KR101180621B1 - Apparatus and method for detecting a vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 근거리에서 전후방의 차량을 효율적으로 검출할 수 있는 기능을 구현한다. 이를 위해 본 발명은 본 발명은 차량 주위를 촬영하는 카메라 및 전후방의 장애물 또는 차량을 검출하는 초음파 센서를 구비하고, 일단 카메라를 통해 획득되는 영상을 이용하여 차량 후보를 검출한 후 초음파 센서를 통해 획득된 거리 정보를 상기 차량 후보가 검출된 영상에 융합한다. 그리고나서 상기 검출된 차량 후보에서 거리 정보에 부합되지 않은 차량 후보를 제외시킴으로써 유효한 차량 위치만을 검출할 수 있게 된다. 이렇게 함으로써 보다 차량 검출 성능의 정확도를 높일 수 있게 된다. The present invention implements a function that can efficiently detect the front and rear vehicles at close range. To this end, the present invention includes a camera for photographing the surroundings of the vehicle, and an ultrasonic sensor for detecting obstacles or vehicles in front and rear, and after detecting a vehicle candidate using an image acquired through the camera, is obtained through the ultrasonic sensor. The obtained distance information is fused to the image of which the vehicle candidate is detected. Then, by excluding vehicle candidates not matching the distance information from the detected vehicle candidates, only valid vehicle positions can be detected. This makes it possible to increase the accuracy of the vehicle detection performance more.
차량, 카메라, 초음파 Vehicle, camera, ultrasound
Description
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 검출 시스템의 내부 블록구성도,1 is an internal block diagram of a vehicle detection system according to an embodiment of the present invention;
도 2에서는 본 발명의 실시 예에 따라 전면에 초음파 센서와 카메라가 장착된 차량에 대한 예시도,2 is an exemplary view of a vehicle equipped with an ultrasonic sensor and a camera in the front according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 근거리에서 효율적인 차량 검출을 위한 차량 검출 시스템의 제어흐름도,3 is a control flowchart of a vehicle detection system for efficient vehicle detection at a short distance according to an embodiment of the present disclosure;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 1차 차량 후보 영역을 설정하는 과정을 보여주는 화면예시도, 4 is an exemplary screen illustrating a process of setting a primary vehicle candidate region according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 2차 차량 후보 영역을 설정하는 과정을 보여주는 화면예시도,5 is an exemplary screen illustrating a process of setting a secondary vehicle candidate region according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 차량 후보마다 대칭축과 차폭을 보여주는 예시도,6 is an exemplary view illustrating a symmetry axis and a vehicle width for each vehicle candidate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 차량 검출의 결과를 보여주는 예시도.7 is an exemplary view showing a result of vehicle detection according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 차량 검출 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 전후방의 차량 검출 성능을 증대시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a vehicle detection method and apparatus, and more particularly, to a method and apparatus for increasing the vehicle detection performance of the front and rear.
차량 운행 시 운전자의 부주의나 시계의 불량 등으로 앞에서 주행하는 차량을 추돌하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 즉, 장거리 운전 시, 우천 시, 야간 운전 시 시계 불량 및 운전자의 집중력 부족 등으로 인한 차선 이탈과 주행 차량과의 추돌에 의한 교통사고가 끊임없이 발생하고 있다. 상기와 같은 추돌을 방지하기 위하여 차량 검출을 통해 차량간 위치와 속도를 파악하여 차량간 충돌경보, 충돌회피, 순항제어와 같은 정보를 제공할 수 있는 운전자 보조시스템이 제공되고 있다. Frequently, a vehicle collides with a vehicle driving in front of a driver due to carelessness of a driver or a poor watch. That is, traffic accidents due to lane departure and collision with driving vehicles due to poor visibility and lack of driver's concentration in long distance driving, rainy weather, and night driving are constantly occurring. In order to prevent such a collision, a driver assistance system that can provide information such as collision warning, collision avoidance, and cruise control between vehicles by grasping the position and speed between vehicles through vehicle detection is provided.
통상적으로 전방의 차량을 검출하는 방법에는 레이더, 카메라 등을 사용한 방법이 있으며, 사각지대 또는 후방주차 시 장애물 또는 차량을 검출하는 방법에는 초음파 센서를 이용한 방법이 있다. In general, there is a method of detecting a vehicle in front of the vehicle using a radar, a camera, and the like, and a method of detecting an obstacle or a vehicle in a blind spot or rear parking is a method using an ultrasonic sensor.
그 중에서도 레이더를 이용한 방법은 다수의 레이더를 차량 전방에 부착하여 여러 방향의 차량 거리 정보를 검출하는 방법으로, 차량에 대한 정확한 위치를 알 수 있으므로 적극적인 제어를 요구하는 시스템에 응용되고 있다. 하지만, 레이더를 이용한 방법은 거리에 상관없이 사용이 가능하지만 일반적인 차량에 부착하여 상용화하기엔 비용 부담이 매우 크며 주파수 간섭 문제가 있다. Among them, the radar method is a method of detecting vehicle distance information in various directions by attaching a plurality of radars in front of a vehicle, and has been applied to a system requiring active control because the exact position of the vehicle can be known. However, the radar method can be used regardless of distance, but it is very expensive to attach to a commercial vehicle and commercialize, and there is a frequency interference problem.
