KR102426854B1 - 자율주행차량의 차간거리 인식장치 - Google Patents

자율주행차량의 차간거리 인식장치 Download PDF

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Abstract

이 발명은 자율주행차량에 탑재된 카메라 센서에서 인식되는 차선과 차선 사이에 가상의 센터라인과 그리드를 생성하여 주변차량과의 차간거리를 인식할 수 있도록 하는 자율주행차량의 차간거리 인식장치에 관한 것이다. 이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치는 차량에 탑재되어 도로에 표시된 차선을 인식하는 카메라 센서; 카메라 센서에서 인식된 차선을 구분하고 차선과 차선 사이의 주행차로폭을 계산한 후 카메라 센서에서 인식된 차선과 차선 사이의 주행차로 중앙에 가상센터라인을 생성하는 가상센터라인 생성부; 가상센터라인을 기준으로 좌측영역과 우측영역을 각각 동일한 비율로 분리하여 가상그리드를 생성하는 가상그리드 생성부; 및 차량의 주행 중 선행차량, 후행차량 및/또는 주변차량과의 상대적인 차간거리를 가상그리드에 기반한 가상그리드 카운트를 통해 인식하는 차간거리 인식부; 를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

자율주행차량의 차간거리 인식장치{Apparatus for recognition of distance on autonomous vehicle}
이 발명은 자율주행차량의 차간거리 인식장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자율주행차량에 탑재된 카메라 센서에서 인식되는 차선과 차선 사이에 가상의 센터라인과 그리드를 생성하여 주변차량과의 차간거리를 인식할 수 있도록 하는 자율주행차량의 차간거리 인식장치에 관한 것이다.
자율주행차량은 차량에 장착된 각종 센서에서 감지되는 주변정보(LiDAR 데이터, 영상 데이터, 초음파 데이터 등) 및 통신을 통해 차량의 외부로부터 제공되는 정보(GPS 정보, 지도정보 등)에 기초하여 운전자가 개입하지 않고 차량의 주행이 가능한 차량을 의미한다. 운전자가 차량의 주행에 개입하지 않고 완전한 자율주행의 실현을 위한 많은 연구개발이 이루어지고 있는 실정이다.
차량의 주행 중에 주변차량과의 거리를 측정하기 위해 수단으로는 차량에 설치된 LiDAR, Laser센서, 초음파 센서 등이 사용되고 있다.
한편, 운전보조시스템이 적용된 차량에서는 차량의 주행 중에 차량 근처로 다가오는 차량을 예의 센서들을 통해 감지하고 운전자에게 위험을 경고하는 기술이 적용되고 있다.
특히, 운전자의 개입없이 차량의 주행이 제어되는 자율주행차량에서는 고속으로 이동하는 상태에서 주변차량과의 상대적인 거리 측정이 매우 정확하게 이루어져야 한다.
대한민국특허청 등록특허공보 10-1395616 대한민국특허청 공개특허공보 10-2019-0083774 대한민국특허청 등록특허공보 10-1976822 대한민국특허청 공개특허공보 10-2017-0030936
이 발명은 전술한 바와 같은 실정을 감안하여 창안된 것으로, 자율주행차량에 탑재된 카메라 센서에서 인식되는 차선과 차선 사이에 가상의 센터라인과 그리드를 생성하여 주변차량과의 차간거리를 인식할 수 있도록 하는 자율주행차량의 차간거리 인식장치를 제공하는 데 목적이 있다.
이 발명은 전술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로 다음과 같이 구성이 이루어질 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치는 차량에 탑재되어 도로에 표시된 차선을 인식하는 카메라 센서; 카메라 센서에서 인식된 차선을 구분하고 차선과 차선 사이의 주행차로폭을 계산한 후 카메라 센서에서 인식된 차선과 차선 사이의 주행차로 중앙에 가상센터라인을 생성하는 가상센터라인 생성부; 가상센터라인을 기준으로 좌측영역과 우측영역을 각각 동일한 비율로 분리하여 가상그리드를 생성하는 가상그리드 생성부; 및 차량의 주행 중 선행차량, 후행차량 및/또는 주변차량과의 상대적인 차간거리를 가상그리드에 기반한 가상그리드 카운트를 통해 인식하는 차간거리 인식부; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에서 카메라 센서에서 촬영된 영상에서 차선을 인식하는 과정에서 차선 중 누락된 부분 또는 왜곡된 부분이 존재할 경우에 누락된 부분 또는 왜곡된 부분에 대하여 가상 차선을 생성하여 보정하는 차선보정부; 를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에서 카메라 센서는 차선에 배열된 광원을 인식하여 차선의 차선폭 및 차선과 차선 사이의 주행차로폭을 인지하는 폭 인식부; 를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에서 카메라 센서는 차선에 표시된 차로폭 인식코드 및/또는 주행차로폭 인식코드를 인식하여 차선의 차선폭 및/또는 차선과 차선 사이의 주행차로폭을 인지하는 폭 인식부; 를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에서 주행차로에 형성되는 가상그리드는 차선폭의 간격으로 생성되도록 설정될 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에서 차량의 주행 중 차량의 차폭 중앙이 가상센터라인에 맞춰지도록 차량의 주행을 제어하는 주행제어부; 를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에서 가상그리드 생성부에서 생성된 가상그리드는 원격서버로부터 제공되도록 설정될 수 있다.
