KR20130007243A - 차량 카메라를 이용한 전방 충돌 경보 방법 및 시스템 - Google Patents

차량 카메라를 이용한 전방 충돌 경보 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 카메라를 이용한 전방 충돌 경보 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 최소한의 변수를 사용함으로써 노이즈원을 가능한 줄여 정확한 전방 충돌을 감지하도록 하고, 다양한 조도 하에서나 다양한 도로조건 하에서도 성공적으로 전방 차량을 인식할 수 있도록 하는 전방 충돌 경보 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적에 의하면, 차선이 표시된 도로를 운전하는 차량의 전방 차량과의 거리를 자동으로 인식하여 위험 여부를 경보하기 위해, 차선 추출 기법, 후보 영역 검출 기법, 차량 검출 기법 및 차량 추적 기법 등을 사용하여 전방 차량과의 충돌 가능 여부를 정확히 인식하는 신뢰성이 제고된 전방 충돌 경보 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 전방 차량의 정확한 인식을 통해 전방 차량과의 거리 및 상대 속도를 계산하도록 함으로써, 신뢰성이 제고된 전방 차량 충돌 경보 방법 및 시스템을 제공하는 효과가 있다.

Description

차량 카메라를 이용한 전방 충돌 경보 방법 및 시스템 {Method and System for Warning Forward Collision Using Camera}
본 발명은 차량 카메라를 이용한 전방 충돌 경보 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차선이 표시된 도로를 운전하는 차량의 전방 차량과의 거리를 자동으로 인식하여 위험 여부에 대한 경보를 내리기 위해, 차선 추출 기법, 후보 영역 검출 기법, 차량 검출 기법 및 차량 추적 기법 등을 사용하여 전방 차량과의 충돌 가능 여부를 정확히 인식하는 신뢰성이 제고된 전방 충돌 경보 방법 및 시스템에 관한 것이다.
전방 충돌을 경보하기 위해서는 차선, 차량의 검출 방법, 날씨 및 주야에 따른 광량 변화, 차선 중심과 카메라 광학 축 사이의 차이 등 다양한 많은 변수들이 고려되어야 하기 때문에 종래의 전방 충돌 경보 방법에서는 차량을 정확하게 인식하기가 어려웠다.
종래에는 레이저를 이용하는 방법을 일반적으로 사용하였다. 즉, 운전자에게 편의성을 제공하고 주행 안전성을 향상시키기 위한 ACC (Adaptive Cruise Control)와 FCW (Forward Collision Warning)와 같은 DAS (Driver Assistance System)이 상용화되어 있으며, 또한 복잡한 주행 상황을 고려한 TJA (Traffic Jam Assist)나 전 주행속도(Stop & Go) ACC 개발 등 활발히 연구가 진행되고 있는 실정이다. 이러한 DAS을 위해서는 강인하고 신뢰도 높은 주변 차량 검지 및 장애물 인지가 필수 핵심 요소라 할 수 있다. 현재까지는, ACC나 FCW 시스템의 경우 고속도로 환경에서 날씨에 관계없이 종방향 거리를 측정할 수 있게 하는 레이더를 기반으로 대부분 개발되어 왔다.
하지만, 레이더의 경우 센서 자체의 특성으로 인해 전방의 다중 차량이 근접하여 동일한 속도로 주행하는 경우 이를 구분하지 못하며, 레이더 신호의 난반사로 인해 정지된 차량을 인식하지 못하는 등 복잡한 주행 환경에서 성능이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위하여 다른 센서와의 융합을 통하여 해결하고자 하는 연구가 진행되고 있는 실정이다.
이를 해결하기 위한 종래의 카메라를 이용한 전방 충돌 경보 방법 중 에지분포함수(EDF: Edge Distribution Function)에 기초한 전방 충돌 경보 방법은 그림자, 도로 위 글자/표시 등의 도로에서 부정확하다. 또한, 차량 범퍼 하단의 검은 색 영역을 검출하는 종래의 방법은 야간에 제대로 동작하지 않는다는 문제점이 있으므로, 이 방법들 역시 보완이 필요하다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 차량 인식과 추적을 통하여 CPU의 부하를 최소화함으로써, 실시간으로 동작해야 하는 전방 충돌 시스템 성능을 최적화는 것을 목적으로 한다.
