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KR101172954B1 - 차량등 자동제어 장치 및 방법 - Google Patents

차량등 자동제어 장치 및 방법 Download PDF

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KR101172954B1
KR101172954B1 KR1020090129961A KR20090129961A KR101172954B1 KR 101172954 B1 KR101172954 B1 KR 101172954B1 KR 1020090129961 A KR1020090129961 A KR 1020090129961A KR 20090129961 A KR20090129961 A KR 20090129961A KR 101172954 B1 KR101172954 B1 KR 101172954B1
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vehicle
brightness
illuminance
infrared
illuminometer
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박형진
고석조
이병우
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동의과학대학 산학협력단
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Abstract

야간 운행 또는 어두운 환경에서 적외선 카메라와 조도계를 이용하여 전방의 상황을 인지하여 전방 상황에 맞게 전조등의 밝기와 점등을 조정하기 위한 차량등 자동제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 전방에 사람이나 물체가 없는 경우, 사람이나 물체가 있는 경우, 같은 차선의 전방에서 주행 중인 차량이 있는 경우, 상대 차선에 차량이 있는 경우에 대하여 전조등의 밝기를 조절하는 차량등 자동제어 장치 및 방법이 개시된다. 이를 위하여, 적외선 카메라와 조도계를 이용하여 전방의 상황을 인식하여 전방에 사람이나 물체가 없는 경우에는 전조등의 밝기를 가장 밝게 조정하거나 상향등을 켜고, 전방에 사람이나 물체가 있는 경우에는 밝기를 중간 밝기로 설정하고, 같은 차선을 선행하는 차량이 있는 경우에는 전조등의 밝기를 어둡게 하거나 상향등을 끄고, 상대 차선에 차량이 마주 오고 있는 경우에는 전조등의 밝기를 어둡게 하거나 상향등을 끄는 조정을 제공함으로써, 운전자의 안전 운행을 가능하게 한다.
차량등, 전조등, 차량 제어, 디머, 적외선 카메라, 적외선 LED, 조도계

Description

차량등 자동제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTOMATICALLY CONTROLING A VEHICLE LAMP}
본 발명은 차량등 자동제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 야간 운행 또는 어두운 환경에서 적외선 카메라와 조도계를 이용하여 전방의 상황을 인지하여 전방 상황에 맞게 전조등의 밝기와 점등을 조정하기 위한 차량등 자동제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량에는 전조등, 후방등, 다양한 형태의 차량등을 구비하여, 시야확보 및 방향 전환하는데 이용하고 있다. 이중에서도 차량의 전조등은 야간 또는 어두운 환경에서 운전자의 시야를 확실하게 확보하는데 필수적인 요소이다. 그러나, 상대 차선를 주행하는 차량의 운전자에게는 직접적으로 밝은 불빛을 주게 되고, 같은 차선을 선행하는 차량의 백미러를 통하여 밝은 불빛을 조사하게 되면 상대방의 차량 운행을 방해할 수 있거나 상대방 운전자에게 불쾌감을 줄 수 있다.
이러한 차량의 전조등은 순간적으로 빛의 현혹 현상을 일으키게 하는 원인을 제공하며, 이런 현상은 운전자의 시력을 약 30% 정도 떨어뜨리게 하여 운전자의 시력을 원상으로 회복하는데 길게는 10초 정도가 소요되는 원인을 제공한다. 이 동 안에 차량 운전자는 위험한 상태에서 운전을 하게 됨으로써, 사고의 위험성이 증가된다.
이러한 단점을 보완하기 위하여 종래의 차량에는 야간 또는 어두운 환경에 따라 상향등을 점등 또는 소등이 이루어지도록 디머(dimmer) 스위치를 구비하였으나, 운전자에 의해 디머 스위치가 선택되어야 하므로, 운전자에게는 불편한 동작을 자주 수행해야 하는 번거로움과 주의를 하지 않으면 점등 또는 소등 제어를 하지 않는 경우가 빈번히 발생하는 원인을 제공한다.
이를 보완하기 위하여, 전방의 차량 진행 여부와 차간 거리에 따라서 상향 또는 하향으로 자동 조정을 하는 방법이 1997년 12월 10일자로 공개된 특 1997-074246호(발명의 명칭 : 헤드램프 조사각도 제어장치)에서 개시 되었다.