그리고 초음파 센서를 이용한 방법은 차량에 부착된 초음파 센서에서 초음파를 후방으로 발사하고 후방 장애물 또는 차량으로부터 반사된 반사파를 검출함으로써 차량 거리 정보를 검출하는 방법인데, 이 방법은 근거리 영역에서만 유용하다는 한계를 가진다. 따라서, 이 방법을 이용할 경우에는 초음파 센서의 성능에 따라 10 m 이내의 근거리 영역에서만 차량 검출이 효율적으로 이루어지게 된다. In addition, the method using the ultrasonic sensor detects vehicle distance information by emitting ultrasonic waves rearward from the ultrasonic sensor attached to the vehicle and detecting rear obstacles or reflected waves reflected from the vehicle. Have Therefore, when using this method, vehicle detection can be efficiently performed only in a short range of 10 m or less depending on the performance of the ultrasonic sensor.
한편, 최근에는 카메라 모듈의 가격 하락과 영상 처리 성능의 향상으로 인해 카메라를 이용한 차량 검출 방법이 운전자 보조 시스템에 확대 응용되고 있는 실정이다. 그런데 카메라를 이용한 차량 검출 방법은 일정 거리 이상 떨어진 차량을 검출하는데 있어 효율적이지만, 자기 차량과 상대 차량 간의 거리가 가까워지게 되면 영상에서 차량 검출을 위한 특징적이 사라지거나 영상 처리량이 많아지게 되어 검출 성능이 떨어지는 문제점이 발생할 수도 있다. On the other hand, in recent years, the vehicle detection method using a camera has been widely applied to the driver assistance system due to the falling price of the camera module and the improvement of image processing performance. However, the vehicle detection method using a camera is effective in detecting a vehicle that is separated by a certain distance, but when the distance between the own vehicle and the relative vehicle gets closer, the characteristic for detecting the vehicle in the image disappears or the image throughput increases, so that the detection performance is improved. Falling problems may occur.
상기한 바와 같이 종래의 차량 검출 방법들은 차량 간의 거리에 따라 차량 검출 성능이 영향을 받아 그 검출 성능이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 보다 효율적이고 차량 검출 성능의 정확도가 높은 체계적인 차량 검출 기술이 요구된다. As described above, the conventional vehicle detection methods have a problem in that the vehicle detection performance is affected by the distance between the vehicles and the detection performance is lowered. Therefore, a systematic vehicle detection technique that is more efficient and has high accuracy of vehicle detection performance is required.
따라서, 본 발명은 근거리에서 전후방 차량의 검출 성능을 효율적으로 증대시킬 수 있도록 하는 차량 검출 방법 및 장치를 제공한다. Accordingly, the present invention provides a vehicle detection method and apparatus for efficiently increasing the detection performance of front and rear vehicles at a short distance.
상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 차량 검출 방법에 있어서, 차량에 장착된 카메라를 이용하여 대상 영역을 촬영하는 과정과, 상기 차량에 장착된 초음파 센서를 이용하여 차량 간 거리 정보를 산출하는 과정과, 상기 촬영된 영상에서 차량 후보 영역을 추출하여 검증하는 과정과, 상기 산출된 거리 정보를 상기 영상에서의 위치로 변환하는 과정과, 상기 검증된 차량 후보 영역과 상기 변환된 위치와의 차이가 일정치 이하가 되는지를 판단하는 과정과, 상기 일정치 이하가 되는 차량 후보 영역을 최종 차량 후보로 검출하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a vehicle, including: photographing a target area using a camera mounted on a vehicle; calculating distance information between vehicles using an ultrasonic sensor mounted on the vehicle; Extracting and verifying a vehicle candidate region from the captured image, converting the calculated distance information into a position in the image, and a difference between the verified vehicle candidate region and the converted position And determining whether the vehicle is less than or equal to the fixed value, and detecting the vehicle candidate area that is less than or equal to the predetermined value as the final vehicle candidate.
