KR102028964B1 - 주행 보조 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주행 보조 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 차량의 전방을 촬영하는 카메라; 카메라에서 촬영된 영상에서 조도 변화가 발생하는 경계에 경계선을 생성하고, 경계선을 이용하여 차량의 주행예상경로를 생성하는 영상분석부; 주행예상경로를 따라 차량의 주행가능여부를 판단하는 주행판단부; 주행판단부에서 주행이 가능하다고 판단되면, 스티어링 휠의 조향을 제어하는 주행제어부를 포함한다. 이에 의해, 주차장 진입로나 골목길과 같이 초보 운전자가 운전하기 어려워하는 도로에서 차량을 자동으로 운행함으로써, 골목길에서 주차된 차량과의 접촉사고를 방지하고 주차장 진입로에서 연석이나 벽과의 충돌사고를 방지하여 운전자의 편의를 도모할 수 있다.

Description

주행 보조 시스템 및 그 방법{DRIVING ASSISTANT SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 실시예들은 주행 보조 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 주차장 진입로나 골목길과 같이 좁은 도로에서 차량의 주행경로를 생성하고 주행경로에 따라 스티어링 휠을 조향하여 차량의 주행을 보조하는 주행 보조 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
현대사회에서 자동차의 사용이 급격히 증가함에 따라, 매년 자동차 사고로 인한 사망자나 부상자의 수가 수 천만명에 이르고 있다. 이에 따라, 교통사고로 발생하는 인명 및 경제적 손실을 감소시키기 위해, 첨단 감지 센서와 지능형 영상 장비로 사고를 방지하는 지능형 운전 보조 시스템 (ADAS: Advanced Driver Assistance System) 등 다양한 자동차 기술이 개발되고 있다.
이러한 지능형 운전 보조 시스템에는, 전방 충돌 방지 (FCW: Forward Collision Warning) 기술, 자동 순항 제어 (ACC: Automatic Cruise Control) 기술, 차선 변경 보조 (Lane Change Assistance) 기술, 차선 이탈 경보 (Lane Departure Warning) 기술, 및 주차 보조 (Parking Assistance) 기술 등이 있다.
그러나 이러한 지능형 운전 보조 시스템은 차량이 차선이 있는 도로, 예를 들면, 고속도로, 국도, 자동차 전용도로, 편도 2차선 이상의 도로 등을 주행할 때 적용이 가능하며, 차선이 없는 골목길이나 주차장의 진입로 등에는 적용이 불가능하다.
이러한 골목길이나 주차장 진입로의 경우, 도로 폭이 좁을 뿐만 아니라, 골목길의 경우에는 골목길 주차 등으로 주행이 더욱 어렵다. 특히, 초보 운전자의 경우에는 차량이 주차된 골목길을 주행하다가 주차된 차량과 접촉사고가 발생할 수 있고, 주차장 진입로의 주행시 벽이나 연석에 부딪히는 충돌사고가 발생할 수도 있다.
이에 따라, 골목길이나 주차장 집입로와 같은 좁은 도로에서도 차량의 운행을 보조할 수 있는 시스템을 마련할 필요가 있다.
본 실시예들의 목적은, 골목길이나 주차장 진입로와 같이 좁은 도로에서 차량의 운행을 보조함으로써, 사고를 미연에 방지할 수 있는 주행 보조 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 차량의 전방을 촬영하는 카메라; 상기 카메라에서 촬영된 영상에서 조도 변화가 발생하는 경계에 경계선을 생성하고, 상기 경계선을 이용하여 상기 차량의 주행예상경로를 생성하는 영상분석부; 상기 주행예상경로의 폭과 상기 차량의 폭을 비교하여 주행가능여부를 판단하는 주행판단부; 및 상기 주행판단부에서 주행이 가능하다고 판단되면, 스티어링 휠의 조향을 제어하는 주행제어부를 포함하는 주행 보조 시스템에 의해 달성될 수 있다.
