KR20180050833A - 레이더 스펙트럼을 이용한 정지 및 이동 물체 판별 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정지 및 이동 물체 판별 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 정지 및 이동 물체 판별 장치를 이용한 판별 방법에 있어서, 차량에 장착된 레이더 센서로부터 레이더 스펙트럼을 수신하는 단계, 수신된 상기 레이더 스펙트럼을 일정한 크기의 블록으로 분할하는 단계, 각 블록의 화소 값을 임계 값과 비교하여 임계 값 이상이면 1, 임계 값 미만이면 0으로 변환하는 단계, 이진 스펙트럼으로 변환된 블록에 대해서 허프 변환(Hough Transform)을 수행하고, 허프 변환된 값이 기준 값보다 큰 좌표 값들을 추출하는 단계, 상기 차량의 속도 정보를 이용하여 상기 차량의 속도 기울기 값을 연산하는 단계, 그리고 상기 추출된 좌표 값들을 이용하여 기울기 값을 연산하고, 상기 차량의 속도 기울기 값을 비교하여 정지 물체 또는 이동물체인지 판별하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 차량의 속도를 고려하여 차량에 장착된 레이더 센서를 통해 감지되는 물체를 판별함으로써, 해당 물체가 정치 물체 또는 이동 물체인지에 대한 판별의 정확도를 높일 수 있다.
본 발명에 따르면 차량의 속도를 고려하여 차량에 장착된 레이더 센서를 통해 감지되는 물체를 판별함으로써, 해당 물체가 정치 물체 또는 이동 물체인지에 대한 판별의 정확도를 높일 수 있다.
Description
본 발명은 레이더 스펙트럼을 이용한 정지 및 이동 물체 판별 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이더 스펙트럼을 분석하여 정지 물체 또는 이동 물체인지 판별하는 레이더 스펙트럼을 이용한 정지 및 이동 물체 판별 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 차량이 고도로 지능화됨에 따라 차량에 탑재된 각종 센서를 이용하여 여러가지 지능화 기능을 수행하는데, 그 중에서 전방의 장애물 또는 물체를 감지하여 충돌을 미연에 방지하는 전방 충돌 방지 시스템 등이 있다.
이러한 전방 충돌 방지 시스템에서 전방 충돌을 효과적으로 방지하기 위해 종래에는 거리 측정 센서 및 영상 센서를 이용하였다. 그러나 거리 측정 센서 및 영상 센서는 움직임이 없는 경우에는 비교적 정확한 데이터를 얻을 수 있으나 차량 이동 시에는 그 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 레이더 신호를 투사하여 물체에 의해 반사된 신호를 통해 물체와의 거리 및 물체의 상대 속도를 추정할 수 있는 레이더 장치가 연구되고 있다.
하지만, 실제 도로상에서 정지 물체와 이동 물체 등 다양하게 존재함으로 단순 전방에 위치하는 물체를 감지하는 것뿐 아니라 전방에 위치하는 물체가 정지 물체인지 또는 이동 물체인지 각각의 경우를 서로 구별하여 감지할 필요가 있다.
따라서, 차량이 이동할 때에도 레이더에 감지되는 물체가 정지 물체 또는 이동 물체인지 정확하게 판별하는 기술이 요구된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 국내공개특허 제10-2016-0066413호(2016.06.10. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 레이더 스펙트럼을 분석하여 정지 또는 이동 물체인지 판별하는 레이더 스펙트럼을 이용한 정지 및 이동 물체 판별 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 정지 및 이동 물체 판별 장치를 이용한 판별 방법에 있어서, 차량에 장착된 레이더 센서로부터 레이더 스펙트럼을 수신하는 단계, 수신된 상기 레이더 스펙트럼을 일정한 크기의 블록으로 분할하는 단계, 각 블록의 화소 값을 임계 값과 비교하여 임계 값 이상이면 1, 임계 값 미만이면 0으로 변환하는 단계, 이진 스펙트럼으로 변환된 블록에 대해서 허프 변환(Hough Transform)을 수행하고, 허프 변환된 값이 기준 값보다 큰 좌표 값들을 추출하는 단계, 상기 차량의 속도 정보를 이용하여 상기 차량의 속도 기울기 값을 연산하는 단계, 그리고 상기 추출된 좌표 값들을 이용하여 기울기 값을 연산하고, 상기 차량의 속도 기울기 값을 비교하여 정지 물체 또는 이동물체인지 판별하는 단계를 포함한다.