또한 본 발명은 차량 검출 장치에 있어서, 자기 차량에 전후방을 촬영할 수 있도록 적어도 하나 이상 전/후면에 설치되며, 대상 영역 촬영에 따른 영상을 제공하는 영상수신부와, 상기 자기 차량에 전/후면에 적어도 하나 이상 설치되며, 초음파 신호를 방사하여 다른 차량에 반사되어 되돌아오는 시간을 근거로 거리 정보를 산출하는 초음파신호 수신부와, 상기 영상수신부로부터 제공되는 영상에서 차량 후보 영역을 검출하여 검증하는 영상처리부와, 상기 초음파신호 수신부로부터의 거리 정보를 상기 영상에서의 위치로 변환하고, 상기 변환된 위치와 상기 영상에서 추출된 차량 후보 간의 위치 차이가 일정치 이하일 경우 상기 초음파신호 수신부의 거리정보를 상기 영상처리부에서의 차량 후보 영역에 융합하는 센서융합부와, 상기 센서융합부로부터 제공되는 정보를 이용하여 상기 일정치 이하가 되는 차량 후보 영역을 최종 차량 후보로 검출하는 차량 위치 검출부를 포함함을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention provides a vehicle detection device, at least one of the front and rear to be photographed in front and rear of the vehicle, the image receiving unit for providing an image according to the target region shooting, and at least on the front and rear of the vehicle At least one ultrasonic signal receiver for emitting distance information and calculating distance information based on a time reflected by another vehicle, and an image processor for detecting and verifying a vehicle candidate region from an image provided from the image receiver; And converting the distance information from the ultrasonic signal receiver into a position in the image, and when the position difference between the converted position and the vehicle candidate extracted from the image is less than or equal to a predetermined value, the distance information of the ultrasonic signal receiver from the image processor. A sensor fusion unit for fusion to a vehicle candidate region in Using the information provided is characterized in that it comprises a vehicle position detection unit that detects a vehicle candidate region in which the predetermined value or less as a final candidate vehicle.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호 들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same reference numerals wherever possible. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명은 근거리에서 전후방의 차량을 효율적으로 검출할 수 있는 기능을 구현한다. 이를 위해 본 발명은 본 발명은 차량 주위를 촬영하는 카메라 및 전후방의 장애물 또는 차량을 검출하는 초음파 센서를 구비하고, 일단 카메라를 통해 획득되는 영상을 이용하여 차량 후보를 검출한 후 초음파 센서를 통해 획득된 거리 정보를 상기 차량 후보가 검출된 영상에 융합한다. 그리고나서 상기 검출된 차량 후보에서 거리 정보에 부합되지 않은 차량 후보를 제외시킴으로써 유효한 차량 위치만을 검출할 수 있게 된다. 이렇게 함으로써 보다 차량 검출 성능의 정확도를 높일 수 있게 된다. The present invention implements a function that can efficiently detect the front and rear vehicles at close range. To this end, the present invention includes a camera for photographing the surroundings of the vehicle, and an ultrasonic sensor for detecting obstacles or vehicles in front and rear, and after detecting a vehicle candidate using an image acquired through the camera, is obtained through the ultrasonic sensor. The obtained distance information is fused to the image of which the vehicle candidate is detected. Then, by excluding vehicle candidates not matching the distance information from the detected vehicle candidates, only valid vehicle positions can be detected. This makes it possible to increase the accuracy of the vehicle detection performance more.
상기한 바와 같은 기능이 구현된 차량 검출 시스템을 설명하기 위해 도 1을 참조한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 검출 시스템의 내부 블록구성도이다. Referring to FIG. 1 to describe a vehicle detection system in which the above function is implemented. 1 is an internal block diagram of a vehicle detection system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량 검출 시스템은 센서수신부(101), 영상처리부(104), 센서융합부(105) 및 차량위치 검출부(106)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a vehicle detection system according to the present invention includes a
먼저, 센서수신부(101)는 자기 차량 주위의 차량 존재 여부를 확인하기 위한 수단으로, 본 발명에 따라 크게 영상 수신부(102) 및 초음파신호 수신부(103)로 구성된다. First, the
