KR102047280B1 - 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치는 카메라가 촬상하여 획득한 영상에서 차선 정보를 획득하는 차선 인식부; 상기 차선 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출하는 도로 곡률 산출부; 및 상기 도로 곡률을 고려하여 카메라 방향각을 제어하는 카메라 방향각 제어부를 포함한다.

Description

카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치 및 방법 {LANE TRACKING APPARATUS USING CAMERA DIRECTION CONTROL AND METHOD THEREOF}
본 발명은 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치에 관한 것으로, 특히 차선을 인식하고 산출된 도로 곡률을 고려하여 카메라 방향각을 제어할 수 있는 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 차량에 대한 다양한 기능이 향상됨에 따라 운전자 및 탑승자의 안전과 편리성을 향상시키기 위한 다양한 기술이 소개되고 있다. 특히, 차량이 안전하게 차선을 유지하도록 하는 차선 추종을 위한 기술이 상용화 되고 있다.
일반적으로, 카메라 영상을 이용하여 차량이 좌측차선 및 우측차선 정보를 이용한 차선 추종 기술에서 카메라는 차량 내부 전면부 또는 후방 거울 등에 방향각이 고정된 채로 장착된다. 이는 카메라가 차량의 주행 방향과 동일한 방향으로 방향각이 고정되어 곡선 도로와 같은 환경에서는 차선을 정확하게 촬영하지 못하고 이에 따라 차선 인식 및 차선 이탈 경보를 하지 못하게 되는 위험이 있다.
차선 추종 기술에 있어서 차선을 정확하게 촬영하는 것은 매우 중요한 요소이나, 상술한 바와 같이 일반적으로 사용되는 추종 장치는 방향각이 고정되어 있어 곡선 도로에서 차선을 정확하게 촬영할 수 없는 문제점이 있었고, 실제로 많은 차선 추종 장치들이 곡선 도로에서 차선 추종을 제공하지 못하는 문제가 확인되고 있다.
한국공개특허 제2004-0034243호는 영상을 이용하여 차선을 인식하는 구성, 상기 영상을 이용하여 차선의 기울기를 산출하는 구성, 도로 곡률을 이용하여 차선의 기울기를 산출하는 구성, 및 상기 기울기들을 비교하는 구성 및 상기 비교결과를 이용하여 최종 곡률을 산출하고 이를 이용하여 차선을 인식하는 구성 등을 개시하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 차선 추종은 영상 및 도로 곡률 산출결과를 이용하여 차선을 인식하는 기술임을 개시할 뿐, 카메라의 방향각이 고정되는 경우로서 곡선 도로의 차선을 인식하기 어려운 문제가 있으며, 도로 곡률의 변화에 따른 카메라 방향각 설정의 관계를 구체적으로 제시하고 있지 못하며, 도로 곡률을 산출하는 과정에서 지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하는 구성에 대하여 개시 및 암시하고 있지 못하다.
따라서, 곡선 도로의 차선을 정확하게 인식하고 차선을 추종하기 위해, 카메라의 방향각을 적절히 제어함으로써 카메라의 방향각이 고정되는 경우 곡선 도로의 차선을 인식하기 어려운 문제를 해결하고, 도로 곡률의 변화에 따른 카메라 방향각설정의 관계를 구체적으로 제시하고, 차선 정보 및 지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하여 도로 곡률을 산출하고, 산출된 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위를 벗어나지 않도록 차량 조향각을 보정함으로써 차량의 차선 및 도로 이탈을 방지하고 차선을 추종할 수 있는 새로운 차선 추종 기술의 필요성이 절실하게 대두된다.