이 발명에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에 의하면 차량의 주행 중에 주행 중 근접하게 되는 전방차량, 후방차량 및/또는 주변차량이 존재할 경우 주행 중 차량과 상대차량 사이의 상대적인 차간거리를 분명하게 인식할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 이 발명에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에 의하면 주행 중인 차량을 주행차로의 중앙을 따라 보다 안정되게 주행될 수 있게 하는 장점이 있다.
한편, 이 발명에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에 의하면 차량의 주행 중에 주변차량의 상대적 거리를 인식함에 있어 접근각도 또는 접근방향을 빠르게 반영할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 이 발명에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에 의하면 차량에 탑재되어 주변 물체와의 절대적 또는 상대적 거리를 인식하는 다른 종류의 각종 센서들(LiDAR, Radar, 초음파 센서 등)을 보완하는 방식으로 적용될 경우에는 자율주행차량의 안정성을 보다 높일 수 있게 되는 장점이 있다.
도1은 이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치의 구성을 설명하기 위한 도면.
도2 및 도3은 이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치가 실행되는 상태를 설명하기 위한 도면.
도4는 이 발명의 다른 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 이 발명의 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에 대하여 첨부된 도면을 참고하면서 보다 구체적으로 설명한다.
이 발명의 실시 예를 설명하기 위한 도면에서 이 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙이기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
도1은 이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도2 및 도3은 이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치가 실행되는 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도4는 이 발명의 다른 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치를 설명하기 위한 도면이다. 도면 중에 표시되는 도면부호 100은 이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치를 지시하는 것이다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치(100)는 도1에서 보이는 바와 같이, 차량에 탑재되어 도로에 표시된 차선을 인식하는 카메라 센서(110), 카메라 센서(110)에서 인식된 차선을 구분하고 차선과 차선 사이의 주행차로폭을 계산한 후 카메라 센서(110)에서 인식된 차선(210)과 차선(210) 사이의 주행차로 중앙에 가상센터라인(220)을 생성하는 가상센터라인 생성부(120), 가상센터라인(220)을 기준으로 좌측영역과 우측영역을 각각 동일한 비율로 분리하여 가상그리드(230)를 생성하는 가상그리드 생성부(130) 및 가상그리드(230)에 기반하여 차량의 주행 중 선행 및/또는 후행하는 하나 이상의 전방차량 및/또는 후방차량과 주행차로(200)와 이웃하는 이웃 주행차로(200)를 주행하는 주변차량과의 차간거리를 가상그리드(230)를 이용한 그리드 카운트를 통해 인식하는 차간거리 인식부(140); 를 포함하여 이루어진다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치(100)의 카메라 센서(110)는 자율주행기능을 갖춘 차량에 탑재되어 촬영된 차량 주변의 영상분석을 통해 차선, 도로표지, 신호등, 동적 이동물체 등을 구별하고 인식하며, 차량에 탑재된 다른 각종의 센서들(LiDAR, Radar, 초음파 센서 등)을 통해 감지되는 감지결과와 함께 차량을 제어하는 중요한 정보를 제공하게 된다. 따라서, 차선을 오인식하게 될 경우에는 바로 치명적인 사고로 이어질 수 있기 때문에 특히 자율주행차량에 탑재되는 카메라 센서에서의 정확한 차선 인식은 매우 중요한 것이다.
이 출원에 따른 가상센터라인 생성부(120)는 카메라 센서(110)에서 인식된 차선(210)을 구분한 후 차선(210)과 차선(210) 사이의 주행차로폭(W)을 계산하고, 차선(210)과 차선(210) 사이의 주행차로(200) 중앙에 가상센터라인(220)을 생성하게 된다. 가상센터라인(220)는 카메라 센서(110)를 통해 촬영된 영상에는 실제로 존재하지 않으나 차량과 차량 간의 거리를 측정하는 과정에서 가상으로 생성되는 것을 의미하는 것이다.