먼저, 영상 수신부(102)는 카메라를 뜻하며, 그 영상 수신부(102)는 도로의 차량에 대한 영상을 촬영하며 그 촬영된 영상을 영상 처리를 위해 영상처리부(104)에 제공한다. 영상수신부(102)는 자기 차량의 전후방에 각각 설치된 45°이내의 주변을 촬영하는 카메라로부터 320 ×240 크기의 영상을 획득하게 된다.First, the
초음파신호 수신부(103)는 초음파 센서인 소나 센서를 뜻하며, 초음파 범위(10m) 내에서 초음파를 방사하여 그 초음파가 초음파 센서로 되돌아오는데 걸리는 시간을 측정하도록 구성된다. 구체적으로 초음파신호 수신부(103)는 차량 주위에 다른 차량이 존재하는 경우 방사된 초음파가 다른 차량에 반사되어 그 초음파 센서에서 다시 캡처하는데 걸리는 시간을 근거로 그 다른 차량이 위치한 거리를 산출할 수 있게 된다. The
이와 같이 센서 수신부(101)를 구성하는 영상수신부(102) 및 초음파신호 수신부(103)는 도 2에 도시된 바와 같이 자기 차량에 장착될 수 있다. 도 2에서는 자기 차량의 전방 차량을 검출하기 위해 전면에 초음파 센서와 카메라가 장착되어 있는 경우를 도시하고 있다. 이때, 전방 이외의 후방 차량을 감지하기 위해서는 상기한 바와 마찬가지로 자기 차량의 후면에도 초음파 센서 및 카메라를 장착하면 된다. As such, the
영상처리부(104)는 차량을 촬영한 영상을 통해 차량 아래 부분의 그림자를 이용하여 차량을 검출한다. 구체적으로, 영상처리부(104)는 차량 아래 부분의 그림자를 이용하는 방법은 차량이 도로와 만나는 지점에서 발생하는 그림자를 이용하여 차량 후보 영역을 설정하고, 설정된 차량 후보 영역에 대한 좌우 에지성분, 차량에 폭에 대한 템플릿(templet)을 이용하여 차량을 검출하는 것이다. 검출된 차량에 대 해서는 계속적으로 안정적인 검출이 수행될 수 있도록 관심영역으로 설정되어 추적되게 된다. The
특히 본 발명의 실시 예에서는 근거리에서의 차량 검출 성능을 높이기 위해 초음파 신호의 거리가 3 ~ 10m 이내에서 차량 등의 목적물이 검출되면, 센서 융합부(105)에서는 초음파신호 수신부(103)로부터 제공되는 그 목적물까지의 실제 거리를 원근변환에 의해 영상수신부(102)에 의해 촬영된 영상에서의 위치로 변환한다. 이와 같이 자기 차량과 다른 차량 간의 거리에 따라 근거리에서는 촬영한 영상에서 초음파 센서를 통해 얻은 거리 정보를 융합하여 보다 높은 차량 검출 성능을 얻을 수 있도록 한다. 이에 따라 센서 융합부(105)에서는 초음파 센서를 통해 얻은 거리 정보를 영상의 위치로 변환시켰을 때 변환된 위치와 영상에서 추출된 차량 후보 간의 위치 차이가 일정치 이상의 오차를 가지는지를 판단한다. 만일 일정치 이상의 오차를 가질 경우에는 센서 융합부(105)에서는 초음파신호 수신부(103) 또는 영상수신부(102)의 정보 중 하나를 그 영상에서 최종 차량 위치를 검출할 때 크게 고려하지 않는다. 이와 달리 오차 범위 이내일 경우에는 센서 융합부(105)에서는 초음파신호 수신부(103)로부터 얻은 거리 정보를 영상처리부(104)에 의해 추출된 차량 후보 영역에 융합하여 차량 위치 검출부(106)에 전달하게 된다. In particular, according to an embodiment of the present invention, if an object such as a vehicle is detected within a distance of 3 to 10 m of the ultrasonic signal to increase the vehicle detection performance at a short distance, the
예를 들어, 초음파신호 수신부(103)로부터 얻은 거리 정보에 대응하는 위치에 영상에서 추출된 차량 후보 영역이 존재하지 않을 경우에는 초음파 센서가 지면에 반사되거나 외부 영향에 의해 오작동하는 것으로 간주되어 그 거리 정보에 따른 차량 검출은 무시된다. 이에 따라 차량 위치 검출부(106)에서는 센서 융합부(105) 에서 제공되는 영상을 통해서만 최종 차량 위치를 검출하게 된다. 이와 달리 영상에서는 추출된 차량 후보 영역이 존재하지만 초음파신호 수신부(103)에서 수신된 거리 정보가 없을 경우에는 영상처리 시 오류가 발생했다고 간주하여 차량 위치 검출부(106)에서는 초음파신호 수신부(103)를 통해 얻은 거리 정보로만 최종 차량 위치를 검출하게 된다.For example, when the vehicle candidate region extracted from the image does not exist at a position corresponding to the distance information obtained from the
상기한 바와 같이 본 발명에서는 초음파신호 수신부(103)가 3 ~ 10 m 이내에서 목적물을 탐지한 경우 실제거리를 영상에서의 위치로 변환하여 차량 후보를 도출하고, 영상에서의 차량의 특징점을 이용해서 검증함으로써 최종 차량 위치를 검출하는 것이다. 이에 따라 3m 이내에서는 영상을 이용한 차량 검출 성능이 저하되고 영상 처리에 따른 시간이 많이 소요되기 때문에 그 영상을 통한 차량 검출 방법은 고려하지 않고 초음파신호 수신부(103)를 통해 얻은 정보만을 이용하여 최종 차량 위치를 검출한다. As described above, in the present invention, when the
이하, 본 발명의 실시 예에 따라 근거리에서 차량 검출 성능을 증대시키기 위한 차량 검출 시스템의 동작을 도 3을 참조하여 살펴보기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 근거리에서 효율적인 차량 검출을 위한 차량 검출 시스템의 제어흐름도이다. 도 3에서 초음파 센서를 통해 얻어지는 거리 정보를 대상 차량과의 거리 정보가 아닌 장애물일 수도 있지만, 이하의 설명에서는 자기 차량과 대상 차량 간의 거리라고 가정하여 설명한다. Hereinafter, an operation of a vehicle detection system for increasing vehicle detection performance in a short range according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3. 3 is a control flowchart of a vehicle detection system for efficient vehicle detection at a short distance according to an exemplary embodiment of the present invention. Although the distance information obtained through the ultrasonic sensor in FIG. 3 may be an obstacle instead of the distance information with respect to the target vehicle, the following description assumes that the distance between the own vehicle and the target vehicle is assumed.