상기 목적은, 차량의 전방을 촬영하는 단계; 상기 영상에서 조도 변화에 따른 경계선을 생성하는 단계; 상기 경계선을 이용하여 상기 차량의 주행예상경로를 생성하는 단계; 상기 주행예상경로의 폭과 상기 차량의 폭을 비교하여 주행가능여부를 판단하는 주행판단단계; 및 상기 차량의 주행이 가능하다고 판단되면, 스티어링 휠의 조향을 제어하는 단계;를 포함하는 주행 보조 시스템의 제어방법에 의해서도 달성될 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 주차장 진입로나 골목길과 같이 좁은 도로에서 차량을 자동으로 운행함으로써, 골목길에서 주차된 차량과의 접촉사고를 방지하고 주차장 진입로에서 연석이나 벽과의 충돌사고를 방지하여 운전자의 편의를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 주행 보조 시스템의 구성블럭도이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 영상분석부에서 주차장 진입로의 영상을 분석하는 과정을 보인 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 영상분석부에서 골목길의 영상을 분석하는 과정을 보인 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 주행 보조 시스템에서 영상을 분석하여 주행을 보조하는 과정을 보인 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 주행 보조 시스템의 구성블럭도이다.
본 발명에 따른 주행 보조 시스템은, 주차장의 진출입시 또는 골목길의 주행시 연석이나 주차된 차량 등을 감지하여 도로의 에지를 파악함으로써, 차량의 주행을 보조할 수 있다.
본 주행 보조 시스템은, 카메라(10), 관심영역 설정부(20), 영상처리부(30), 영상분석부(40), 주행판단부(50), 주행제어부(60), 스티어링휠 전자제어유닛(70)을 포함할 수 있다.
카메라(10)는, 차량의 전방 윈도우 상부에 장착되며, 차량의 전방을 촬영하여 전방 영상을 생성할 수 있다. 카메라(10)는 전방 윈도우 상부가 아닌 다른 위치, 예를 들면, 전방 윈도우 하부 또는 측부, 전방 그릴, 범퍼 등에 장착될 수도 있으며, 하나가 장착될 수도 있고 복수 개가 장착될 수도 있다.
관심영역 설정부(20)는, 전방 카메라(10)에서 촬영된 영상에서 주행로를 인식하기 위한 관심영역(ROI:Region of Interest)을 설정할 수 있다.
관심영역 설정부(20)는, 3차원의 실제 좌표계에서 주행로의 검출이 가능한 위치를 호모그래피 매트릭스 (Homography matrix, H-matrix)를 이용하여 전방 영상에 투영할 수 있다. 여기서, 호모그래피 매트릭스는 3차원의 좌표계를 2차원의 전방 영상 좌표계에 매핑하기 위한 함수를 나타낸다.
이에 따라, 관심영역 설정부(20)는, 주행로를 감지하기 위한 관심영역을 생성할 수 있다. 일반적으로 주행로 감지영역은 주행로가 위치하는 영역인 전방 영상의 하부 영역에 생성될 수 있고, 전방 영상의 중앙 영역에는 소실점이 형성될 수도 있다.
영상처리부(30)는 카메라(10)로부터 촬영된 영상을 제공받아 흑백 처리를 수행할 수 있으며, 흑백 처리된 영상을 영상분석부(40)로 제공한다.
영상분석부(40)는 흑백처리된 영상을 제공받아 관심영역에 위치하는 차량의 전방 주행로 상에 연석이나 차량 등을 감지할 수 있다.
먼저 영상분석부(40)는 주행로가 포함되는 관심영역에서 조도 차이가 발생하는 경계에 조도 차이를 표시하는 경계점들을 표시함으로써, 경계점 정보를 추출할 수 있다. 영상분석부(40)는 모든 좌표에 대해 이웃하는 좌표와의 조도 차이를 비교하고, 조도 차이가 발생하는 좌표를 점으로 표시함으로써, 조도 차이가 발생하는 경계점들에 대한 정보를 추출할 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 주차장의 진입로의 경우, 진입로의 양측에 연석이 형성되어 있으며, 영상분석부(40)는 연석과 바닥면의 경계, 연석과 벽면과의 경계 등에 경계점들이 형성될 수 있다.
또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 골목길의 경우, 골목길의 일측 또는 양측에 차량이 주차되어 있을 수 있으며, 영상분석부(40)는 차량의 바퀴가 있는 밑면과 골목길의 바닥면의 경계에 경계점들을 형성하게 된다.