한편, 가상그리드 생성부(130)에서는 카메라 센서(110)를 통해 촬영된 주행차로(200)의 영상에 생성된 가상센터라인(220)을 기준으로 주행차로(200)는 좌측영역과 우측영역으로 각각 구분되고, 좌측영영과 우측영역에는 동일한 비율로 가상그리드(230)가 생성된다.
그리고 전술한 가상그리드(230)에 기반하여 차량의 주행 중 선행차량, 후행차량 및/또는 주변차량과의 차간거리를 계산하게 된다. 즉, 주행 중 차량과 선행차량, 후행차량 및/또는 주변차량과의 상대적인 차간거리를 계산하는 과정에서 차량 간 표시되는 상기 가상그리드(230)의 수를 카운트하여 차간거리를 인식하도록 설정된다.
이때, 가상그리드(230)의 간격은 주행차로의 상태, 주행 중인 차량들의 상태, 교통상황 등에 따라 적절하게 가변 가능하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 차량이 저속 또는 고속으로 주행하는 상태인지, 주행차로가 직선구간인지 곡선구간인지, 주행차로가 고속도로인지 시내의 도로인지, 교통체증 여부 등의 환경에 따라서 가상그리드는 상대적으로 넓게 또는 상대적으로 좁게 설정될 수 있다. 또한, 가상그리드(230)는 해당 차량과 상대차량(전방차량, 후방차량 및/또는 주변차량) 간에 공유가 될 수 있으며, 원격서버로부터 제공되도록 설정될 수도 있다.
특히, 이 발명의 일 실시 예에 따라 가상그리드(230)의 간격은 차선폭(w)의 간격으로 설정될 수 있다.
차로의 차선폭(w)은 카메라 센서(110)에서 인식된 차선과 차량에 설치된 카메라 센서 간의 거리 등의 계산을 통해 인식되도록 설정될 수도 있다. 이를 위해, 이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치(100)는 차선폭(w) 또는/및 주행차로폭(W)을 인식하는 폭 인식부(160)가 더 포함되어 구성될 수 있다.
한편, 차선의 폭인 차선폭(w)을 정확하게 인식하기 위해, 차선에는 일정 간격으로 LED 등의 광원이 배열되고, 카메라 센서(110)에서는 광원이 배열된 폭을 인식하여 차선폭(w)을 인식하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 도로의 차선에는 LED 등의 광원을 통해 차선폭(w)에 관한 정보를 숫자로 표시하는 방식 등의 설치가 이루어지고, 카메라 센서(110)에서는 전술한 바와 같은 광원을 인식하여 해당 차선의 차선폭(w)에 관한 정보를 획득할 수 있도록 구성된다.
차선폭(w)을 인식하기 위한 다른 방식으로, 차선에는 일정 간격을 두고 해당 차선의 차선폭(w)이 어떻게 되는지에 관한 정보가 담긴 차선폭 인식코드가 배열되고, 카메라 센서(110)에서는 해당 차선폭 인식코드를 인식하여 차선폭(w)을 인지하도록 설정될 수 있다. 이를 위해, 차선에는 카메라 센서(110)를 통해 인식할 수 있는 바코드 등의 인식코드로써 해당 차선의 차선폭(w)에 관한 정보가 표시되도록 구성된다. 또한, 차선에는 차선폭 인식코드 뿐 아니라 주행차로폭(W)이 어떻게 되는지에 관한 정보가 담긴 주행차로폭 인식코드가 표시될 수 있다.
예를 들어, 도4에서 보이는 바와 같이 도로에 표시된 차선(210)의 일부는 해당 차선의 차선폭(w) 및/또는 주행차로폭(W)에 관한 정보가 담긴 바코드 형태의 차선폭 인식코드(400) 및/또는 주행차로폭 인식코드(410)로 표시될 수 있고, 카메라 센서(110)에서는 차선을 인식하는 과정에서 차선폭 인식코드 및/또는 주행차로폭 인식코드가 표시된 것을 인식하여 주행 중 차선의 폭 및 주행차로의 폭을 인식할 수 있게 된다.
전술한 폭 인식부(160)에서는 앞서 설명한 바와 같이 차선폭(w)을 인식함과 함께 주행차로폭(W)을 인식하도록 구성될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 LED 등의 광원에 의해서 또는 바코드 등의 인식코드에 의해서 차선폭(w) 뿐 아니라 주행차로폭(W)에 관한 정보가 표시될 수 있도록 도로 시스템이 구축될 수 있다.
나아가, 전술한 차선폭 인식코드 및/또는 주행차로폭 인식코드에는 미리 생성되어 제공되는 가상그리드에 관한 정보가 포함되어 제공될 수 있다. 이 경우, 가상그리드 생성부(130)에서는 카메라 센서(110)를 통해 촬영된 차선폭 인식코드 및/또는 주행차로폭 인식코드를 읽어 사전에 설정된 가상그리드를 표시하도록 구성됨으로써, 도로 환경에 따라 기생성된 가상그리드를 활용할 수 있게 된다.