도 3을 참조하면, 차량 검출 시스템은 사용자에 의해 차량 검출 모드로 진입하면 200단계에서 도로 상의 차량 즉, 대상 영역을 카메라를 통해 촬영하기 시작하 며, 초음파 센서를 통해서는 차량 간 거리 정보를 산출한다. 이어, 차량 검출 시스템은 205단계에서 산출된 차량 간 거리가 초음파 센서의 감지 가능 거리 이내인지를 판단한다. 여기서, 초음파 센서의 감지 가능 거리는 초음파 센서의 유효 감지 거리를 말하며, 통상적으로 10 m 이내의 거리를 의미한다. Referring to FIG. 3, when the user enters the vehicle detection mode by the user, the vehicle detection system starts capturing a vehicle on the road, that is, a target region through a camera, in
만일 초음파 센서의 유효 감지 거리 이내가 아닐 경우 차량 검출 시스템은 207단계로 진행하여 카메라를 이용한 차량 검출을 수행한다. 일반적으로 카메라를 이용한 차량 검출 방식은 근거리인 10m 이내에서는 사각 지역이 발생할 수도 있기 때문에 이를 개선하기 위해 초음파 센서 방식을 융합시켜 사각 지역을 제거하는 것이다. 하지만 근거리를 벗어난 거리 예컨대, 10m ~ 50m 이내에서는 카메라만으로도 충분한 차량 검출 성능을 기대할 수 있으므로, 통상의 카메라를 이용한 차량 검출 방식이 사용된다. If it is not within the effective detection distance of the ultrasonic sensor, the vehicle detection system proceeds to step 207 to perform vehicle detection using a camera. In general, a vehicle detection method using a camera may eliminate blind spots by fusing an ultrasonic sensor method to improve the blind spots within a short range of 10m. However, within a distance outside the short distance, for example, within 10m to 50m, a sufficient vehicle detection performance can be expected with a camera alone, and thus a vehicle detection method using a conventional camera is used.
한편, 205단계에서 초음파 센서의 유효 감지 거리 이내일 경우 차량 검출 시스템은 210단계에서 산출된 거리가 촬영 불가능 거리 이내인지를 판단한다. 즉, 카메라를 통해 얻어지는 영상으로부터 차량을 검출하기 어려운 거리인지를 판단하는 것이며, 이는 대략 3m 이내가 해당한다. 만일 촬영 불가능 거리 이내일 경우에는 촬영된 영상에서 차량 검출이 어렵고 처리 시간이 많이 소요된다. 따라서, 촬영 불가능 거리 이내일 경우에는 차량 검출 시스템은 215단계에서 초음파 센서를 이용한 차량 검출을 수행한다. 즉, 초음파 센서를 통해 얻은 거리 정보만으로 차량 위치를 검출한다. 촬영 불가능 거리인 3m 이내에서는 영상에서 차량의 특징점을 찾기 힘들기 때문에 초음파 센서의 거리 정보만을 이용해서 차량의 종방향 거리를 추정하고, 영상에서의 좌우 에지 성분을 이용해서 정확한 횡방향 위치를 추정하게 된다. In
이와 달리 촬영 불가능 거리 이내가 아닐 경우 예컨대, 3 ~ 10m 이내의 거리일 경우 차량 검출 시스템은 220단계에서 촬영된 영상에서 차량 후보 영역을 추출한다. 여기서, 차량 후보 영역을 추출하는 과정은 하기에서 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다. 그리고나서 차량 검출 시스템은 225단계에서 예컨대, 차량의 템플릿 등 차량에 대한 사전 정보와 차량 후보 영역에 대한 좌우 에지성분을 이용하여 추출된 차량 후보 영역을 검증한다. 이어, 차량 검출 시스템은 230단계에서 검증된 차량 후보 영역과 초음파 센서로부터 얻은 정보와 융합하기 위해 초음파 센서로부터의 거리 정보를 원근변환에 의해 상기 영상에서의 위치로 변환하고, 한다. 그리고나서 차량 검출 시스템은 235단계에서 그 차량 후보 영역과 변환된 위치를 비교하여 일정치 이하인지를 판단한다. On the contrary, when the distance is not within the impossible photographing distance, for example, when the distance is within 3 to 10 m, the vehicle detection system extracts the vehicle candidate region from the image photographed in
만일 일정치 이하인 경우 차량 검출 시스템은 초음파 센서를 통해 얻은 거리 정보에 대응하는 위치에 영상에서의 차량 후보 영역이 존재한다고 판단하여 245단계에서 최종 차량 위치를 검출하게 된다. 이와 달리 일정치 이상이 되면 즉, 차량 후보 영역과 변환된 위치가 일정치 이상의 오차를 갖는 경우 차량 검출 시스템은 240단계에서 일정치 이상인 차량 후보 영역에 대해서는 그 영역을 무시하고, 초음파 센서를 통해 얻은 거리 정보만을 고려하여 최종 차량 위치를 검출하게 된다. 이때, 초음파 센서 응답이 없는 영상의 위치에서 영상에서 차량 후보 영역이 검출되는 경우에는 영상처리 오류로 간주되어 240단계에서와 같이 차량 후보 영역이 무시된다. 이와 달리 초음파 센서 응답이 존재하나 즉, 영상에서 거리 정보에 대응하는 위치에 검출된 차량 후보 영역이 없을 경우 차량 검출 시스템은 초음파 센서가 지면에 반사되거나 외부 영향에 의해 오작동하는 것으로 간주하여 그 초음파 센서에 의한 거리 정보를 무시한다. If it is less than a predetermined value, the vehicle detection system determines that the vehicle candidate region in the image exists at a position corresponding to the distance information obtained through the ultrasonic sensor, and detects the final vehicle position in