본 발명의 목적은 카메라의 방향각을 적절히 제어함으로써 카메라의 방향각이 고정되는 경우 곡선 도로의 차선을 인식하기 어려운 문제를 해결하여 곡선 도로에서 차선 정보를 획득하고 차선을 추종하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 도로 곡률이 커질수록 카메라 방향각을 크게 설정되도록 제어함으로써 곡선 도로에서 보다 정확하게 차선 정보를 획득하고 차선을 추종하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 도로 곡률 및 다양한 센서를 이용하여 획득된 차량 조향각을 고려하여 카메라 방향각을 제어함으로써 곡선 도로에서 보다 정확하게 차선 정보를 획득하고 차선을 추종하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 차량 조향각이 커질수록 카메라 방향각을 크게 설정되도록 제어함으로써 곡선 도로에서 보다 정확하게 차선 정보를 획득하고 차선을 추종하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 차선 정보 및 지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하여 획득된 도로 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출함으로써 곡선 도로에서 보다 정확하게 도로 곡률을 산출하고 차선을 추종하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 산출된 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위를 벗어나지 않도록 차량 조향각을 보정함으로써 차량의 차선 및 도로 이탈을 방지하고 차선을 추종하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치는, 카메라가 촬상하여 획득한 영상에서 차선 정보를 획득하는 차선 인식부; 상기 차선 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출하는 도로 곡률 산출부; 및 상기 도로 곡률을 고려하여 카메라 방향각을 제어하는 카메라 방향각 제어부를 포함한다.
이 때, 상기 카메라 방향각 제어부는 상기 도로 곡률이 제1 도로 곡률일 때의, 차량의 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이 상기 도로 곡률이 상기 제1 도로 곡률보다 작은 제2 도로 곡률일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어할 수 있다.
이 때, 상기 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치는 차량 조향각을 획득하는 차량 조향각 센서부를 더 포함하고, 상기 카메라 방향각 제어부는 상기 도로 곡률 및 상기 차량 조향각을 고려하여 카메라 방향각을 제어할 수 있다.
이 때, 상기 카메라 방향각 제어부는 상기 차량 조향각이 제1 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이 상기 차량 조향각이 상기 제1 차량 조향각보다 작은 제2 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어할 수 있다.
이 때, 상기 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치는 지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하여 도로 정보를 획득하는 도로 인식부를 더 포함하고, 상기 도로 곡률 산출부는 상기 차선 정보 및 상기 도로 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출할 수 있다.
이 때, 상기 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치는 상기 도로 곡률을 고려하여 차량 조향각을 보정하는 차량 조향각 보정부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 차량 조향각 보정부는 산출된 상기 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위를 벗어나는 상기 차량 조향각을 상기 각도 범위 내로 보정할 수 있다.
이 때, 상기 카메라는 차량 내부의 전면 중앙부에 위치할 수 있다.
이 때, 상기 차량 조향각 센서부는 센서로서 앱솔루트 엔코더(absolute encoder), 로터리 엔코더(rotary encoder), 타코메터(tachometer) 및 가변저항 중 어느 하나를 이용하여 차량 조향각을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은 카메라가 촬상하여 획득한 영상에서 차선 정보를 획득하는 단계; 상기 차선 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출하는 단계; 및 상기 도로 곡률을 고려하여 카메라 방향각을 제어하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 카메라 방향각을 제어하는 단계는 상기 도로 곡률이 제1 도로 곡률일 때의, 차량의 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이 상기 도로 곡률이 상기 제1 도로 곡률보다 작은 제2 도로 곡률일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어할 수 있다.
이 때, 상기 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은 차량 조향각을 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 카메라 방향각을 제어하는 단계는 상기 도로 곡률 및 상기 차량 조향각을 고려하여 카메라 방향각을 제어할 수 있다.
이 때, 상기 카메라 방향각을 제어하는 단계는 상기 차량 조향각이 제1 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이 상기 차량 조향각이 상기 제1 차량 조향각보다 작은 제2 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어할 수 있다.
이 때, 상기 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은 지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하여 도로 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 도로 곡률을 산출하는 단계는 상기 차선 정보 및 상기 도로 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출할 수 있다.
이 때, 상기 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은 상기 도로 곡률을 고려하여 차량 조향각을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 차량 조향각을 보정하는 단계는 상기 차량 조향각이 산출된 상기 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위를 벗어나는 상기 차량 조향각을 상기 각도 범위 내로 보정할 수 있다.
이 때, 상기 카메라는 차량 내부의 전면 중앙부에 위치할 수 있다.