영상분석부(40)는 추출된 경계점들에 대한 정보를 클러스터링하여 연속성을 가지는 경계점들을 상호 연결하여 직선을 생성함으로써, 조도 차이가 발생하는 경계선 정보를 추출할 수 있다. 경계선 정보를 추출한 다음, 영상분석부(40)는 추출된 경계선 정보를 길이에 따라 필터링할 수 있다. 이때, 영상분석부(40)는 경계선의 길이가 미리 설정된 일정 임계값 이상인 경계선만을 추출하게 된다. 차량이나 연석의 경우, 일정 길이 이상을 가지기 때문에 일정 임계값 이상의 경계선만을 추출하게 된다.
예를 들어, 차량의 경우에는 대략 2.5 m 이상의 길이를 가지므로, 이 길이 이하인 경우는 차량으로 판단하기 어렵다. 또한, 연석의 경우에는 수 미터 이상 연장되고, 차량의 길이보다 길게 형성되므로, 차량의 길이 이상인 경우에만 연석이나 차량으로 판단할 수 있다.
영상분석부(40)는 경계선을 필터링할 때, 자차에 인접한 경계선으로부터 시작하여 점점 멀리있는 경계선을 필터링한다. 이때, 영상분석부(40)는 자차와의 거리에 따라 필터링할 경계선 또는 임계값의 길이를 조절할 수 있다. 즉, 동일한 차량에 대해 생성된 경계선이라도 자차에서 가까울수록 길이가 길고 자차에서 멀어질수록 길이가 짧아지게 된다. 이에 따라, 영상분석부(40)는 자차와의 거리에 따라 경계선의 길이를 조절하여 실제 길이로 변환시키거나, 자차와의 거리에 따라 임계값을 변환시킬 수 있다.
한편, 영상분석부(40)는 자차의 가로방향으로 경계선이 여러 개 나타나는 경우, 자차와 가장 인접한 경계선을 최종으로 선택할 수 있다.
이렇게 필터링이 완료되면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 주차장의 진입로를 따라 경계선이 형성되고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 골목길에 주차된 차량의 하부에 경계선들이 형성될 수 있다.
영상분석부(40)는 필터링이 완료되면, 경계선들을 상호 연결하여 주행예상경로를 생성할 수 있다. 이에 따라, 골목길에 대한 주행예상경로의 경우, 도 2c에 도시된 바와 같이, 직선들을 상호 연결한 형태로 형성되고, 주차장 진입로의 경우, 도 3c에 도시된 바와 같이, 곡선으로 주행예상경로가 형성될 수 있다.
주행판단부(50)는, 영상분석부(40)로부터 제공된 주행예상경로와 자차의 폭을 비교하여 자차의 주행이 가능한지 여부를 판단할 수 있다. 먼저 주행판단부(50)는 주행예상경로의 폭을 산출하며, 이때, 주행판단부(50)는 주행예상경로의 폭을 주행예상경로의 전영역에 걸쳐 산출할 수 있다. 그런 다음, 주행판단부(50)는 미리 알고 있는 자차의 폭과 주행예상경로의 폭을 비교할 수 있다.
비교결과, 주행예상경로의 모든 영역의 폭이 자차의 폭보다 큰 경우, 주행판단부(50)는 자차의 주행이 가능하다고 판단하고, 주행예상경로에 대한 정보를 주행제어부(60)로 전달할 수 있다.
반면, 한 영역이라도 주행예상경로의 폭이 자차의 폭보다 작은 경우, 주행판단부(50)는 주행이 불가능하다고 판단하고, 주행이 불가능하다는 메시지를 음성이나 디스플레이 패널을 통해 표시할 수 있다.
주행제어부(60)는, 주행판단부(50)에서 주행예상경로를 따라 주행이 가능하다고 판단한 경우, 자차의 주행경로를 생성할 수 있다. 주행경로의 생성시, 주행제어부(60)는 자차가 주행경로의 경계에 위치하는 타 차량이나 장애물과의 접촉을 방지할 수 있도록 주행경로를 생성할 수 있다. 즉, 주행제어부(60)는 최대한 자차가 주행경로의 중앙을 따라 주행하도록 주행경로를 생성함으로써, 주행경로의 경계와 최대한 이격되어 자차가 주행할 수 있도록 한다. 주행제어부(60)는 주행경로를 생성한 다음, 주행경로에 따라 스티어링 휠을 조향할 수 있도록 조향제어신호를 생성할 수 있다.
