 더 포함하되,
상기 제2 차선 검출부는
상기 제2 영상으로부터 검출되는 차선의 양측 경계의 중심을 연결한 중심선을 검출하고,
상기 디스플레이부는
상기 제2 영상으로부터 검출되는 차선을 화면에 표시할 때 상기 화면의 중앙에 기준선을 함께 표시하며,
상기 제어부는
상기 기준선과 중심선이 일치하도록 하거나 또는 미리 정해진 범위를 벗어나지 않도록 상기 분사 노즐의 이동을 제어하여 재도색을 수행하는 것을 특징으로 하는 차선 재도색 장치.
제6 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 기준선과 중심선이 서로 일치하지 않거나 미리 정해진 범위를 벗어나는 경우,
상기 기준선과 중심선의 거리 차를 계산하고,
상기 계산된 거리 차에 상응하여 상기 분사 노즐의 X, Y 축 이동을 제어하여 재도색을 수행하는 것을 특징으로 하는 차선 재도색 장치.
차량에 탑재되는 차선 재도색 장치가 차선을 재도색하는 방법에 있어서,
(a) 상기 차량의 전면을 향하도록 배치된 제1 촬영부로부터 상기 차량이 진행하는 방향의 도로면을 촬영한 제1 영상을 입력받는 단계; (b) 원근감이 있는 상기 제1 영상으로부터 차선을 검출하는 단계; (c) 상기 검출되는 차선을 따라서 상기 차량이 이동 시, 도로면에 대향하도록 배치된 제2 촬영부로부터 도로면을 촬영한 제2 영상을 입력받는 단계; (d) 상기 제2 영상으로부터 차선을 검출하는 단계; 및 (e) 상기 제2 영상으로부터 검출되는 차선에 기반하여 분사 노즐의 X, Y 축 이동을 제어하여 차선을 도색하는 단계를 포함하되,
상기 (b) 단계는, 상기 제1 영상을 좌측 영역과 우측 영역으로 분할하고, 상기 제1 영상에서 검출되는 복수의 선분들 중 미리 정해진 각도 범위를 벗어나는 선분들을 제거하여 하나 이상의 차선 후보 선분을 선정하고, 상기 선정된 차선 후보 선분 들간의 시작점과 끝점에 대한 거리 임계치와 각도 임계치를 이용하여 상기 복수의 차선 후보 선분 중 상기 거리 임계치 및 상기 각도 임계치를 만족하는 복수의 선분을 각각 단일 선분으로 연결하며, 단일 차선의 양쪽 경계선 간이 대칭성을 갖게 되는 대칭성 기준에 기반하여 상기 연결된 각각의 단일 선분을 차선 내의 좌측 경계 및 우측 경계 중 어느 하나로 맵핑함으로써 차선을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차선 재도색 방법.
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제8 항에 있어서,
상기 (b) 단계는
좌측 경계와 우측 경계를 포함하는 차선의 대칭성과 상기 원근감에 따른 소실점을 고려하여 상기 단일 선분으로부터 직선 차선을 검출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 재도색 방법.
제8 항에 있어서,
상기 (b) 단계는
좌측 경계와 우측 경계를 포함하는 차선의 대칭성을 고려하여 상기 단일 선분으로부터 곡선 차선을 검출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차선 재도색 방법.
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