상기 기울기를 연산하는 단계는, 상기 차량의 속도 정보(wheelspeed)를 다음의 수학식에 적용하여 차량의 속도 기울기(slope)를 연산할 수 있다.
상기 판별하는 단계는, 상기 추출한 좌표 값들을 (세타 는 허프변환된 위상값) 을 이용하여 기울기 값을 연산하고, 상기 연산한 좌표 기울기 값()과 상기 차량의 속도 기울기 값()을 비교하여 다음의 수학식에 해당하면 정지 물체로 판별하고, 해당되지 않으면 이동물체로 판별할 수 있다.
상기 물체를 판별한 후, 판별된 물체의 좌표 정보를 직선으로 복원하고 상기 레이더 스펙트럼 상에서 해당 물체의 패턴을 추출하여 상기 물체의 위치를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 정지 및 이동 물체 판별 장치는 차량에 장착된 레이더 센서로부터 레이더 스펙트럼을 수신하는 수신부, 수신된 상기 레이더 스펙트럼을 일정한 크기의 블록으로 분할하는 분할부, 각 블록의 화소 값을 임계 값과 비교하여 임계 값 이상이면 1, 임계 값 미만이면 0으로 변환하는 이진 스펙트럼 변환부, 이진 스펙트럼으로 변환된 블록에 대해서 허프 변환(Hough Transform)을 수행하고, 허프 변환된 값이 기준 값보다 큰 좌표 값들을 추출하는 좌표 추출부, 상기 차량의 속도 정보를 이용하여 상기 차량의 속도 기울기 값을 연산하는 연산부, 그리고 상기 추출된 좌표 값들을 이용하여 기울기 값을 연산하고, 상기 차량의 속도 기울기 값을 비교하여 정지 물체 또는 이동물체인지 판별하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면 차량의 속도를 고려하여 차량에 장착된 레이더 센서를 통해 감지되는 물체를 판별함으로써, 해당 물체가 정치 물체 또는 이동 물체인지에 대한 판별의 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정지 및 이동 물체 판별 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정지 및 이동 물체 판별장치의 판별 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전방의 촬영 화면 및 수신된 레이더 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정치 및 이동 물체 판별 장치의 판별 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정지 및 이동 물체 판별장치의 판별 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전방의 촬영 화면 및 수신된 레이더 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정치 및 이동 물체 판별 장치의 판별 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
이하에서는 도 1을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 정치 물체 및 이동 물체 판별 장치와 이를 이용한 판별 방법에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정지 및 이동 물체 판별 장치의 구성도이다.
도 1과 같이 본 발명의 실시예에 따른 정지 및 이동 물체 판별 장치(100)는 수신부(110), 분할부(120), 이진 스펙트럼 변환부(130), 좌표 추출부(140), 연산부(150), 제어부(160) 및 추정부(170)를 포함한다.
먼저 수신부(110)는 차량에 장착된 레이더 센서로부터 레이더 스펙트럼을 수신한다. 다음으로 분할부(120)는 수신된 레이더 스펙트럼을 일정한 크기의 블록으로 분할한다.
그리고 이진 스펙트럼 변환부(130)는 각 블록의 화소 값을 임계 값과 비교하여 임계 값 이상이면 1, 임계 값 미만이면 0으로 변환한다.
좌표 추출부(140)는 이진 스펙트럼으로 변환된 블록에 대해서 허프 변환(Hough Transform)을 수행한다. 그리고 좌표 추출부(140)는 허프 변환된 값이 기준 값보다 큰 좌표 값들을 추출한다.
연산부(150)는 차량의 속도 정보를 이용하여 차량의 속도 기울기 값을 연산한다. 여기서, 차량 속도 정보는 현재 차량이 주행하는 속도를 나타내며, 차량의 속도계와 연동되어 차량의 속도 정보를 이용하거나 별도의 센서를 통하여 차량의 속도를 측정할 수 있다.