이 때, 상기 차량 조향각을 획득하는 단계는 앱솔루트 엔코더(absolute encoder), 로터리 엔코더(rotary encoder), 타코메터(tachometer) 및 가변저항 중 어느 하나를 이용하여 차량 조향각을 획득할 수 있다.
본 발명에 따르면, 카메라의 방향각을 적절히 제어함으로써 카메라의 방향각이 고정되는 경우 곡선 도로의 차선을 인식하기 어려운 문제를 해결하여 곡선 도로에서 차선 정보를 획득하고 차선을 추종할 수 있다.
또한, 본 발명은 도로 곡률이 커질수록 카메라 방향각을 크게 설정되도록 제어함으로써 곡선 도로에서 보다 정확하게 차선 정보를 획득하고 차선을 추종할 수 있다.
또한, 본 발명은 도로 곡률 및 다양한 센서를 이용하여 획득된 차량 조향각을 고려하여 카메라 방향각을 제어함으로써 곡선 도로에서 보다 정확하게 차선 정보를 획득하고 차선을 추종할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량 조향각이 커질수록 카메라 방향각을 크게 설정되도록 제어함으로써 곡선 도로에서 보다 정확하게 차선 정보를 획득하고 차선을 추종할 수 있다.
또한, 본 발명은 차선 정보 및 지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하여 획득된 도로 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출함으로써 곡선 도로에서 보다 정확하게 도로 곡률을 산출하고 차선을 추종할 수 있다.
또한, 본 발명은 산출된 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위를 벗어나지 않도록 차량 조향각을 보정함으로써 차량의 차선 및 도로 이탈을 방지하고 차선을 추종할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3은 영상 획득부(300)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 차량 조향각 센서부(140)의 일 예를 나타낸 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치는 차선 인식부(110), 도로 곡률 산출부(120) 및 카메라 방향각 제어부(130)를 포함한다.
즉, 차선 인식부(110)는 카메라(310)가 촬상하여 획득한 영상에서 차선 정보를 획득하고, 도로 곡률 산출부(120)는 상기 차선 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출하고 카메라 방향각 제어부(130)는 상기 도로 곡률을 고려하여 카메라 방향각을 제어한다.
차선 인식부(110)는 카메라(310) 및 제어 모터(330)를 이용하여 영상을 획득하는 영상 획득부(300) 및 영상 처리를 하여 차선 정보를 획득하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어 모터는 서보 모터(servo motor)일 수 있다.
예를 들어, 상기 차선 정보는 차선 접선 방향, 차선 곡률 및 차선 곡률 반지름 등을 포함할 수 있다.
이 때, 카메라(310)는 차량 내부의 전면 중앙부에 위치할 수 있다. 또한, 카메라(310)는 제어 모터(330)에 의한 회전을 감안하여 적절하게 위치할 수 있다. 이 때, 제어 모터(330)는 차선 촬영에 적합하도록 차량 진행 방향을 기준으로 하여 좌우로 자유롭게 회전할 수 있다.
이 때, 영상 획득부(300)는 제어 모터(330)의 정밀한 제어를 위해 회전각 센서(340)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 영상 획득부(300)는 카메라(310)와 제어 모터(330)를 연결하는 브라켓(bracket)(320)을 더 포함할 수 있다.
카메라 방향각 제어부(130)는 상기 도로 곡률이 제1 도로 곡률일 때의, 차량의 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이 상기 도로 곡률이 상기 제1 도로 곡률보다 작은 제2 도로 곡률일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 진행 방향을 기준 각도인 0도로 정할 수 있다. 또한, 상기 제2 도로 곡률이 0.01/m일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각이 4도인 경우, 상기 제1 도로 곡률이 0.02/m일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각은 8도일 수 있다.
다른 예로, 상기 제2 도로 곡률이 0.02/m일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각이 8도인 경우, 상기 제1 도로 곡률이 0.04/m일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각은 12도일 수 있다.
이와 같이, 상기 도로 곡률이 커질수록 상기 카메라 방향각도 커짐으로써 곡선 도로에서의 차선을 보다 정확하게 인식할 수 있다. 또한, 상기 카메라 방향각은 차선을 정확하게 인식하기 위해 추가적인 변수를 고려하여 적절한 값으로 조정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치는 차량 조향각 센서부(140)를 더 포함할 수 있다.