또한, 다양한 조도 하에서나 다양한 도로 조건 하에서도 성공적으로 전방 차량을 인식할 수 있도록 하는 전방 충돌 경보 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적에 의하면, 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법에 있어서, (a) 상기 차량 카메라를 이용하여 상기 차량이 진행하고 있는 차선을 검출하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 검출된 상기 차선 내의 영역에서 객체의 존재 유무를 판단하여, 전방 차량이 존재할 가능성이 있는 후보 영역을 검출하는 단계; (c) 상기 단계 (b)에서 검출된 상기 후보 영역에 존재하는 전방 차량을 인식하는 단계; (d) 상기 단계 (c)에서 인식된 상기 전방 차량의 차량 하단을 검출하여 상기 전방 차량의 특징점을 설정하는 단계; 및 (e) 상기 단계 (d)에서 설정된 상기 특징점을 기설정된 주기로 추적하여, 상기 전방 차량과의 거리 및 상대 속도를 상기 기설정된 주기로 계산하고, 계산된 상기 거리 또는 상기 상대 속도에 따라 전방 충돌 경보 여부를 상기 기설정된 주기로 판단하여 전방 충돌 경보 처리를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법을 제공한다.
또한, 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템에 있어서, 상기 차량 카메라를 이용하여 상기 차량이 진행하고 있는 차선을 검출하는 차선 검출부; 상기 차선 검출부에서 검출된 상기 차선 내의 영역에서 객체의 존재 유무를 판단하여, 전방 차량이 존재할 가능성이 있는 후보 영역을 검출하는 후보 영역 검출부; 상기 후보 영역 검출부에서 검출된 상기 후보 영역에 존재하는 전방 차량을 인식하는 전방 차량 인식부; 상기 전방 차량 인식부에서 인식된 상기 전방 차량의 차량 하단을 검출하여 상기 전방 차량의 특징점을 설정하고, 상기 특징점을 기설정된 주기로 추적하는 차량 추적부; 상기 차량 추적부에서 추적된 상기 특징점을 이용하여 상기 전방 차량과의 거리 및 상대 속도를 상기 기설정된 주기로 계산하는 계산부; 및 상기 계산부에서 계산된 상기 거리 또는 상기 상대 속도에 따라 전방 충돌 경보 여부를 상기 기설정된 주기로 판단하여 전방 충돌 경보 처리를 수행하는 충돌 경보 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 차량 인식과 추적을 통하여 CPU의 부하를 최소화함으로써, 실시간으로 동작해야 하는 전방 충돌 시스템 성능을 최적화하여 정확한 전방 충돌을 감지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 다양한 조도 하에서나 다양한 도로 조건 하에서도 성공적으로 전방 차량을 인식할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 과정을 나타내는 순서도,
도 3은 검출된 차선 정보의 예를 나타낸 것,
도 4는 검출된 차선을 기준으로 하여 결정된 전처리 영역의 예를 나타낸 것,
도 5는 기본 영역을 전처리 영역으로 하는 예를 나타낸 것,
도 6은 모서리 검출의 예를 나타낸 것,
도 7은 도 6의 영상에서 차선 정보를 제외한 후의 영상의 예를 나타낸 것,
도 8은 도 7의 영상에 수평/수직에 대해서 각각 히스토그램을 적용한 결과의 예를 나타낸 것,
도 9는 도 8의 히스토그램의 분포를 바탕으로 차량이 있을만한 지역에 대한 후보 영역을 결정하는 것에 대한 예를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템은 차량용 카메라(100), 차선 검출부(110), 후보 영역 검출부(120), 전방 차량 인식부(130), 차량 추적부(140), 계산부(150) 및 충돌 경보 처리부(160) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차선 검출부(110)는 차량 카메라(100)를 이용하여 차량이 진행하고 있는 차선을 검출한다. 한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차선 검출부(110)는 차량 카메라(100)를 이용하여 직접 차선 정보를 검출할 수도 있고, 또는 차선 이탈 경보 시스템 등과 연동하여 차선 정보를 검출할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 후보 영역 검출부(120)는 차선 검출부(110)에서 검출된 차선 내의 영역에서 객체의 존재 유무를 판단하여, 전방 차량이 존재할 가능성이 있는 후보 영역을 검출한다.