그러나, 상기 특 1997-074246호에는 차간거리 검출부, 광도 검출부, 차속 검출부로부터 입력받은 신호를 기준으로 ECU(Electronic Control Unit)에서 전조등의 릴레이와 스위치를 제어하여 전조등의 조사 각도를 제어하고 있으나, 차간거리 검출부에서 측정된 차간 거리는 오차가 있기 때문에 차량 전방의 도로 조건을 정확하게 인지하여 전조등의 조사 각도를 제어하는 것은 불가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적외선 LED를 조사한 결과로 적외선 카메라에서 전방의 영상을 수집하도록 하여, 도로의 상황을 정확하게 인지하도록 하고, 이에 조도계를 이용한 조도의 밝기를 더 추가함으로써, 보다 정확한 전조등의 밝기 및 상향등 점소등을 제어하도록 하여, 안정된 차량운행을 가능하게 하는 게끔 하는 차량등 자동제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징적 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 야간 운행시 차량 전방의 일정 거리 만큼 적외선을 조사하는 적외선 LED(110), 상기 적외선 LED(110)의 조사 결과로 전방의 차량과 물체에서 반사된 적외선 영상을 수집하는 적외선 카메라(120), 상기 적외선 카메라(120)의 적외선 정보를 해석하여 물체, 상대 차선 차량 및 같은 차선의 선행 차량 정보로 구분하는 영상 처리기(130), 전방의 차량과 물체에서 반사된 조도를 측정하는 조도계(140), 상기 영상 처리기(130) 및 조도계(140)를 제어하고, 상기 조도계(140)에서 측정된 조도를 분석하여 조도 밝기 정도를 특정하고, 상기 조도 밝기 정도에 대응하여 상기 영상 처리기(130)에서 수집된 정보를 매칭시켜 상향등의 밝기 정도와 상향등의 점소등 여부를 제어하는 차량등 제어기(150), 및 상기 차량등 제어기(150)로부터 제어 명령을 받고, 상기 제어 명령에 대응하여 전조등의 밝기와 상향등의 점소등을 조절하는 디머(160)를 포함하는 차량등 자동제어 장치가 제공된다.
여기서, 상기 차량등 자동제어 장치는 전방의 차량과 물체로 초음파를 발산하는 초음파 센서(180), 및 상기 초음파 센서(180)에 의해 발산된 초음파로 인하여 반사된 신호를 측정하여 거리 정도를 계산하는 거리 측정기(190)를 더 포함하며, 이로써, 상기 차량등 제어기(150)는, 거리 측정기(190)에서 계산된 거리 정도를 매칭된 정보에 반영하여 상향등의 밝기 정도와 상향등의 점소등을 제어하거나 후방 차량을 위한 후방등의 점소등을 보다 정확하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 다른 일 태양에 따르면, (a) 운행중인 차량에서 전방의 차량과 물체로부터 반사된 조도를 측정하는 단계, (b) 상기 (a) 단계의 조도 측정에 따라 최하의 조도에 해당될 경우 제어 가능한 적외선 LED(110), 영상처리기(130), 조도계(140), 디머(160), 거리 측정기(190), 및 전방 표시기(195)를 활성하는 단계, (c) 상기 영상처리기(130) 및 조도계(140)에서 측정된 결과를 조합하여 상향등의 밝기 정도와 상향등의 점소등 여부를 제어하기 위한 조건을 판단하는 단계, (d) 상기 (c) 단계의 조건 판단을 기초로 하여 상기 디머(160)로 제어 명령하는 단계, 및 (e) 상기 디머(160)에서 상기 제어 명령에 대응하여 전조등을 조정하는 단계를 포함하는 차량등 자동제어 방법이 제공된다.