상기한 바와 같이 근거리에서 차량 위치를 검출하는 방법은 예를 들어, 초음파를 통해 얻은 차량 거리가 6m라고 볼 경우 카메라를 통해 얻은 영상에서는 원근감을 제거해야만 6m라고 동일하게 볼 수 있는 것이다. 따라서 본 발명은 원근감을 제거해서 초음파를 이용하여 얻은 차량 후보 영역들과 카메라를 이용하여 얻은 차량 후보 영역들 중 겹쳐지는 영역에 대해서는 최종 차량 위치로 추출하게 된다. 이때, 차량 검출 시스템은 그 영역들이 어느 정도 겹쳐지는지에 대해서는 초음파를 이용하여 얻은 차량 후보 영역들과 카메라를 이용하여 얻은 차량 후보 영역들 간의 위치 비교를 수행하고, 그 비교 결과가 일정치 이하가 되면 동일하게 겹쳐진다고 판단하게 된다. As described above, a method of detecting a vehicle position at a short distance may be, for example, that if the vehicle distance obtained through ultrasound is 6m, the image obtained through the camera may be viewed as 6m only by removing perspective. Therefore, in the present invention, the overlapping regions of the vehicle candidate regions obtained by using ultrasound and the vehicle candidate regions obtained by using the camera are extracted as the final vehicle position by removing perspective. At this time, the vehicle detection system performs a position comparison between the vehicle candidate regions obtained by using ultrasound and the vehicle candidate regions obtained by using a camera, and how much the regions overlap with each other. It is determined that the same overlap.
상기한 바와 같이 본 발명에서는 초음파 센서와 카메라를 이용한 차량 검출 방법에 대한 개선 방법을 제시함으로써 근거리 지역에서는 보다 월등한 차량 검출 성능을 기대할 수 있게 된다. As described above, in the present invention, by providing an improvement method for a vehicle detection method using an ultrasonic sensor and a camera, it is possible to expect superior vehicle detection performance in a near area.
이하의 설명에서는 차량 검출 과정에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 1차 차량 후보 영역을 설정하는 과정을 보여주는 화면예시도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 2차 차량 후보 영역을 설정하는 과정을 보여주는 화면예시도이다. In the following description, a vehicle detection process will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. 4 is a screen diagram illustrating a process of setting a primary vehicle candidate region according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a screen diagram illustrating a process of setting a secondary vehicle candidate region according to an embodiment of the present invention. to be.
일단 차량 검출 시스템은 차량 후보 영역을 설정하기 위해 도 4(a)에 도시된 바와 같은 전체 영상(302)에서 움직이는 차량에 대한 영역(301)과 움직임이 없는 주변 배경 영역을 분리해야 한다. 이를 위해 차량 검출 시스템은 일단 그림자 영역을 이용하여 전체 영상에서 주변 배경 영역을 제거한다. 여기서, 그림자 영역은 영상에서 도로와 차량 사이의 경계에 나타나는 영역으로, 도로상황, 차량의 형태, 우천 시 등의 기상변화 등에 크게 상관없이 나타나며 단일 영상으로부터 차량 사이의 거리를 추정하는데 필요한 차량 인식의 주요한 특징점이다. 이러한 그림자 영역은 도로 영역보다 일정 이상 어두운 명암을 가진다는 특징을 이용해서 검출될 수 있다. First, the vehicle detection system must separate the
효과적인 그림자 영역 검출을 위해 차량 검출 시스템은 전체 영상(302)에서 배경 부분을 제거하고 움직임이 있는 영역 즉, 관심영역(301)안에서 배경 부분을 제거하고 관심영역(301)안에서 히스토그램 평준화를 통해 비교적 어두운 명암을 갖고 있는 포장도로와 그림자영역의 명암차를 크게 하여 도 4(a)와 같은 정규화된 영상(302)과 도 4(b)와 같은 이진화 영상(303)을 생성한다. For effective shadow area detection, the vehicle detection system removes the background part from the
그리고나서 차량 검출 시스템은 도 4(c)의 도면부호 305에 의해 지시되는 화살표 방향으로 즉, 영상의 하단에서 상단방향으로 일정한 두께를 갖는 윈도우(window)(304)로 스캐닝(Scaning)하여 그림자 영역을 검색한다. 이때, 차량 검출 시스템은 관심영역(301) 전체에 대한 스캐닝을 하기 위해 윈도우를 하단에서 상단방향으로 이동시키면서 도면부호 306에 의해 지시되는 화살표 방향으로도 이동시킨다. 이와 같이 아래에서 위로 이동시키면서 동시에 좌에서 우로 윈도우를 이동시켜 관심영역(301)에 대해 모두 스캐닝함으로써 차량 검출 시스템은 명암이 크게 감소 하면서도 일정 이하의 어두운 명암을 갖는 영역을 도 4(c)에서와 같이 그림자영역(307)으로 검출하여 그 그림자 영역(307)을 차량 후보 영역으로 설정한다. 이와 같이 그림자 영역을 이용해서는 1차적인 차량 후보 영역이 설정된다. The vehicle detection system then scans with a
그리고나서 보다 정밀한 차량 후보 영역을 설정하기 위해 2차적으로 차량 후보 영역을 설정하는 동작을 수행한다. 이를 도 5를 참조하여 설명하면, 도 5에서는 1차로 설정된 차량 후보 영역들을 평면상의 실제 좌표로 변환한 후, 그 평면상에서 가상 차선 밖의 무리지어진 차량 후보 영역들은 제거하여 2차 차량 후보 영역을 설정하는 과정을 보여준다.Then, in order to set a more precise vehicle candidate region, an operation of setting a vehicle candidate region secondary is performed. Referring to FIG. 5, in FIG. 5, after converting the vehicle candidate regions set as primary to actual coordinates on a plane, the vehicle candidate regions outside the virtual lane on the plane are removed to set a secondary vehicle candidate region. Show the process.