제어부(160)는 추출된 좌표 값들을 이용하여 기울기 값을 연산한다. 그리고 제어부(160)는 차량의 속도 기울기 값을 비교하여 정지 물체 또는 이동물체인지 판별한다.
추정부(170)는 물체를 판별한 후, 판별된 물체의 좌표 정보를 직선으로 복원하고 레이더 스펙트럼 상에서 해당 물체에 대한 패턴의 위치를 추정한다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 정지 및 이동 물체 판별 장치의 정지 및 이동 물체 판별방법에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정지 및 이동 물체 판별장치의 판별 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전방의 촬영 화면 및 수신된 레이더 스펙트럼을 나타낸 예시도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정치 및 이동 물체 판별 장치의 판별 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
이하에서는 설명의 편의상 전방에 레이더 센서가 장착되어 주행하는 차량의 전방에 위치하는 물체에 대해서 정지 물체인지 혹은 이동 물체인지의 여부를 판별하는 과정을 예로 들어 설명한다.
먼저, 도 2에 나타낸 것과 같이 수신부(110)는 차량에 장착된 레이더 센서로부터 레이더 스펙트럼을 수신한다(S210).
여기서, 레이더 센서는 레이더를 외부로 송출하여 주변에 있는 물체에 의하여 반사되는 전파를 수신하는 센서로 차량의 전방, 후방, 측면에 장착될 수 있다.
도 3의 (a)는 차량 전방을 촬영한 화면의 예시도로서, 해당 화면에서 레이더 센서를 통해 감지 가능한 영역은 A 영역, B 영역, C 영역으로 구분될 수 있다.
즉, 도 3의 (a)에서 감지된 영역은 정지된 도로 표지판을 나타내는 A 영역과, 차량과 동일한 방향으로 이동중인 제1 차량을 나타내는 C 영역, 차량과 반대 방향으로 이동하는 제2 차량을 나타내는 C 영역을 나타낸다.
이와 같은 전방의 상황에서 레이더 센서로부터 수신된 전체 레이더 스펙트럼은 도 4의 (a)의 그래프와 같다.
도 4의 (a)는 전체 레이더 스펙트럼을 나타낸 그래프로서, 도 4의 (a)에 표시된 동그라미 부분은 각각 도 3의 (a)에서 감지된 A 영역, B 영역, C 영역이 각각 레이더 스펙트럼에 표시된 부분을 나타낸다.
그리고 분할부(120)는 수신된 레이더 스펙트럼을 일정한 크기의 블록으로 분할한다(S220). 분할부(120)는 수신되는 레이더 스펙트럼을 이루는 복수 개의 부분 영상 각각에 대하여 복수개의 블록으로 분할할 수 있다.
도 3의 (b)와 같이 전체 레이더 스펙트럼은 부분 영상(1st input, 2nd input, 3rd input, ....)의 집합으로 구성될 수 있다.
앞서 수신부(110)가 첫번째 부분 영상(1st input)을 수신하면, 분할부(120)는 수신된 첫번째 부분 영상(1st input)을 일정한 크기의 복수개의 블록(1st block, 2nd block, 3rd block, ...)으로 분할한다.
분할부(120)는 수신되는 각각의 부분 영상에 대해서 다시 작은 블록으로 분할하고, 이하에서는 각 블록을 이용하여 이진 스펙트럼 및 허프 변환을 수행할 수 있다.
다음으로 이진 스펙트럼 변환부(130)는 각 블록의 화소 값을 임계 값과 비교하여 임계 값 이상이면 1, 임계 값 미만이면 0으로 변환한다(S230).
이때, 임계값은 촬영 영상의 해상도 또는 촬영 환경에 대응하여 사용자에 의해 용이하게 변경 설정이 가능하다.