즉, 차량 조향각 센서부(140)는 차량 조향각을 획득하고, 카메라 방향각 제어부(130)는 상기 도로 곡률 및 상기 차량 조향각을 고려하여 카메라 방향각을 제어한다.
이 때, 차량 조향각 센서부(140)는 차량 조향각을 측정하는 센서(410), 조향축(420) 및 조향축과 센서를 결합하기 위한 연결 기어(430)를 포함할 수 있다.
이 때, 차량 조향각 센서부(140)는 센서(410)로서 앱솔루트 엔코더(absolute encoder), 로터리 엔코더(rotary encoder), 타코메터(tachometer) 및 가변저항 중 어느 하나를 이용하여 차량 조향각을 획득할 수 있다.
이 때, 카메라 방향각 제어부(130)는 상기 차량 조향각이 제1 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이 상기 차량 조향각이 상기 제1 차량 조향각보다 작은 제2 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 진행 방향을 기준 각도인 0도로 정할 수 있다. 또한, 상기 제2 차량 조향각이 5도일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각이 4도인 경우, 상기 제1 차량 조향각이 10도일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각은 8도일 수 있다.
다른 예로, 상기 제2 차량 조향각이 10도일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각이 8도인 경우, 상기 제1 차량 조향각이 15도일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각은 12도일 수 있다.
이와 같이, 상기 차량 조향각이 커질수록 상기 카메라 방향각도 커짐으로써 곡선 도로에서의 차선을 보다 정확하게 인식할 수 있다. 또한, 상기 카메라 방향각은 차선을 정확하게 인식하기 위해 추가적인 변수를 고려하여 적절한 값으로 조정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치는 도로 인식부(150)를 더 포함할 수 있다.
즉, 도로 인식부(150)는 지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하여 도로 정보를 획득하고 도로 곡률 산출부(120)는 상기 차선 정보 및 상기 도로 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출한다.
예를 들어, 상기 차선 정보는 차선 접선 방향, 차선 곡률 및 차선 곡률 반지름 등을 포함할 수 있으며, 도로 곡률 산출부(120)는 상기 차선 곡률을 이용하여 도로 곡률을 산출할 수 있다. 또한, 상기 도로 정보는 상기 차량의 위치 정보 및 도로의 형태를 포함할 수 있으며, 도로 곡률 산출부(120)는 상기 도로의 형태를 이용하여 도로 곡률을 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치는 차량 조향각 보정부(160)를 더 포함할 수 있다.
즉, 차량 조향각 보정부(160)는 상기 도로 곡률을 고려하여 차량 조향각을 보정한다.
이 때, 차량 조향각 보정부(160)는 산출된 상기 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위를 벗어나는 상기 차량 조향각을 상기 각도 범위 내로 보정할 수 있다.
예를 들어, 산출된 상기 도로 곡률 0.01/m에 대하여 상기 각도 범위가 3도 내지 5도일 수 있다. 상기 도로 곡률 0.01/m에 대하여 상기 차량 조향각이 6도로 상기 각도 범위를 벗어나는 경우, 차량 조향각 보정부(160)는 상기 차량 조향각을 상기 각도 범위 3도 내지 5도 내인 5도로 보정할 수 있다.
다른 예로, 산출된 상기 도로 곡률 0.02/m에 대하여 상기 각도 범위가 7도 내지 9도일 수 있다. 상기 도로 곡률 0.02/m에 대하여 상기 차량 조향각이 6도로 상기 각도 범위를 벗어나는 경우, 차량 조향각 보정부(160)는 상기 차량 조향각을 상기 각도 범위 7도 내지 9도 내인 7도로 보정할 수 있다.
