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KR101996417B1 - 자세 정보 기반 보행자 탐지 및 보행자 충돌 방지 장치 및 방법 - Google Patents

자세 정보 기반 보행자 탐지 및 보행자 충돌 방지 장치 및 방법 Download PDF

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KR101996417B1
KR101996417B1 KR1020160184296A KR20160184296A KR101996417B1 KR 101996417 B1 KR101996417 B1 KR 101996417B1 KR 1020160184296 A KR1020160184296 A KR 1020160184296A KR 20160184296 A KR20160184296 A KR 20160184296A KR 101996417 B1 KR101996417 B1 KR 101996417B1
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KR
South Korea
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pedestrian
pdcms
automobile
vehicle
unit
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김윤수
박승욱
이민병
정호철
정인용
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Priority to CN201711279858.6A priority patent/CN108263324B/zh
Priority to US15/833,409 priority patent/US11167736B2/en
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Abstract

본 발명은 자동차의 주행차선 상 보행자의 존재, 보행자의 자동차에 대한 거리 및 상대 속도를 감지하는 전방 감지 센서, 자동차의 속도를 감지하는 차량 센서, 전방 감지 센서와 차량 센서에서 감지한 정보를 기반으로 PDCMS(Pedestrian Detection and Collision Mitigation System) 기능을 작동하는 전자 제어 유닛, 및 전자 제어 유닛의 제어에 의하여 운전자에게 자동차와 보행자의 충돌을 알리도록 작동하는 경보부를 포함하고, 전방 감지 센서는, 자동차 전방의 이미지를 획득하는 이미지 입력부, 이미지 내 물체의 크기에 대응하는 관심영역(ROI: Region Of Interest)를 설정하는 ROI 설정부, 설정된 ROI에서 물체의 동작에 기반하여 보행자 후보를 추출하는 후보 추출부, 및 데이터 베이스를 포함하고, 추출된 보행자 후보를 데이터 베이스 내 표본 보행자의 자세와 비교하여 보행자에 해당하는지 식별하는 보행자 판단부를 포함하며, PDCMS 기능은 경보부의 작동, 및 운전자의 브레이크 작동 여부와 관계없는 브레이크의 작동 활성화를 포함하는 자동차의 PDCMS 작동 장치를 제공한다.