도 5에 도시된 바와 같이 차량 후보 영역들은 적어도 하나 이상의 점들로 무리지어 보여지는데, 차량 후보 영역들은 가상 차선(403)에 의해 여러 무리(401, 402)로 구분된다. 이 무리들(401, 402) 중 가상 차선(403)의 관심영역 밖에 위치한 무리(402)는 제거되며, 나머지 무리(401)가 2차 차량 후보 영역으로 설정된다. 이와 같이 도 5에서는 영상에서 추출된 차량 후보 영역들을 평면상의 실제 좌표로 변환하여 처리한 결과를 예시하고 있다. 여기서, 상기 좌표 변환은 하기 수학식 1을 통해 이루어진다. As shown in FIG. 5, the vehicle candidate regions are grouped into at least one or more points, and the vehicle candidate regions are divided into
상기 수학식 1은 영상좌표와 실제 좌표 사이의 변환을 나타내는 3×3행렬로서, 영상에서 나타나는 원근효과를 없애서 영상좌표(r i ,c i )를 평면상의 3차원 실제좌표(x i , y i )로 변환한다.Equation 1 is a 3x3 matrix representing a transformation between image coordinates and actual coordinates, and the image coordinates ( r i , c i ) are reduced to three-dimensional actual coordinates ( x i , y i ) on a plane by removing the perspective effect of the image. To).
상기한 바와 같은 과정을 통해 1차로 추출된 차량 후보 영역에서 다시 수학식 1을 통해 1차 추출된 차량 후보 영역들 중에서 다시 유효하지 않은 차량 후보 영역들은 제거하여 2차로 차량 후보 영역을 생성하게 된다. In the vehicle candidate region extracted first through the above process, invalid vehicle candidate regions are again removed from the vehicle candidate regions extracted first through Equation 1 to generate the vehicle candidate region secondarily.
이하, 2차 차량 후보 영역에 대한 검증 과정을 설명하기로 한다. 차량 후보 영역에 대한 검증은 차량이 있다고 간주한 영역에 실제로 차량이 위치하는지를 판단하기 위함이다. 예를 들어, 2차 차량 후보 영역을 얻었더라도 차량이 아닌 장애물 등이 검출되는 경우도 있을 수 있기 때문에 그 차량 후보 영역에 대한 검증을 수행해야 하는 것이다. Hereinafter, a verification process for the secondary vehicle candidate region will be described. The verification of the vehicle candidate area is to determine whether the vehicle is actually located in the area where the vehicle is considered to be. For example, even if a secondary vehicle candidate region is obtained, an obstacle, etc., which is not a vehicle may be detected. Therefore, verification of the vehicle candidate region should be performed.
2차 차량 후보 영역은 차량의 사전지식으로 적용되는 대칭성과 좌우 수직에지 성분, 차량의 폭에 의해 검증된다. 2차 차량후보의 종방향 위치는 그림자 영역에 의해 설정되므로 비교적 정확하나 횡방향 위치는 부정확하기 때문에 하기 수학 식 2와 같은 에지의 대칭성을 통해서 대칭성이 우수한 영역으로 재설정된다. The secondary vehicle candidate region is verified by the symmetry, left and right vertical edge components, and the width of the vehicle, which are applied prior to the vehicle. Since the longitudinal position of the secondary vehicle candidate is set by the shadow region, it is relatively accurate, but since the lateral position is inaccurate, it is reset to the region having excellent symmetry through the symmetry of the edge as shown in Equation 2 below.
상기 수학식 2에서, s는 에지의 각도가 같거나 부호가 반대인 에지의 개수이며 n은 에지의 전체 개수이다. In Equation 2, s is the number of edges having the same angle or opposite sign, and n is the total number of edges.