이상에서와 같이, 본 발명은 야간 또는 터널과 같은 어두운 환경에서 적외선 카메라와 조도계를 이용하여 인식된 전방의 상황에 따라서 자동으로 전조등의 밝기 혹은 상향등의 점소등을 보다 정확하게 자동 제어함으로써 상대 차선 또는 같은 차선을 선행하는 차량의 운전자와 보행자에게 불필요한 밝은 불빛을 제공하지 않아 운전자의 안전을 확보하는 효과를 달성하게 된다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
차량등 자동제어 장치(100)의 예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량등 자동제어 장치(100)를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량등 자동제어 장치(100)는 적외선 LED(110), 적외선 카메라(120), 영상 처리기(130), 조도계(140), 차량등 제어기(150), 디머(160), 전조등(170), 초음파 센서(180), 거리 측정기(190), 및 전방 표시기(195) 등을 포함하여 이루어진다.
각 구성요소에 대하여 설명하면, 먼저 본 발명의 적외선 LED(110)는 야간 운행시 운행중인 차량의 전방으로 적외선 조사하게 되는데, 차량 전방의 일정 거리 만큼 적외선을 조사하는 역할을 하며, 본 발명의 적외선 카메라(120)는 적외선 LED(110)의 조사 결과로 이후에 설명될 차량등 제어기(150)의 제어에 따라 전방의 차량과 물체에서 반사된 적외선 영상을 수집하는 역할을 한다. 여기서 설명되거나 이후에 설명되는 '물체'라는 의미는 움직임을 갖는 사물, 예컨대, 동물을 비롯한 사람 등을 포함하는 넓은 개념으로 이해되어야 한다.
본 발명의 영상 처리기(130)는 적외선 카메라(120)에서 수집된 적외선 정보를 제공받아 디지털 신호 처리를 하며, 이 와중에 적외선 정보를 해석하여 물체, 상대 차선 차량 및 같은 차선의 선행 차량 정보로 구분하는 역할을 하게 된다. 본 발명의 조도계(140)는 전방의 차량과 물체에서 반사된 조도를 측정하는 역할을 한다.
본 발명의 차량등 제어기(150)는 영상 처리기(130), 조도계(140)와, 이후에 설명될 거리 측정기(190) 및 전방 표시기(195) 등을 제어하는 역할을 하며, 동시에 조도계(140)에서 측정된 조도를 분석하여 조도 밝기 정도를 특정하고, 상기 조도 밝기 정도에 대응하여 영상 처리기(130)에서 수집된 정보를 매칭시켜, 하향등과 더불어 전조등에 포함되는 상향등의 밝기 정도와 상향등의 점소등 여부를 제어하는 조건을 판단하는 역할도 하게 된다.
여기서, 조도 밝기 정도에 따라 영상 처리기(130)의 정보와 매칭시키는 관계는 이후의 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 한편, 조도 밝기 정도를 특정하는 조도 분석은 조도계(140)에서 수행될 수도 있으며, 이에따라, 본 발명의 차량등 제어기(150)는 그 조도 분석한 결과를 조도계(140)에서 제공받아 영상 처리기(130)에서 수집된 정보와 매칭시키는 역할만을 할 수도 있다.
본 발명의 디머(160)는 차량등 제어기(150)로부터 조건 판단에 따른 제어 명령을 받고, 제어 명령에 대응하여 전조등(170)의 밝기와 상향등의 점소등을 정확히 조절하는 역할을 하고, 초음파 센서(180)는 전방의 차량과 물체로 초음파를 발산하는 역할을 하며, 거리 측정기(190)는 초음파 센서(180)에 의해 발산된 초음파로 인하여 반사된 신호를 측정하여 거리 정도를 계산하는 역할을 하게 된다.
이로써, 본 발명의 차량등 제어기(150)는 거리 측정기(190)에서 계산된 거리 정도를 조도계(140)와 영상 처리기(130)를 이용하여 매칭한 정보 결과에 더 반영하여 상향등의 밝기 정도와 상향등의 점소등을 더욱 정밀하게 제어할 수 있으며, 아울러, 후방 차량을 위한 후방등의 점소등 제어에 이용할 수 도 있다. 즉, 본 차량등 자동제어 장치(100)를 장착한 운전자가 전방의 차량 또는 물체의 거리에 따라 어두운 상황에서도 속도를 줄여야 하므로, 이를 뒤따라오는 후방 차량에 후방등의 경고로 알려줌으로써, 운전자의 안정성을 더욱 높일 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 전방 표시기(195)는 영상 처리기(130), 조도계(140) 및 거리 측정기(190)를 이용한 차량등 제어기(150)의 제어 결과에 따라 그에 상응하는 내용을 표시하여 주고, 음성(196)으로 알려주는 역할을 한다. 예컨대, 전조등이 밝기가 최고, 중간 정도, 하위 정도와 같은 레벨을 표시하여 주고, 이를 음성으로 알려줄 수 있다.