이와 같이, 상기 차량 조향각이 상기 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위 내에 해당하도록 보정 함으로써, 곡선 도로에서의 차선을 보다 정확하게 추종할 수 있다. 또한, 상기 차량 조향각은 차선을 정확하게 추종하기 위해 추가적인 변수를 고려하여 적절한 값으로 조정될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차선 인식부(110)는 카메라(310)가 촬상하여 획득한 영상에서 차선 정보를 획득하고, 도로 인식부(150)는 지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하여 도로 정보를 획득하고 도로 곡률 산출부(120)는 상기 차선 정보 및 상기 도로 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출하고, 차량 조향각 센서부(140)는 차량 조향각을 획득하고, 카메라 방향각 제어부(130)는 상기 도로 곡률 및 상기 차량 조향각을 고려하여 카메라 방향각을 제어하고, 차량 조향각 보정부(160)는 상기 도로 곡률을 고려하여 차량 조향각을 보정하여 차선 추종을 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은, 카메라(310)가 촬상하여 획득한 영상에서 차선 정보를 획득한다(S210).
이 때, 단계(S210)는 카메라(310) 및 제어 모터(330)를 이용하여 영상을 획득하는 단계 및 영상 처리를 하여 차선 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어 모터는 서보 모터(servo motor)일 수 있다.
예를 들어, 상기 차선 정보는 차선 접선 방향, 차선 곡률 및 차선 곡률 반지름 등을 포함할 수 있다.
이 때, 카메라(310)는 차량 내부의 전면 중앙부에 위치할 수 있다. 또한, 카메라(310)는 제어 모터(330)에 의한 회전을 감안하여 적절하게 위치할 수 있다.
이 때, 제어 모터(330)는 차선 촬영에 적합하도록 차량 진행 방향을 기준으로 하여 좌우로 자유롭게 회전할 수 있다.
이 때, 영상 획득부(300)는 제어 모터(330)의 정밀한 제어를 위해 회전각 센서(340)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 영상 획득부(300)는 카메라(310)와 제어 모터(330)를 연결하는 브라켓(bracket)(320)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은, 지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하여 도로 정보를 획득한다 (S220).
예를 들어, 상기 도로 정보는 상기 차량의 위치 정보 및 도로의 형태 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은, 상기 차선 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출한다(S230). 이 때, 단계(S230)는 상기 차선 정보 및 상기 도로 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출할 수 있다.
예를 들어, 상기 차선 정보는 차선 접선 방향, 차선 곡률 및 차선 곡률 반지름 등을 포함할 수 있으며, 단계(S230)는 상기 차선 곡률을 이용하여 도로 곡률을 산출할 수 있다. 또한, 상기 도로 정보는 상기 차량의 위치 정보 및 도로의 형태를 포함할 수 있으며, 단계(S230)는 상기 도로의 형태를 이용하여 도로 곡률을 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은, 차량 조향각을 획득한다(S240).
이 때, 단계(S240)는 센서(410)로서 앱솔루트 엔코더(absolute encoder), 로터리 엔코더(rotary encoder), 타코메터(tachometer) 및 가변저항 중 어느 하나를 이용하여 차량 조향각을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은, 상기 도로 곡률을 고려하여 카메라 방향각을 제어한다(S250).
이 때, 단계(S250)는 상기 도로 곡률이 제1 도로 곡률일 때의, 차량의 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이 상기 도로 곡률이 상기 제1 도로 곡률보다 작은 제2 도로 곡률일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 진행 방향을 기준 각도인 0도로 정할 수 있다. 또한, 상기 제2 도로 곡률이 0.01/m일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각이 4도인 경우, 상기 제1 도로 곡률이 0.02/m일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각은 8도일 수 있다.
다른 예로, 상기 제2 도로 곡률이 0.02/m일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각이 8도인 경우, 상기 제1 도로 곡률이 0.04/m일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각은 12도일 수 있다.
이와 같이, 상기 도로 곡률이 커질수록 상기 카메라 방향각도 커짐으로써 곡선 도로에서의 차선을 보다 정확하게 인식할 수 있다. 또한, 상기 카메라 방향각은 차선을 정확하게 인식하기 위해 추가적인 변수를 고려하여 적절한 값으로 조정될 수 있다.
이 때, 단계(S250)는 상기 도로 곡률 및 상기 차량 조향각을 고려하여 카메라 방향각을 제어할 수 있다. 이 때, 단계(S250)는 상기 차량 조향각이 제1 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이 상기 차량 조향각이 상기 제1 차량 조향각보다 작은 제2 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 진행 방향을 기준 각도인 0도로 정할 수 있다. 또한, 상기 제2 차량 조향각이 5도일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각이 4도인 경우, 상기 제1 차량 조향각이 10도일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각은 8도일 수 있다.