Description

자세 정보 기반 보행자 탐지 및 보행자 충돌 방지 장치 및 방법 {POSTURE INFORMATION BASED PEDESTRIAN DETECTION AND PEDESTRIAN COLLISION PREVENTION APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 보행자 탐지 및 보행자 충돌 방지 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 자동차 전방의 이미지를 분석하여 보행자를 인식하고, 사고 발생 가능성이 큰 경우 PDCMS 기능을 작동시켜 보행자를 보호하는 자동차의 PDCMS 작동 장치 및 작동 방법에 관한 것이다.
최근 운전자의 운전을 돕기 위하여 첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems)이 개발 되고 있다. ADAS는 복수의 하부 기술 분류를 갖고 있으며, 이 중에 PDCMS(Pedestrian Detection and Collision Mitigation System)가 포함된다.
PDCMS는 자동차와 보행자의 충돌이 예상되는 경우 운전자에게 보행자 충돌을 경고하고 자동으로 비상 브레이크를 활성화하는 기술이다.
보행자가 관련된 교통사고의 치사율 및 부상율은 매우 높아서 많은 생명의 손실로 이어진다. PDCMS 시스템은 피할 수 없는 보행자 충돌에 대하여 자동차 속도를 낮추는데 도움을 줌으로써 보행자의 충격을 완화하고 치사율 및 부상율을 줄일 수 있다.
따라서, PDCMS의 구체적인 적용을 위한 기술 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 PDCMS 기능을 정확하게 작동함으로써 보행자를 보다 안전하게 보호하는 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
구체적으로, 자동차 전방의 이미지 내 보행자의 자세 정보에 기초하여 보행자의 존재, 자동차와 보행자의 거리 및 상대속도를 보다 높은 정확도로 측정할 수 있는 전방 감지 센서를 포함하는 PDCMS 작동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 PDCMS 작동 장치는 자동차의 주행차선 상 보행자의 존재, 보행자의 자동차에 대한 거리 및 상대 속도를 감지하는 전방 감지 센서, 자동차의 속도를 감지하는 차량 센서, 전방 감지 센서와 차량 센서에서 감지한 정보를 기반으로 PDCMS(Pedestrian Detection and Collision Mitigation System) 기능을 작동하는 전자 제어 유닛, 및 전자 제어 유닛의 제어에 의하여 운전자에게 자동차와 보행자의 충돌을 알리도록 작동하는 경보부를 포함하고, 전방 감지 센서는, 자동차 전방의 이미지를 획득하는 이미지 입력부, 이미지 내 물체의 크기에 대응하는 관심영역(ROI: Region Of Interest)를 설정하는 ROI 설정부, 설정된 ROI에서 물체의 동작에 기반하여 보행자 후보를 추출하는 후보 추출부, 및 데이터 베이스를 포함하고, 추출된 보행자 후보를 데이터 베이스 내 표본 보행자의 자세와 비교하여 보행자에 해당하는지 식별하는 보행자 판단부를 포함하며, PDCMS 기능은 경보부의 작동, 및 운전자의 브레이크 작동 여부와 관계없는 브레이크의 작동 활성화를 포함한다.
바람직하게, 보행자 판단부는 데이터 베이스는 표본 보행자의 자세로서 표본 보행자의 전면부, 후면부, 좌측부, 우측부, 좌측 상반신 또는 우측 상반신 중 적어도 하나에 관련된 정보를 저장한다.
바람직하게, 보행자 판단부는 추출된 보행자 후보를 데이터 베이스 내 표본 보행자의 전면부, 후면부, 좌측부, 우측부, 좌측 상반신 또는 우측 상반신과 케스케이드 방식으로 비교한다.
바람직하게, 전방 감지 센서는, 보행자 판단부에 의하여 식별된 보행자를 추적하는 보행자 추적부를 더 포함한다.
바람직하게, 보행자 추적부는, 설정된 ROI 내 보행자의 특징점의 수에 기반하여 보행자를 추적한다.
바람직하게, 전자 제어 유닛은, 브레이크의 작동 활성화를 브레이크의 작동 활성화 시점부터 자동차와 보행자의 충돌 시점까지 자동차의 속도를 최소한 소정의 속도 이상 감소시키도록 수행한다.
바람직하게, 전자 제어 유닛은, 브레이크의 작동 활성화를 시작한 뒤에도 운전자에 의하여 가능한 최대치의 감속을 위한 브레이크 작동을 허용한다.
바람직하게, 전자 제어 유닛은, 경보부를 제어하여 PDCMS 기능이 이용가능한(Available) 상태임을 운전자에 알린다.
바람직하게, 경보부는, 자동차와 보행자의 충돌을 시각적으로 알리는 디스플레이부 또는 자동차와 보행자의 충돌을 청각적으로 알리는 스피커부를 포함한다.
바람직하게, PDCMS 기능은 후방 브레이크 램프 작동을 더 포함한다.
바람직하게, PDCMS 기능은 차체 자세 제어 장치(ESC: Electrical Stability Control) 작동을 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 PDCMS 작동 방법은 자동차 전방의 이미지를 획득하는 단계, 이미지 내 물체의 크기에 대응하는 관심영역(ROI: Region Of Interest)를 설정하는 단계, 설정된 ROI에서 물체의 동작에 기반하여 보행자 후보를 추출하는 단계, 데이터 베이스를 포함하고, 추출된 보행자 후보를 데이터 베이스 내 표본 보행자의 자세와 비교하여 자동차의 주행차선 상 보행자에 해당하는지 식별하는 단계, 보행자의 자동차에 대한 거리 및 상대 속도를 포함하는 보행자 정보를 감지하는 단계, 자동차의 속도를 포함하는 자동차 정보를 감지하는 단계, 보행자 정보 및 자동차 정보를 기반으로 PDCMS(Pedestrian Detection and Collision Mitigation System) 기능을 작동하는 단계를 포함하며, PDCMS 기능은 운전자에게 자동차와 보행자의 충돌을 알리도록 작동하는 경보부의 작동, 및 운전자의 브레이크 조작 여부에 관계없는 브레이크의 작동 활성화를 포함한다.
본 발명에 따른 자동차의 PDCMS 작동 장치는 자동차 전방의 이미지 내 보행자의 자세 정보에 기초하여 보행자를 정확하게 판단할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 PDCMS 작동 장치는 보행자를 보다 정확하게 감지함으로써 보행자를 효율적으로 보호할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 PDCMS의 개략적인 개념을 나타낸다.