예를 들어 하나의 블록을 도 3의 (b)에서의 제1 부분 영상(1st input)에서 제3 블록(3rd block)이라고 가정하면, 도 4의 (b)와 같이 1st input 에서 3rd block에 대한 그래프로 표시할 수 있다. 그리고 도 4의 (b)에서 기 설정된 임계 값 보다 큰 화소값에 대해서는 대해서 1로 변환하고 작은 화소 값에 대해서는 0으로 변환하면 도 4의 (c)와 같이 나타낼 수 있다. 도 4의 (c)는 1로 변환된 화소 값에 대해서는 노란색으로 그리고 0으로 변환된 화소 값에 대해서는 파란색으로 나타낸 그래프이다.
이와 같이, 이진 스펙트럼 변환부(130)는 레이더 스펙트럼의 화소 값에 따라 이진 스펙트럼으로 변환하여 해당 블록에서 레이더 스펙트럼에서 객체를 감지한 스펙트럼 부분만 추출한다.
다음으로 좌표 추출부(140)는 이진 스펙트럼으로 변환된 블록에 대해서 허프 변환(Hough Transform)을 수행하고, 허프 변환된 값이 기준 값보다 큰 좌표 값들을 추출한다(S240).
즉, x, y 축에서 점들의 집합을 나타내는 직선은 허프 변환을 통해 -평면에서 직선 또는 곡선으로 변환된다. 그리고 좌표 추출부(140)는 -평면에서 수 많은 선이 중첩되어 있는 점 좌표(,)들을 추출한다.
도 4의 (d)는 수학식 1을 이용하여 도 4의 (c)의 그래프를 허프 변환한 그래프로서, 좌표 추출부(140)는 이진 스펙트럼으로 표시된 그래프를 허프 변환을 통해 수 많은 직선 성분으로 표시되도록 변환한다.
그리고 좌표 추출부(140)는 허프 변환된 도 4의 (d)에서 빨간 동그라미 부분과 같이, 수많은 선이 중첩되어 있는 좌표를 추출한다.
한편, 분할된 블록에 대해서 각각 허프 변환한 그래프를 도 4의 (a)의 전체 화면과 같이 다시 하나의 전체 화면으로 결합하면, 다음 도 4의 (e)와 같이 나타낼 수 있다.
즉, 도 4의 (a)에서 전체 레이더 스펙트럼에 검출된 객체를 표시한 A영역, B영역, C영역에 대응하여, 본원 발명의 실시예에 따라 허프 변환된 그래프 도 4의 (e)에서 A 영역, B 영역, C 영역으로 표시된다.
도 4의 (a) 및 (e)를 보면 본 발명의 실시예에 따른 이진 스펙트럼 변환 및 허프 변환을 통해 각 영역에 대한 분석이 용이해지도록 그래프가 변환됨을 알 수 있다.
다음으로 연산부(150)는 차량의 속도 정보를 이용하여 차량의 속도 기울기 값을 연산한다(S250).
연산부(150)는 차량의 속도 정보(wheelspeed)를 다음의 수학식 2에 적용하여 차량 속도 기울기(slope)를 연산할 수 있다.
다음으로, 제어부(160)는 추출된 좌표 값들을 이용하여 기울기 값을 연산하고, 차량의 속도 기울기 값을 비교하여 정지 물체 또는 이동물체인지 판별한다(S260).
제어부(160)는 추출한 좌표 값(,)들을 (세타 는 허프변환된 위상값)을 이용하여 기울기 값을 연산한다. 그리고 제어부(160)는 연산한 좌표 기울기 값()과 차량의 속도 기울기 값()을 비교하여 다음의 수학식의 조건에 해당하면 정지 물체로 판별하고, 해당되지 않으면 이동물체로 판별한다.
예를 들어 블록의 크기가 15*15라고 가정하면, x축, y축의 범위는 15개의 단위(0,1,2,...,14)로 구분된다. 이때, 좌표 정보 (,)를 x-y 평면에 나타내기 위해 추정부(170)는 앞의 수학식 1의 를 이용하여 (x,y)좌표를 추출한다.
즉, 추정부(170)는 x=1,2,3,...,14에 각각 해당되는 y값을 상기 수학식 1을 통해 연산하고, 연산한 값을 반올림하여 (x,y) 좌표를 추출한다.