다른 예로, 상기 제2 차량 조향각이 10도일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각이 8도인 경우, 상기 제1 차량 조향각이 15도일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각은 12도일 수 있다.
이와 같이, 상기 차량 조향각이 커질수록 상기 카메라 방향각도 커짐으로써 곡선 도로에서의 차선을 보다 정확하게 인식할 수 있다. 또한, 상기 카메라 방향각은 차선을 정확하게 인식하기 위해 추가적인 변수를 고려하여 적절한 값으로 조정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은, 상기 도로 곡률을 고려하여 차량 조향각을 보정한다(S260).
이 때, 단계(S260)는 산출된 상기 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위를 벗어나는 상기 차량 조향각을 상기 각도 범위 내로 보정할 수 있다.
예를 들어, 산출된 상기 도로 곡률 0.01/m에 대하여 상기 각도 범위가 3도 내지 5도일 수 있다. 상기 도로 곡률 0.01/m에 대하여 상기 차량 조향각이 6도로 상기 각도 범위를 벗어나는 경우, 단계(S260)는 상기 차량 조향각을 상기 각도 범위 3도 내지 5도 내인 5도로 보정할 수 있다.
다른 예로, 산출된 상기 도로 곡률 0.02/m에 대하여 상기 각도 범위가 7도 내지 9도일 수 있다. 상기 도로 곡률 0.02/m에 대하여 상기 차량 조향각이 6도로 상기 각도 범위를 벗어나는 경우, 단계(S260)는 상기 차량 조향각을 상기 각도 범위 7도 내지 9도 내인 7도로 보정할 수 있다.
이와 같이, 상기 차량 조향각이 상기 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위 내에 해당하도록 보정 함으로써, 곡선 도로에서의 차선을 보다 정확하게 추종할 수 있다. 또한, 상기 차량 조향각은 차선을 정확하게 추종하기 위해 추가적인 변수를 고려하여 적절한 값으로 조정될 수 있다.
도 3은 영상 획득부(300)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 영상 획득부(300)는 카메라(310) 및 제어 모터(330)를 포함한다.
이 때, 카메라(310)는 차량 내부의 전면 중앙부에 위치할 수 있다. 또한, 카메라(310)는 제어 모터(330)에 의한 회전을 감안하여 적절하게 위치할 수 있다.
이 때, 제어 모터(330)는 차선 촬영에 적합하도록 차량 진행 방향을 기준으로 하여 좌우로 자유롭게 회전할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어 모터는 서보 모터(servo motor)일 수 있다.
이 때, 영상 획득부(300)는 제어 모터(330)의 정밀한 제어를 위해 회전각 센서(340)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 영상 획득부(300)는 카메라(310)와 제어 모터(330)를 연결하는 브라켓(bracket)(320)을 더 포함할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 차량 조향각 센서부(140)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 도 1에 도시된 차량 조향각 센서부(140)는 차량 조향각을 측정하는 센서(410), 조향축(420) 및 조향축과 센서를 결합하기 위한 연결 기어(430)를 포함할 수 있다.