이를 위한 일실시예로, 후보 영역 검출부(120)는 차선 검출부(110)에서 차선이 검출되면 검출된 상기 차선 내의 영역을 전처리 영역으로 설정하고, 만약 차선 검출부(110)에서 차선이 검출되지 않으면 기설정된 기본 영역을 전처리 대상 영역으로 설정한 후, 상기 전처리 대상 영역에 대하여 도로면 위에 존재하는 객체를 구분하여 처리하기 위한 영상 전처리를 실시하고, 상기 영상 전처리 결과 생성된 영상을 이용하여 전방 차량이 존재할 가능성이 있는 후보 영역을 검출한다.
여기서, 상기 기본 영역은 차량 카메라(100)를 통해 획득된 영상의 중앙부로 할 수 있고, 상기 영상 전처리는, 모서리 검출 기법을 이용하여 상기 전처리 대상 영역에 존재하는 상기 객체를 식별하고 식별된 객체 중 상기 차선 검출부에서 검출된 상기 차선을 제외하는 방식의 영상 전처리로 하는 것이 바람직하다. 이에 대한 구체적인 예시는 후술하기로 한다.
또한, 후보 영역 검출부(120)에서의 후보 영역 검출은 차선 검출부(110)에서 검출된 차선 내의 영역의 영상에 대해서 히스토그램을 적용함으로써 히스토그램의 분포를 통해 후보 영역을 검출한다. 여기서, 만약 차선 내에 객체가 존재하지 않아 상기 후보 영역이 검출되지 않으면 전방 차량이 존재하지 않는 것으로 간주하고, 차선 검출부(110)로 신호를 보내 차선 검출부터 다시 시작하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방 차량 인식부(130)는 상기 후보 영역 검출부(120)에서 검출된 상기 후보 영역에 존재하는 전방 차량을 인식하는 기능을 한다. 이때, 전방 차량의 인식은 전방 차량의 윤곽에 따른 모서리, 대칭성 또는 그림자 중 하나 이상을 이용하여 수행한다. 여기서, 만약 전방 차량 인식에 실패하게 되면 전방 차량이 존재하지 않는 것으로 간주하고 차선 검출부(110)로 신호를 보내 차선 검출부터 다시 시작하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 추적부(140)는 상기 전방 차량 인식부(130)에서 인식된 상기 전방 차량의 차량 하단을 검출하여 상기 전방 차량의 특징점을 설정하고, 상기 특징점을 기설정된 주기로 추적한다. 또한, 상기 차량 추적부(140)에서 추적하는 특징점은 전방 차량의 뒤 범퍼 양끝 또는 뒷바퀴 양끝으로 하는 것이 바람직하다. 여기서 만약 특징점의 추적이 실패하는 경우, 차선 검출부(110)로 신호를 보내 차선 검출부터 다시 시작하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계산부(150)는 상기 차량 추적부(140)에서 추적된 상기 특징점을 이용하여 상기 전방 차량과의 거리 및 상대 속도를 상기 기설정된 주기로 계산한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충돌 경보 처리부(160)는 상기 계산부(150)에서 계산된 전방 차량과의 거리 또는 상대 속도에 따라 전방 충돌 경보 여부를 상기 기설정된 주기로 판단하여 전방 충돌 경보 처리를 수행한다.
상기 충돌 경보 처리부(160)에서는, 상기 거리가 기설정된 거리 이하인 경우에 전방 충돌 경보를 발생시킬 수 있다. 또는, 계산부(150)에서 계산된 상기 상대 속도를 이용하여 상기 전방 차량과의 추돌 예상 시간을 산출하고, 추돌 예상 시간이 기설정된 시간 이하인 경우에 전방 충돌 경보를 발생시킬 수 있다. 여기서, 추돌 예상 시간은 상대 속도 및 전방 차량과의 거리를 이용하여 산출할 수 있는데, 이에 대한 예시는 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 과정을 나타내는 순서도이다.