주행제어부(60)는, 자동 운행 제어 중에는 생성된 조향제어신호를 스티어링휠 전자제어유닛(70)으로 바로 전달하여 스티어링 휠의 조향을 제어할 수 있도록 하고, 자동 운행 제어 중이 아닌 경우에는 운전자가 자동 운행 제어를 선택하고, 가속 페달을 밟으면 조향제어신호를 스티어링휠 전자제어유닛(70)으로 전달할 수 있다.
이러한 주행 보조 시스템에서 주행경로를 생성하는 과정을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
차량이 운행하는 중, 카메라(10)에서는 차량의 전방 영상을 촬영하고(S400), 촬영된 영상을 관심영역 설정부(20)와 영상처리부(30)로 전달한다. 관심영역 설정부(20)에서는 영상에 주행로를 감지할 수 있는 관심영역을 설정하고(S410), 영상처리부(30)에서는 영상을 흑백처리하여 영상분석부(40)로 제공한다(S420).
영상분석부(40)에서는 영상내의 관심영역에서 조도가 변화는 부분에 경계점을 표시하고(S430), 클러스터링을 통해 이웃하는 경계점들을 연결하여 경계선을 형성할 수 있다(S440). 그런 다음, 영상분석부(40)는 경계선을 필터링하여 차량이나 연석 등에 해당하지 않는 경계선들을 제거하고(S450), 상호 이격되어 있는 이웃하는 경계선들을 연결하여 주행예상경로를 생성할 수 있다(S460).
주행판단부(50)에서는 주행예상경로 전영역에 걸쳐 가로폭을 산출하고, 산출된 가로폭과 자차의 차폭을 비교하여 자차가 주행예상경로를 주행할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다(S470). 주행판단부(50)에서 주행이 가능하다고 판단되면, 주행제어부(60)는 주행예상경로를 따라 주행경로를 생성하고, 주행이 가능하며 주행 보조 시스템의 작동이 가능함을 운전자에게 음성이나 디스플레이 패널 등을 통해 알린다(S480). 이때, 주행제어부(60)는 디스플레이 패널을 통해 주행경로가 표시된 영상을 디스플레이할 수도 있다.
운전자가 엑셀레이터 패달을 가압하면(S490), 주행제어부(60)는 주행경로에 따라 스티어링 휠의 조향을 제어할 수 있는 조향제어신호를 생성하고, 조향제어신호를 스티어링휠 전자제어유닛(70)으로 제공한다(S500). 스티어링휠 전자제어유닛(70)에서는 조향제어신호에 따라 스티어링 휠을 조향함으로써, 운전자의 조작없이 골목길이나 주차장 진입로를 안전하게 운행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 주행 보조 시스템에 따르면, 주차장 진입로나 골목길과 같이 초보 운전자가 운전하기 어려워하는 도로에서 차량을 자동으로 운행함으로써, 골목길에서 주차된 차량과의 접촉사고를 방지하고 주차장 진입로에서 연석이나 벽과의 충돌사고를 방지하여 운전자의 편의를 도모할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 카메라 20 : 관심영역 설정부
30 : 영상처리부 40 : 영상분석부
50 : 주행판단부 60 : 주행제어부
70 : 스티어링휠 전자제어유닛

Claims (11)

  1. 차량의 전방을 촬영하는 카메라;
    상기 카메라에서 촬영된 영상에서 조도 변화가 발생하는 경계에 경계선을 생성하고, 상기 경계선을 이용하여 상기 차량의 주행예상경로를 생성하는 영상분석부;
    상기 주행예상경로를 따라 상기 차량의 주행이 가능한지 여부를 판단하는 주행판단부; 및
    상기 주행판단부에서 주행이 가능하다고 판단되면, 상기 주행예상경로에 기초하여 주행경로를 생성하고, 상기 주행경로를 따라 상기 차량이 주행할 수 있도록 스티어링 휠의 조향을 제어하는 주행제어부를 포함하되,
    상기 영상분석부는,
    상기 생성된 경계선의 길이를 소정의 차량의 길이에 기초하여 미리 설정된 임계값과 비교하여, 상기 임계값 이상의 경계선만을 필터링 하되,
    상기 차량과 필터링할 경계선 간의 거리에 기초하여 상기 필터링할 경계선의 길이를 실제 길이로 변환하거나, 상기 차량과 상기 필터링할 경계선 간의 거리에 기초하여 상기 임계값을 변환하여, 상기 필터링할 경계선과 상기 임계값을 비교하고,