이 때, 차량 조향각 센서부(140)는 센서(410)로서 앱솔루트 엔코더(absolute encoder), 로터리 엔코더(rotary encoder), 타코메터(tachometer) 및 가변저항 중 어느 하나를 이용하여 차량 조향각을 획득할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
110: 차선 인식부
120: 도로 곡률 산출부
130: 카메라 방향각 제어부
140: 차량 조향각 센서부
150: 도로 인식부
160: 차량 조향각 보정부

Claims (18)

  1. 카메라가 촬상하여 획득한 영상에서 차선 정보를 획득하는 차선 인식부;
    상기 차선 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출하는 도로 곡률 산출부;
    차량 조향각을 획득하는 차량 조향각 센서부;
    상기 도로 곡률 및 상기 차량 조향각을 고려하여 카메라 방향각을 제어하는 카메라 방향각 제어부; 및
    상기 도로 곡률을 고려하여 상기 차량 조향각을 보정하는 차량 조향각 보정부
    를 포함하고,
    상기 카메라 방향각 제어부는
    상기 도로 곡률이 제1 도로 곡률일 때의, 차량의 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이
    상기 도로 곡률이 상기 제1 도로 곡률보다 작은 제2 도로 곡률일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어하고,
    상기 차량 조향각이 제1 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이
    상기 차량 조향각이 상기 제1 차량 조향각보다 작은 제2 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어하고,
    상기 차량 조향각 보정부는
    상기 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위를 벗어나는 상기 차량 조향각을 상기 각도 범위 내로 보정하고,
    상기 각도 범위는
    상기 진행 방향을 기준으로 하여 최소값 내지 최대값으로 설정되고,
    상기 도로 곡률이 상기 제1 도로 곡률일 때의 제1 최소값은
    상기 도로 곡률이 상기 제2 도로 곡률일 때의 제2 최소값보다 크게 설정되고,
    상기 도로 곡률이 상기 제1 도로 곡률일 때의 제1 최대값은
    상기 도로 곡률이 상기 제2 도로 곡률일 때의 제2 최대값보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치는
    지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하여 도로 정보를 획득하는 도로 인식부를 더 포함하고,
    상기 도로 곡률 산출부는
    상기 차선 정보 및 상기 도로 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출하는 것을 특징으로 하는 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 카메라는
    차량 내부의 전면 중앙부에 위치하는 것을 특징으로 하는 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 차량 조향각 센서부는
    앱솔루트 엔코더(absolute encoder), 로터리 엔코더(rotary encoder), 타코메터(tachometer) 및 가변저항 중 어느 하나를 이용하여 차량 조향각을 획득하는 것을 특징으로 하는 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 장치.
  10. 카메라가 촬상하여 획득한 영상에서 차선 정보를 획득하는 단계;
    상기 차선 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출하는 단계;
    차량 조향각을 획득하는 단계;
    상기 도로 곡률 및 상기 차량 조향각을 고려하여 카메라 방향각을 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 카메라 방향각을 제어하는 단계는
    상기 도로 곡률이 제1 도로 곡률일 때의, 차량의 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이
    상기 도로 곡률이 상기 제1 도로 곡률보다 작은 제2 도로 곡률일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어하고,
    상기 차량 조향각이 제1 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제1 카메라 방향각이
    상기 차량 조향각이 상기 제1 차량 조향각보다 작은 제2 차량 조향각일 때의, 상기 진행 방향을 기준으로 하는 제2 카메라 방향각보다 크게 설정되도록 제어하고,
    상기 차량 조향각을 보정하는 단계는
    산출된 상기 도로 곡률에 대하여 설정된 각도 범위를 벗어나는 상기 차량 조향각을 상기 각도 범위 내로 보정하고,
    상기 각도 범위는
    상기 진행 방향을 기준으로 하여 최소값 내지 최대값으로 설정되고,
    상기 도로 곡률이 상기 제1 도로 곡률일 때의 제1 최소값은
    상기 도로 곡률이 상기 제2 도로 곡률일 때의 제2 최소값보다 크게 설정되고,
    상기 도로 곡률이 상기 제1 도로 곡률일 때의 제1 최대값은
    상기 도로 곡률이 상기 제2 도로 곡률일 때의 제2 최대값보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법은
    지피에스(Global Positioning System, GPS)를 이용하여 도로 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 도로 곡률을 산출하는 단계는
    상기 차선 정보 및 상기 도로 정보를 이용하여 도로 곡률을 산출하는 것을 특징으로 하는 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 카메라는
    차량 내부의 전면 중앙부에 위치하는 것을 특징으로 하는 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 차량 조향각을 획득하는 단계는
    앱솔루트 엔코더(absolute encoder), 로터리 엔코더(rotary encoder), 타코메터(tachometer) 및 가변저항 중 어느 하나를 이용하여 차량 조향각을 획득하는 것을 특징으로 하는 카메라 방향 제어를 이용한 차선 추종 방법.
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