전방 차량을 검출하기 위해서는 우선 차량이 진행하고 있는 차선의 정보를 미리 알고 있는 것이 중요하므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차선 검출부(110)에서는 차량 카메라(100)를 이용하여 차선을 검출한다(S200). 전술한 바와 같이, 차선의 검출은 차선 이탈 경보 시스템 등과 연동하여 차선 정보를 검출할 수도 있고, 또는 직접 차선 정보를 검출할 수 있는데, 주행하고 있는 차선을 알 수 있기만 하면 어떤 방법이라도 관계없다. 전방 차량은 주행하고 있는 차선 내의 영상에 있을 확률이 대단히 높으므로, 그 영상 내에서 전방 차량을 검출하는 것이 바람직하다. 도 3은 검출된 차선 정보의 예를 보인 것이며, 도 3을 참조하면 전방 차량은 검출된 차선 내에 있는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차선 검출부(110)에서 차선을 검출했는지 여부를 판단한다(S202). 도 3에서와 같이 차선이 분명하게 확인될 때에는 차선 정보를 분석할 수 있으므로 다음 단계인 전처리 영역 결정 단계(S204)로 진행할 수 있다. 그러나 차선이 심하게 훼손되거나 없는 경우에는 차선 정보를 확인할 수 없으므로, 이 경우에는 기본 영역을 전처리 영역으로 결정하는 단계(S206)를 수행하면 된다.
우선, 차선이 검출된 경우에는(S204), 후보 영역 검출부(120)에서는 검출된 차선을 기준으로 양쪽 차선 내의 영역을 기본적인 전처리 영역으로 결정한다. 도 4는 검출된 차선을 기준으로 하여 결정된 전처리 영역의 예를 나타낸다.
한편, 차선이 검출되지 않은 경우에는(S206), 영상의 정중앙부를 전처리 영역으로 간주하여 처리하도록 할 수 있다. 도 5는 이에 대한 예시를 나타낸다.
다음으로, 단계 S204 또는 S206에서 결정된 전처리 대상 영역에 대해서, 후보 영역 검출부(120)에서는 차량의 존재 여부 및 검출을 위하여 영상 전처리를 수행한다(S208). 여기서 전처리는, 도로면 위에 도로 이외의 타 객체가 있는지를 판단하는 것을 목적으로 한다. 보통 도로면은 회색 계열의 단색이기 때문에 도로면 위의 타객체를 구분하기 위해서는 모서리 검출 기법(Edge Detection)을 이용할 수 있다. 모서리 검출을 하게 되면 도 6과 같이 차선과 차선 내의 차량 혹은 도로면 위의 글씨/표식이 검출되게 된다. 여기서 차선 정보는 차량 인식에 방해가 되기 때문에 S200에서 검출된 차선 정보를 이용하여 상기 차선을 영상에서 제외하는 것이 성능 향상에 도움이 될 수 있다. 도 7은 도 6의 영상에서 차선 정보를 제외한 후의 영상의 예를 나타낸다.
전처리가 완료되면, 후보 영역 검출부(120)에서는 전처리 과정(S208)에서 검출된 영역을 토대로 전방 차량이 있을 만한 곳을 검색하여 후보 영역을 검출한다(S210). 영상에서 후보 영역이 될 수 있는 특정 영역을 찾기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에서는 히스토그램(Histogram)을 이용할 수 있다.
도 8은 도 7의 영상에 수평/수직에 대해서 각각 히스토그램을 적용한 결과이다. 도 8의 히스토그램을 참조하면, 상하/좌우로 어느 영역쯤에 객체가 존재하는지를 파악할 수 있으므로, 도 8에서 나온 히스토그램의 분포를 보고 전방 차량이 존재할 것으로 보이는 영역에 대해 후보 영역으로 결정한다. 도 9는 도 8의 히스토그램의 분포를 바탕으로 차량이 있을만한 지역에 대한 후보 영역을 결정하는 것에 대한 한 예를 나타낸다.
만약, 전방 차량이 없는 경우(S212: No)에는 히스토그램 처리 결과에 별도의 히스토그램이 생성되지 않거나, 미약하게만 나타나게 된다. 이 경우에는 추적할 전방 차량이 없는 것으로 처리하고(S214), 처음 단계인 단계 S200을 다시 수행하면 된다.
단계 S210에서 후보 영역이 결정되면, 전방 차량 인식부(130)에서는 그 영역 내에 차량이 존재하는지 여부를 판단하기 위해 전방 차량을 인식한다(S216). 차량의 존재 여부를 판단하기 위해서는 다양한 방법론을 사용할 수 있다.