차량등 제어기(150)의 구성 예
도 2는 본 발명의 차량등 제어기(150)의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량등 제어기(150)는 정보 수집모듈(151), 정보 비교모듈(152), 디머 명령모듈(153) 및 결과 표시모듈(154)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 정보 수집모듈(151)에 대하여 설명하면, 본 발명의 정보 수집모듈(151)은 조도계(140)로부터 측정된 조도 정보를 수집하고, 영상 처리기(130)로부터 물체, 상대 차선 차량 및 같은 차선의 선행 차량 정보를 포함하는 영상 정보를 수집하는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명의 정보 비교모듈(152)은 정보 수집모듈(151)에서 수집한 조도 정보와 영상 정보를 가지고, 조도의 밝기 정도, 예컨대 조도 밝기가 최저 레벨이면, 전방에 사람이 검출된 것으로 인식하고, 중간 레벨이면, 같은 차선의 차량 이 검출된 것으로 인식하며, 최고 레벨이면, 마주하여 오는 다른 차선의 차량이 검출된 것으로 인식함으로써, 상향등의 밝기 정도와 상향등의 점소등 여부 정도를 판단하게 되는 것이다.
마지막으로, 본 발명의 디머 명령모듈(153)은 조도 정보와 영상 정보에 의한 조건을 판담함에 따라 이에 대응한 제어 명령을 발생시켜 디머(160)로 전송하며, 결과 표시모듈(154)은 판단 결과 내용에 대한 제어 명령을 발생시켜 전방 표시기(195)로 전송하는 역할을 하게 된다.
차량 자동제어 방법(S200)의 예
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량등 자동제어 방법(S200)을 예시적으로 나타낸 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량등 자동제어 방법(S200)은 (a) 운행중인 차량에서 전방의 차량과 물체로부터 반사된 조도를 측정하는 단계(S210), (b) 상기 (a) 단계의 조도 측정에 따라 최하의 조도에 해당될 경우 제어 가능한 적외선 LED(110), 영상처리기(130), 조도계(140), 디머(160), 거리 측정기(190), 및 전방 표시기(195)를 활성하는 단계(S220), (c) 상기 영상처리기(130) 및 조도계(140)에서 측정된 결과를 조합하여 상향등의 밝기 정도와 상향등의 점소등 여부를 제어하기 위한 조건을 판단하는 단계(S230), (d) 상기 (c) 단계의 조건 판단을 기초로 하여 상기 디머(160)로 제어 명령하는 단계(S240), 및 (e) 상기 디머(160)에서 상기 제어 명령에 대응하여 전조등을 조정하는 단계(S250)를 포함하여 이루어지며, 보다 구체적인 동작 절차에 대한 일례는 다음과 같다.
야간 또는 어두운 터널로 차량이 진입하게 되면 조도계(140)에서 측정된 조도는 낮은 값을 갖게 된다. 조도가 낮아지면, 자동으로 전조등 제어를 위한 구성요소들(적외선 LED(110), 적외선 카메라(120), 영상 처리기(130), 차량등 제어기(150), 디머(160) 및 거리 측정기(190) 등)이 활성화 된다. 즉, 적외선 LED(110)가 켜지고 적외선 카메라(120)도 작동하게 된다. 적외선 카메라(120)로 입력된 영상으로부터 영상처리기(130)가 전방에 차량 또는 특정한 물체(사람, 동물)가 있는지를 인식처리를 한다.
전방에 차량 또는 특정한 물체가 검출되지 않는 경우에는, 차량등 제어기(150)가 전조등의 밝기를 최고 레벨로 조정하고, 상향등을 켜도록 디머에 제어 명령 신호를 전송한다.