이와 같이 추출한 (x,y)좌표는 분할된 각 블록에서의 위치를 나타내므로, 전체 레이더 스펙트럼에서의 위치를 추정하기 위해서, 추정부(170)는 각각의 블록에서 추출된 위치를 전체 스펙트럼에서의 위치로 보정한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 차량의 속도를 고려하여 차량에 장착된 레이더 센서를 통해 감지되는 물체를 판별함으로써, 해당 물체가 정치 물체 또는 이동 물체인지에 대한 판별의 정확도를 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 정지 및 이동 물체 판별 장치 110: 수신부
120: 분할부 130: 이진 스펙트럼 변환부
140: 좌표값 추출부 150: 연산부
160: 제어부 170: 추정부
120: 분할부 130: 이진 스펙트럼 변환부
140: 좌표값 추출부 150: 연산부
160: 제어부 170: 추정부
Claims (8)
- 정지 및 이동 물체 판별 장치를 이용한 판별 방법에 있어서,
차량에 장착된 레이더 센서로부터 레이더 스펙트럼을 수신하는 단계,
수신된 상기 레이더 스펙트럼을 일정한 크기의 블록으로 분할하는 단계,
각 블록의 화소 값을 임계 값과 비교하여 임계 값 이상이면 1, 임계 값 미만이면 0으로 변환하는 단계,
이진 스펙트럼으로 변환된 블록에 대해서 허프 변환(Hough Transform)을 수행하고, 허프 변환된 값이 기준 값보다 큰 좌표 값들을 추출하는 단계,
상기 차량의 속도 정보를 이용하여 상기 차량의 속도 기울기 값을 연산하는 단계, 그리고
상기 추출된 좌표 값들을 이용하여 기울기 값을 연산하고, 상기 차량의 속도 기울기 값을 비교하여 정지 물체 또는 이동물체인지 판별하는 단계를 포함하는 정지 및 이동 물체 판별 방법. - 제1항에 있어서,
상기 물체를 판별한 후, 판별된 물체의 좌표 정보를 직선으로 복원하고 상기 레이더 스펙트럼 상에서 해당 물체에 대한 패턴의 위치를 추정하는 단계를 더 포함하는 정지 및 이동 물체 판별 방법. - 차량에 장착된 레이더 센서로부터 레이더 스펙트럼을 수신하는 수신부,
수신된 상기 레이더 스펙트럼을 일정한 크기의 블록으로 분할하는 분할부,
각 블록의 화소 값을 임계 값과 비교하여 임계 값 이상이면 1, 임계 값 미만이면 0으로 변환하는 이진 스펙트럼 변환부,
이진 스펙트럼으로 변환된 블록에 대해서 허프 변환(Hough Transform)을 수행하고, 허프 변환된 값이 기준 값보다 큰 좌표 값들을 추출하는 좌표 추출부,
상기 차량의 속도 정보를 이용하여 상기 차량의 속도 기울기 값을 연산하는 연산부, 그리고
상기 추출된 좌표 값들을 이용하여 기울기 값을 연산하고, 상기 차량의 속도 기울기 값을 비교하여 정지 물체 또는 이동물체인지 판별하는 제어부를 포함하는 정지 및 이동 물체 판별 장치. - 제5항에 있어서,
상기 물체를 판별한 후, 판별된 물체의 좌표 정보를 직선으로 복원하고 상기 레이더 스펙트럼 상에서 해당 물체에 대한 패턴의 위치를 추정하는 추정부를 더 포함하는 정지 및 이동 물체 판별 장치.
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KR102105162B1 (ko) * | 2019-10-17 | 2020-04-28 | 주식회사 유니시큐 | 전자파 센서를 이용해 차량 속도, 차량 위치 및 차량 통행량을 파악하고 규칙을 위반하는 차량을 구분하여 이에 대한 정보는 동영상 또는 사진으로 저장하는 스마트 속도위반단속 장치, 스마트 신호위반단속 장치 및 스마트시티 솔루션 장치 |
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2016
- 2016-11-07 KR KR1020160147353A patent/KR101890482B1/ko active IP Right Grant
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