예컨대 카메라를 이용한 전방 차량 검출 연구 방법으로써, 차량의 윤곽에 기인한 에지, 대칭성 또는 그림자를 이용한 방법 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, H. Mori와 N. M. Charkari가 제안한 그림자를 이용한 방법은 차량 하단 그림자의 명도 값은 차량 주변의 도로 명도 값보다 항상 어둡다는 이론을 근거로 차량을 검출하는 것이다. 또한, 그림자를 이용한 또 다른 방법으로는 컬러, 엔트로피 또는 에지(edge)-based module 방법 등이 있다. edge-based module 방법은 컬러와 엔트로피 방법에 비해 상대적으로 계산량이 적다는 점에서 도로 영상을 처리하는 데 효율적이라 할 수 있다. 이 방법에서는 도로 영상에서 먼저 도로를 추출함으로써 차량 하단의 그림자를 검출하기 위한 적절한 임계치(Threshold)를 결정하는 방식으로 수행된다.
본 발명의 바람직한 전방 차량 인식을 수행하기 위해서는, 전술한 방법 중 하나 또는 그 이상을 선택할 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 후보 영역 내에서 전방 차량의 존재 여부 및 위치를 판단할 수 있기만 하면 어떠한 방식이라도 관계없다.
만약, 전방 차량 인식에 실패한 경우(S218: No)에는 추적할 전방 차량이 없는 것으로 처리하고(S214), 처음 단계인 단계 S200을 다시 수행하면 된다.
단계 S216에서 전방 차량을 검출하게 되면, 전방 차량의 움직임을 지속적으로 인식하는 것이 필요하다. 차량 인식을 위한 영상 처리는 입력되는 영상 프레임 단위로 이루어진다. 통상적인 영상은 초당 30fps로 입력되므로, 이를 실시간으로 모두 인식하기에는 무리가 있다. 따라서, 한번 인식한 차량에 대해서는 다음 프레임에서 인식을 처리하는 것이 아니라, 그 차량의 움직임을 추적하는 것으로 하게 되므로, 부하가 줄어들게 된다.
차량의 움직임을 추적하기 위해서는 차량의 특정 위치를 특징점으로 하여, 이 점을 지속적으로 추적하는 것이 바람직하다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 차량 추적부(140)에서 이를 위해 차량의 하단을 검출한다(S220). 차량의 움직임을 가장 쉽고 확실하게 하는 위치는 차량의 뒤 범퍼 양쪽 끝쪽, 또는 뒷바퀴 양끝이므로, 주로 주간에는 바퀴 부분을, 야간에는 범퍼 부분을 검출하게 할 수 있다. 이를 검출함으로써 이후 차량 추적 단계의 특징점으로 사용할 수 있다.
다음으로, 차량 추적부(140)에서는 S220에서 검출한 전방 차량의 특징점을 지속적으로 추적한다(S222). 이를 위해서는 KLT(Kanade Lukas Tomosi)와 같은 특징 추적 알고리즘을 이용할 수 있다. 즉, 특징점들의 움직임을 추적함으로써 전방 차량의 위치 및 속도를 감지할 수 있게 하는 것이다. 만약, 급격한 환경 변화, 혹은 전방 차량의 차선 변경, 그림자의 변화 등으로 해당 특징점을 추적하지 못하는 경우(S224: No)가 발생하게 되면, 처음 단계인 단계 S200을 다시 수행하면 된다.
다음으로, 계산부(150)에서는 S222에서 추적한 특징점을 이용하여 전방 차량과의 거리를 계산한다. 즉, S222에서 추적한 특징점은 차량의 하단 부분인 바퀴 혹은 범퍼이기 때문에, 전방 차량과의 거리는 이 특징점까지의 거리로 간주할 수 있다. 거리 측정은 카메라 캘리브레이션 등에 의해서 계산이 가능하다.
다음으로, 계산부(150)에서는 S222에서 추적한 특징점을 이용하여 주행 차량과 전방 차량과의 상대속도를 계산한다(S228). 주행 차량과 전방 차량과의 상대속도란 주행 차량의 속도와 전방 차량의 속도 차를 의미하므로, 상대 속도는 현재 운행중인 차의 속도와 상대방 차량 속도와의 상관 관계를 이용하여 계산한다. 여기서 주행 속도는 주행 차량으로부터 속도 신호를 입력받거나 GPS 정보를 이용하여 처리할 수 있으며, 전방 차량의 속도는 영상에서 차량 움직임의 변화량을 이용하여 추정할 수 있다. 영상의 처리 주기는 CPU의 성능 및 개발자의 설정값에 의해서 처리가 가능하며, 최대 초당 30fps, 최소 초당 5fps 로 처리하는 것이 바람직하다. 예컨대, 초당 10fps로 추적한다고 하면, 영상 내에서 추적된 거리를 d라 했을 때, 상대속도 시속 VR = d/(10/60초*60분)의 형태로 계산할 수 있다.