상기 수학식 2를 통해 차량 후보의 대칭성을 확인하는 과정을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 차량 후보마다 대칭축과 차폭을 보여주는 예시도이다. A process of confirming symmetry of the vehicle candidates through Equation 2 will be described with reference to FIG. 6. 6 is an exemplary diagram illustrating a symmetry axis and a vehicle width for each vehicle candidate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6에서는 영상에서 차량마다 각각의 차폭(502)과 그 차량의 좌우에지의 히스토그램을 보여주고 있다. 각각의 히스토그램마다 도면부호 501에 의해 지시되는 부분에서 피크가 나타나고 있는데, 피크가 중앙에 나타나는 것은 차량이 정면방향에 위치하고 있음을 의미하는 것이며, 피크가 오른쪽에 치우쳐져 나타날 경우에는 차량이 오른쪽에 위치하고 있음을 알 수 있다. 이와 같이 좌우에지의 히스토그램과 실제 차폭(1.5 ~ 4.5m)을 통해서 차량 후보 영역들은 다시 한번 검증됨으로써 영상에서의 최종 차량 후보가 출력될 수 있게 된다. FIG. 6 shows a histogram of each
상기한 바와 같은 과정을 거쳐 최종적으로 검출된 차량 후보는 차량 추적 과정을 통해 연속된 영상에서 안정적으로 검출된다. 차량 검출 시스템은 전술한 과정을 거쳐 검출된 차량 후보를 실시간 차량 모형으로 설정하여 신뢰도를 통해서 매 프레임마다 갱신한다. 그리고나서 차량 검출 시스템은 매 프레임마다 갱신된 차량 모형을 이용해서 영상에서의 추적방법으로 잘 알려진 루카스-카나데 방법을 이용해서 추적한다. 만일 높은 신뢰도를 갖는 차량의 추적에 실패하는 경우 신뢰도에 의해 설정된 한계값을 낮춤으로써 차량을 복원한다.The vehicle candidate finally detected through the above process is stably detected in the continuous image through the vehicle tracking process. The vehicle detection system sets a vehicle candidate detected through the above-described process as a real-time vehicle model and updates it every frame through reliability. The vehicle detection system then tracks using the Lucas-Kanade method, which is well known as the tracking method in images, using updated vehicle models every frame. If tracking of a vehicle having high reliability fails, the vehicle is restored by lowering the threshold set by the reliability.
전술한 바와 같이 일반적으로 카메라를 통해 얻은 영상을 이용해서만 차량 후보를 결정하게 되면, 3~10m 거리에서는 그림자가 두껍게 형성되어 역원근변환을 이용해서 실제 차량간 거리를 추정하는데 오류를 포함하고 있을 수 있기 때문에 이를 개선하여 이 거리내에서는 초음파 방식과 카메라 방식을 융합하여 사용한다. 차량 간 거리가 3m 이내일 경우에는 초음파 방식만을 사용하여 전방의 자차선의 차량이 사각형의 최종 차량 영역 내에 유사하게 겹쳐지는 도 7(a)에 도시된 바와 같은 결과를 얻을 수 있다. 게다가 차량 간 거리가 3~10m 이내일 경우에는 센서 융합 방식을 사용함으로써 최종 차량 영역 내에 추적 차량이 정확하게 겹쳐지는 도 7(b)에 도시된 바와 같은 결과를 얻을 수 있게 된다.As described above, when a vehicle candidate is determined only by using an image obtained through a camera, a shadow is thickly formed at a distance of 3 to 10 m, and it may include an error in estimating the actual distance between vehicles using an inverse perspective transformation. Therefore, it improves this and uses ultrasonic method and camera method in this distance. When the distance between the vehicles is within 3m, a result as shown in FIG. 7 (a) may be obtained by using only the ultrasonic method, in which the vehicle in the front lane is similarly overlapped in the rectangular final vehicle area. In addition, when the distance between the vehicles is within 3 ~ 10m by using the sensor fusion method can be obtained as shown in Figure 7 (b) that the tracking vehicle is accurately overlapped in the final vehicle area.
상기한 바와 같이 본 발명은 초음파센서와 카메라의 정보를 융합하여 차량을 검출함으로써 차량 간 거리에 상관없이 전후방의 차량을 검출할 수 있게 된다. 또한 본 발명에서는 카메라가 갖는 10m이내 영역에서는 초음파 방식을 융합하여 사용함으로써 차량 검출 성능을 증대시킬 수 있게 된다. 또한 본 발명은 초음파 방식 또는 카메라 방식만을 사용했을 경우의 차량검출의 한계를 극복하고 거리 측정의 신뢰성을 높임으로써 충돌경보, 충돌회피 제어 등의 운전자 보조시스템에 응용할 수 있게 된다.As described above, the present invention is capable of detecting vehicles in front and rear regardless of the distance between vehicles by detecting the vehicle by fusion of the information of the ultrasonic sensor and the camera. In addition, in the present invention, the vehicle detection performance can be increased by fusion using an ultrasonic method within an area of 10m included in the camera. In addition, the present invention can be applied to a driver assistance system such as collision alarm, collision avoidance control by overcoming the limitation of vehicle detection when only the ultrasonic method or the camera method is used and increasing the reliability of the distance measurement.
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Legal Events
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