    상기 임계값 이상의 상기 경계선만을 상호 연결하여 상기 주행예상경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 주행 보조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카메라에서 촬영된 영상에서 도로가 감지될 수 있는 관심영역을 설정하는 관심영역 설정부를 더 포함하며;
    상기 영상분석부는, 상기 영상의 관심영역에서 조도가 변화하는 경계에 경계점을 표시하고, 상기 경계점들을 클러스터링하여 상기 경계선을 생성하는 주행 보조 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주행판단부는 상기 주행예상경로의 전영역에 걸친 가로폭과, 상기 차량의 차폭을 비교하여 상기 차량의 주행이 가능한지 여부를 판단하는 주행보조 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주행제어부는 상기 주행예상경로의 중앙 영역을 따라 상기 차량이 주행할 수 있는 주행경로를 생성하는 주행 보조 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주행제어부는, 운전자로부터 미리 설정된 행위가 입력되면, 상기 주행경로를 따라 상기 차량이 주행할 수 있도록 상기 스티어링 휠을 제어하는 조향제어신호를 생성하여 스티어링휠 전자제어유닛으로 제공하는 주행 보조 시스템.
  6. 차량의 전방을 촬영하는 단계;
    영상에서 조도 변화에 따른 경계선을 생성하는 단계;
    상기 경계선을 이용하여 상기 차량의 주행예상경로를 생성하는 단계;
    상기 주행예상경로를 따라 상기 차량의 주행이 가능한지 여부를 판단하는 주행판단단계; 및
    상기 차량의 주행이 가능하다고 판단되면, 상기 주행예상경로에 기초하여 주행경로를 생성하고, 상기 주행경로를 따라 상기 차량이 주행할 수 있도록 스티어링 휠의 조향을 제어하는 단계;를 포함하되,
    상기 주행예상경로를 생성하는 단계는,
    상기 생성된 경계선의 길이를 소정의 차량의 길이에 기초하여 미리 설정된 임계값과 비교하여, 상기 임계값 이상의 경계선만을 필터링 하되,
    상기 차량과 필터링할 경계선 간의 거리에 기초하여 상기 필터링할 경계선의 길이를 실제 길이로 변환하거나, 상기 차량과 상기 필터링할 경계선 간의 거리에 기초하여 상기 임계값을 변환하여, 상기 필터링할 경계선과 상기 임계값을 비교하고,
    상기 임계값 이상의 상기 경계선만을 상호 연결하여 상기 주행예상경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 주행 보조 시스템의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 영상에서 도로가 감지될 수 있는 관심영역을 설정하는 단계를 더 포함하며;
    상기 경계선을 생성하는 단계는, 상기 영상의 관심영역에서 조도가 변화하는 경계에 경계점을 표시하는 단계와, 상기 경계점들을 클러스터링하여 상기 경계선을 생성하는 단계를 포함하는 주행 보조 시스템의 제어방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 주행판단단계는, 상기 주행예상경로의 전영역에 걸친 가로폭과, 상기 차량의 차폭을 비교하여 상기 차량의 주행이 가능한지 여부를 판단하는 단계인 주행 보조 시스템의 제어방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 스티어링 휠을 조향하기 위해, 상기 주행예상경로의 중앙 영역을 따라 상기 차량이 주행할 수 있는 주행경로를 생성하는 단계를 더 포함하는 주행 보조 시스템의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    운전자로부터 미리 설정된 행위가 입력되면, 상기 주행경로를 따라 상기 차량이 주행할 수 있도록 조향제어신호를 생성하여 스티어링휠 전자제어유닛으로 제공하는 단계를 더 포함하는 주행 보조 시스템의 제어방법.
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