다음으로, 충돌 경보 처리부(160)에서는 계산부(150)에서 계산된 거리 또는 상대 속도를 이용하여 충돌 경보 처리를 수행한다(S230).
본 발명의 바람직한 실시 예에 다르면, 계산부(150)에서 계산된 상대 속도를 이용하여 TTC(Time-to-Contact)를 계산할 수 있다. 여기서 TTC는 차량 주행속도와 전방 차량과의 거리, 그리고 전방 차량의 속도 정보를 이용하여 전방 차량과의 추돌 예상 시간을 계산하는 방법론 중의 하나이다. 즉, 전방 차량과의 거리를 D, 차량 주행속도를 Vr, 계산부(150)에서 계산된 전방 차량의 속도를 Vf라 하면 추돌 예상 시간은 T = D / (Vr - Vf) 이 된다. 예로 전방 차량과의 거리가 100미터일 경우 차량의 상대속도가 36Km/h(10m/s) 차이가 나면 TTC는 10초이다. 계산된 상대속도에 따라 추돌 예상 시간이 결정되는데, 즉 전방 차량보다 주행 차량의 속도가 같거나 느리면 추돌 예상 시간은 무한대가 되고 전방 차량보다 주행 차량의 속도가 빠를수록 추돌예상시간은 짧아지게 된다.본 발명의 바람직한 실시예에서는 계산된 추돌 예상 시간이 일정 시간(예컨대 1초) 이하가 되면 경보를 할 수 있다.
또는, 계산부(150)에서 계산된 주행 차량과 전방 차량 간의 거리가 일정 거리 거리(예컨대 30m) 이하가 되면 경보를 내리도록 할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 차량용 카메라 110: 차선 검출부
120: 후보 영역 검출부 130: 전방 차량 인식부
140: 차량 추적부 150: 계산부
160: 충돌 경보 처리부

Claims (22)

  1. 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 차량 카메라를 이용하여 상기 차량이 진행하고 있는 차선을 검출하는 단계;
    (b) 상기 단계 (a)에서 검출된 상기 차선 내의 영역에서 객체의 존재 유무를 판단하여, 전방 차량이 존재할 가능성이 있는 후보 영역을 검출하는 단계;
    (c) 상기 단계 (b)에서 검출된 상기 후보 영역에 존재하는 전방 차량을 인식하는 단계;
    (d) 상기 단계 (c)에서 인식된 상기 전방 차량의 차량 하단을 검출하여 상기 전방 차량의 특징점을 설정하는 단계; 및
    (e) 상기 단계 (d)에서 설정된 상기 특징점을 기설정된 주기로 추적하여, 상기 전방 차량과의 거리 및 상대 속도를 상기 기설정된 주기로 계산하고, 계산된 상기 거리 또는 상기 상대 속도에 따라 전방 충돌 경보 여부를 상기 기설정된 주기로 판단하여 전방 충돌 경보 처리를 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)는,
    (b1) 상기 단계 (a)에서 상기 차선이 검출되면 검출된 상기 차선 내의 영역을 전처리 영역으로 설정하고, 상기 단계 (a)에서 상기 차선이 검출되지 않으면 기설정된 기본 영역을 전처리 대상 영역으로 설정하는 단계;
    (b2) 상기 단계 (b1)에서 설정된 상기 전처리 대상 영역에 대하여, 도로면 위에 존재하는 객체를 구분하여 처리하기 위한 영상 전처리를 실시하는 단계; 및
    (b3) 상기 단계 (b2)의 영상 전처리 결과 생성된 영상을 이용하여, 전방 차량이 존재할 가능성이 있는 후보 영역을 검출하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 상기 차선 내에 객체가 존재하지 않아 상기 후보 영역이 검출되지 않거나, 상기 단계 (c)에서 상기 전방 차량이 인식되지 않으면, 상기 전방 차량이 존재하지 않는 것으로 간주하고, 상기 (a) 단계부터 재수행하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기본 영역은 상기 차량 카메라를 통해 획득된 영상의 중앙부인 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 (b2) 단계는, 모서리 검출 기법을 이용하여 상기 전처리 대상 영역에 존재하는 상기 객체를 식별하고 식별된 객체 중 상기 (a) 단계에서 검출된 상기 차선을 제외하는 방식의 영상 전처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)는,
    상기 차선 내의 영역의 영상에 대해서 히스토그램을 적용하여, 히스토그램의 분포를 이용하여 상기 후보 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)는,
    상기 전방 차량의 윤곽에 따른 모서리, 대칭성 또는 그림자 중 하나 이상을 이용하여 상기 전방 차량을 인식하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (d)의 특징점은 상기 전방 차량의 뒤 범퍼 양끝 또는 뒷바퀴 양끝인 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (e)에서,
    상기 특징점의 추적이 실패하는 경우, 상기 (a) 단계부터 재수행하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서,
    상기 거리가 기설정된 거리 이하인 경우에 상기 전방 충돌 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (e)에서,
    계산된 상기 상대 속도를 이용하여 상기 전방 차량과의 추돌 예상 시간을 산출하고, 상기 추돌 예상 시간이 기설정된 시간 이하인 경우에 상기 전방 충돌 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 추돌 예상 시간은 상기 상대 속도 및 상기 전방 차량과의 거리를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 방법.