전방에 특정 물체가 검출되고 조도가 최저인 경우에는, 전방에 보행자가 있는 것으로 간주하여, 전조등의 밝기를 중간 레벨로 조정하고 보행자를 위하여 상향등을 끈다. 전방에 특정 물체가 검출되고 조도가 높을 경우에는, 상대 차선에 차량이 있는 것으로 판단하고, 전조등의 밝기를 최저 밝기로 조정하고 상향등을 끈다. 전방에 특정한 물체가 검출되고 조도가 중간 정도의 밝기인 경우에는, 같은 차선의 차량이 있는 것으로 판단하고, 전조등의 밝기를 최저로 조정하고, 상향등을 끈다.
이상의 실시예에서와 같이, 차량등 제어방법은 전방의 차량 또는 물체에 따라 전조등의 밝기 및 상향등 조정을 운전자의 도움없이 자동으로 이루어지게 함으로써, 운전자의 운행 안정성을 높이는 계기를 마련하게 되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량등 자동제어 장치(100)를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 차량등 제어기(150)의 구성을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량등 자동제어 방법(S200)을 예시적으로 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 차량등 자동제어 장치 110 : 적외선 LED
120 : 적외선 카메라 130 : 영상 처리기
140 : 조도계 150 : 차량등 제어기
160 : 디머 170 : 전조등
180 : 초음파 센서 190 : 거리 측정기
195 : 전방 표시기

Claims (5)

  1. 야간 운행시 차량 전방의 일정 거리 만큼 적외선을 조사하는 적외선 LED(110),
    상기 적외선 LED(110)의 조사 결과로 전방의 차량과 물체에서 반사된 적외선 영상을 수집하는 적외선 카메라(120),
    상기 적외선 카메라(120)의 적외선 정보를 해석하여 물체, 상대 차선 차량 및 같은 차선의 선행 차량 정보로 구분하는 영상 처리기(130),
    전방의 차량과 물체에서 반사된 조도를 측정하는 조도계(140),
    상기 영상 처리기(130) 및 조도계(140)를 제어하고, 상기 조도계(140)에서 측정된 조도를 분석하여 조도 밝기 정도를 특정하고, 상기 조도 밝기 정도에 대응하여 상기 영상 처리기(130)에서 수집된 정보를 매칭시켜 상향등의 밝기 정도와 상향등의 점소등 여부를 제어하는 차량등 제어기(150), 및
    상기 차량등 제어기(150)로부터 제어 명령을 받고, 상기 제어 명령에 대응하여 전조등의 밝기와 상향등의 점소등을 조절하는 디머(160)
    를 포함하는 차량등 자동제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    전방의 차량과 물체로 초음파를 발산하는 초음파 센서(180), 및
    상기 초음파 센서(180)에 의해 발산된 초음파로 인하여 반사된 신호를 측정 하여 거리 정도를 계산하는 거리 측정기(190)
    를 더 포함하는 것인 차량등 자동제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차량등 제어기(150)는,
    상기 거리 측정기(190)를 더 제어하고, 상기 거리 측정기(190)에서 계산된 거리 정도를 매칭된 정보에 반영하여 상향등의 밝기 정도와 상향등의 점소등을 제어하거나 후방 차량을 위한 후방등의 점소등 제어에 이용하는 것인 차량등 자동제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차량등 제어기(150)는,
    상기 영상 처리기(130), 조도계(140) 및 거리 측정기(190)의 제어 결과에 따라 상응하는 내용을 전방 표시기(195)를 통하여 음성으로 알려주게 하는 것인 차량등 자동제어 장치.
  5. (a) 운행중인 차량에서 전방의 차량과 물체로부터 반사된 조도를 측정하는 단계,
    (b) 상기 (a) 단계의 조도 측정에 따라 최하의 조도에 해당될 경우 제어 가능한 적외선 LED(110), 영상처리기(130), 조도계(140), 디머(160), 거리 측정기(190), 및 전방 표시기(195)를 활성하는 단계,
    (c) 상기 영상처리기(130) 및 조도계(140)에서 측정된 결과를 조합하여 상향등의 밝기 정도와 상향등의 점소등 여부를 제어하기 위한 조건을 판단하는 단계,
    (d) 상기 (c) 단계의 조건 판단을 기초로 하여 상기 디머(160)로 제어 명령하는 단계, 및
    (e) 상기 디머(160)에서 상기 제어 명령에 대응하여 전조등을 조정하는 단계
    를 포함하는 차량등 자동제어 방법.
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