그리고 이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치(100)에서는 카메라 센서(110)에서 촬영된 영상에서 차선을 인식하는 과정에서, 도로 상에 물리적으로 차선 중 일부가 누락되어 차선 일부의 인식이 불분명하게 되는 경우와 같이 차선 중 일부가 누락된 부분에 대하여 가상차선을 생성하여 보정해주는 차선보정부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이 발명의 다른 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에서는 주행차로가 곡선구간에 해당할 경우에는 차선의 곡률 및 해당 차량의 주행속도에 따른 주행반경 등이 반영되어, 가상센터라인(220) 및/또는 가상그리드(230)가 생성되도록 설정될 수 있다.
이 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치(100)에서는 전술한 바와 같이 생성된 가상센터라인(220)에 주행 중 차량의 차폭 중앙이 맞춰지도록 차량의 주행을 제어하는 주행제어부(170)가 더 포함될 수 있다.
그리고 이 발명의 다른 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치(100)에서는 차량(300)에 탑재된 타이어(310)와 차선 간의 간격을 가상그리드(230)를 기반하여 인식할 수 있게 됨에 따라 이 발명이 적용된 차량에 대한 주변차량의 상대적 거리를 인식함에 있어 접근각도 또는 접근방향을 빠르게 반영할 수 있게 된다.
따라서 이 발명이 적용된 차량은 주행 중에 보다 안정되게 주행차로의 중앙을 따라 주행이 이루어지게 되고, 주행 중 근접하게 되는 전방차량, 후방차량 및/또는 주변차량이 존재할 경우 주행 중 차량과 상대차량 사이의 상대적인 차간거리를 분명하게 인식하여 제공하게 된다.
물론, 이 발명의 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치(100)는 차량에 탑재되어 주변 물체와의 절대적 또는 상대적 거리를 인식하는 다른 종류의 각종 센서들(LiDAR, Radar, 초음파 센서 등)을 보완하는 방식으로 적용될 수도 있다.
이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 이 발명의 실시 예에 따른 자율주행차량의 차간거리 인식장치에 대하여 설명하였다.
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시 예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시 예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
100 : 자율주행차량의 차간거리 인식장치
110 : 카메라 센서 120 : 가상센터라인 생성부
130 : 가상그리드 생성부 140 : 차간거리 인식부
150 : 차선보정부 160 : 폭 인식부
170 : 주행제어부 210 : 차선
220 : 가상센터라인 230 : 가상그리드
300 : 차량 310 : 타이어
400 : 차선폭 인식코드 410 : 주행차로폭 인식코드

Claims (7)

  1. 차선의 폭을 인식하기 위한 광원이 차선에 배열되는 한편 상기 차선의 도중에 차선폭 인식코드 및/또는 주행차로폭 인식코드를 포함한 차선에 관한 정보가 형성된 도로를 주행하는 자율주행차량에 있어서,
    차량에 탑재되어 도로에 표시된 차선을 인식하며, 상기 차선에 관한 정보를 인식하는 카메라 센서;
    상기 카메라 센서에서 촬영된 영상에서 차선을 인식하는 과정에서 차선 중 누락된 부분 또는 왜곡된 부분이 존재할 경우에 누락된 부분 또는 왜곡된 부분에 대하여 가상 차선을 생성하여 보정하는 차선보정부;
    상기 카메라 센서에서 인식된 상기 차선에 관한 정보에 기초하여 상기 차선의 차선폭 및/또는 차선과 차선 사이의 주행차로폭을 인지하는 폭 인식부;
    상기 폭 인식부에서 인지된 주행차로의 폭 중앙에 가상센터라인을 생성하는 가상센터라인 생성부;
    상기 가상센터라인을 기준으로 좌측영역과 우측영역을 각각 동일한 비율로 분리하여 가상그리드를 생성하되 상기 가상그리드는 차선폭의 간격으로 생성되도록 설정되는 가상그리드 생성부;
    상기 가상그리드 생성부에서 생성된 가상그리드를 상기 차량에 대한 전방차량, 후방차량 및/또는 주변차량에 공유하는 원격서버;
    상기 차량의 주행 중 상기 선행차량, 후행차량 및/또는 주변차량과의 상대적인 차간거리를 상기 가상그리드에 기반한 가상그리드 카운트를 통해 인식하는 차간거리 인식부; 및
    상기 차량의 주행 중 상기 차량의 차폭 중앙이 상기 가상센터라인에 맞춰지도록 상기 차량의 주행을 제어하는 주행제어부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 차간거리 인식장치.
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