  13. 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템에 있어서,
    상기 차량 카메라를 이용하여 상기 차량이 진행하고 있는 차선을 검출하는 차선 검출부;
    상기 차선 검출부에서 검출된 상기 차선 내의 영역에서 객체의 존재 유무를 판단하여, 전방 차량이 존재할 가능성이 있는 후보 영역을 검출하는 후보 영역 검출부;
    상기 후보 영역 검출부에서 검출된 상기 후보 영역에 존재하는 전방 차량을 인식하는 전방 차량 인식부;
    상기 전방 차량 인식부에서 인식된 상기 전방 차량의 차량 하단을 검출하여 상기 전방 차량의 특징점을 설정하고, 상기 특징점을 기설정된 주기로 추적하는 차량 추적부;
    상기 차량 추적부에서 추적된 상기 특징점을 이용하여 상기 전방 차량과의 거리 및 상대 속도를 상기 기설정된 주기로 계산하는 계산부; 및
    상기 계산부에서 계산된 상기 거리 또는 상기 상대 속도에 따라 전방 충돌 경보 여부를 상기 기설정된 주기로 판단하여 전방 충돌 경보 처리를 수행하는 충돌 경보 처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 후보 영역 검출부는,
    상기 차선 검출부에서 상기 차선이 검출되면 검출된 상기 차선 내의 영역을 전처리 영역으로 설정하고, 상기 차선 검출부에서 상기 차선이 검출되지 않으면 기설정된 기본 영역을 전처리 대상 영역으로 설정하며,
    상기 전처리 대상 영역에 대하여, 도로면 위에 존재하는 객체를 구분하여 처리하기 위한 영상 전처리를 실시하고,
    상기 영상 전처리 결과 생성된 영상을 이용하여, 전방 차량이 존재할 가능성이 있는 후보 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기본 영역은 상기 차량 카메라를 통해 획득된 영상의 중앙부인 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 영상 전처리는, 모서리 검출 기법을 이용하여 상기 전처리 대상 영역에 존재하는 상기 객체를 식별하고 식별된 객체 중 상기 차선 검출부에서 검출된 상기 차선을 제외하는 방식의 영상 전처리인 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 후보 영역 검출부는,
    상기 차선 내의 영역의 영상에 대해서 히스토그램을 적용하여, 히스토그램의 분포를 이용하여 상기 후보 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 전방 차량 인식부는,
    상기 전방 차량의 윤곽에 따른 모서리, 대칭성 또는 그림자 중 하나 이상을 이용하여 상기 전방 차량을 인식하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 차량 추적부에서 추적하는 특징점은 상기 전방 차량의 뒤 범퍼 양끝 또는 뒷바퀴 양끝인 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 충돌 경보 처리부에서는,
    상기 거리가 기설정된 거리 이하인 경우에 상기 전방 충돌 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 충돌 경보 처리부에서는,
    상기 계산부에서 계산된 상기 상대 속도를 이용하여 상기 전방 차량과의 추돌 예상 시간을 산출하고, 상기 추돌 예상 시간이 기설정된 시간 이하인 경우에 상기 전방 충돌 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 추돌 예상 시간은 상기 상대 속도 및 상기 전방 차량과의 거리를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 카메라를 이용하여 차량의 전방 충돌을 경보하는 시스템.
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