도 2는 자동차에 따른 PDCMS 상태 변화를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 PDCMS 작동 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전방 감지 센서의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 ROI 설정을 나타내는 예시도이다.
도 6은 보행자 이동 속도의 개념을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 PDCMS 기능을 작동시키기 위한 매핑 테이블의 일례를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 PDCMS 기능 작동 방법의 일실시예의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 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 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제 1, 제 2 및 제 3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제 1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제 2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90도 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 PDCMS의 개략적인 개념을 나타낸다.
PDCMS는 자동차와 보행자의 충돌이 예상되는 경우 운전자에게 보행자 충돌을 경고하고 자동으로 비상 브레이크를 활성화하는 기술이다.
도 1을 참조하면, PDCMS는 보행자의 동작 판단과 자동차의 동작 판단으로부터 동작 여부가 결정된다. PDCMS의 동작이 결정되면, PDCMS 기능은 운전자에 대한 경고 및 자동차 제어 활성화로써 이루어진다.
시스템 설계자는 자동차와 보행자의 충돌 위험시 PDCMS 기능 단독으로 동작하도록 설계하거나, 또는 PDCMS 기능과 기타 운전 보조 시스템의 조합으로 동작하도록 설계할 수 있다.
도 2는 자동차에 따른 PDCMS 상태 변화를 나타내는 블록도이다.
PDCMS 끔 상태에서는 자동차의 동작에 대한 어떠한 조치도 취해지지 않는다. PDCMS 끔 상태는 자동차의 시동을 끄는 경우에 이루어진다.
PDCMS 비활성화 상태에서 PDCMS 작동 장치는 자동차의 속도를 모니터링하며, PDCMS를 활성화하기에 적절한 상태인지 여부를 결정한다. PDCMS 비활성화 상태는 PDCMS 끔 상태에서 시동을 킴으로써 이루어진다. 또한, PDCMS 비활성화 상태는 PDCMS 활성화 상태로부터 자동차가 활성화 조건 외의 상태가 되는 경우에도 이루어진다. 예를 들어, 자동차의 속도가 소정의 Vmin 이하로 떨어지는 경우 PDCMS 비활성화 상태가 이루어진다.
PDCMS 활성화 상태는 자동차의 속도가 소정의 Vmin 이상이고 소정의 Vmax 이하인 경우에 이루어진다. PDCMS 활성화 상태에서 PDCMS 기능을 작동할지 여부를 판단하기 위하여 보행자의 동작 및 자동차의 동작을 모니터링 한다. PDCMS 작동 장치는 PDCMS 기능을 작동해야 한다는 판단을 한 경우 PDCMS 기능을 시작한다. PDCMS 기능은 운전자에 대한 충돌 경고, 비상 브레이크의 작동, 또는 선택적으로 운전자에 의한 제동 조치를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 PDCMS 작동 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 PDCMS 작동 장치(100)는 전방 감지 센서(200), 차량 센서(300), 전자 제어 유닛(400) 및 경보부(500)를 포함한다.
전방 감지 센서(200)는 카메라를 통해 획득한 자동차 전방의 이미지에 관심영역(ROI: Region Of Interest)를 설정하는 방식으로 보행자를 정확하게 인식할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 의한 전방 감지 센서(200)의 ROI 설정을 통한 보행자 판단 방법은 도 4를 참조하여 자세히 후술한다. 전방 감지 센서(200)는 자동차 전방에서 감지된 장애물의 특성을 추출하여 물체를 식별하고, 보행자뿐만 아니라 도로변에 존재하는 자동차 등 다양한 물체를 검출할 수 있다. 전방 감지 센서(200)는 보행자의 전체적인 모습뿐만 아니라 보행자를 구성하는 부분들도 감지하여, 도로변에 존재하는 자동차 등 다양한 물체에 가려진 보행자의 일부만 보여도 보행자를 감지할 수 있다. 또한, 전방 감지 센서(200)는 자동차 전방의 물체가 보행자로 판단되는 경우 보행자의 자동차에 대한 거리 및 상대 속도를 감지할 수 있다. 전방 감지 센서(200)는 감지한 보행자의 정보를 전자 제어 유닛(400)으로 전송한다.
차량 센서(300)는 자동차 엔진으로부터 자동차 바퀴의 회전수를 측정하고, 미리 알고 있는 바퀴의 원주와 측정된 회전수와 시간으로부터 자동차의 주행속도를 계산한다. 나아가, 차량 센서(300)는 레인센서, 온도센서 또는 조도센서 등을 포함함으로써 자동차 주행 환경에 관한 정보를 감지할 수도 있다. 차량 센서(300)는 상기 감지한 자동차 주행 상태 및 주행 환경에 관한 정보를 전자 제어 유닛(400)으로 전송한다.
전자 제어 유닛(400)은 전방 감지 센서(200) 및 차량 센서(300)로부터 수신한 정보를 바탕으로 자동차의 PDCMS 기능을 작동할지 여부를 판단한다. 구체적으로, 전자 제어 유닛(400)은 보행자의 상태 및 자동차의 상태를 종합하여 PDCMS 기능을 작동할 수 있는 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 즉, 전자 제어 유닛(400)은 장애물이 보행자인 것으로 판단된 경우, 보행자의 현재 위치, 자동차의 현재 위치, 자동차의 속도정보를 이용하여 자동차와 보행자의 충돌 위험성을 판단한다. 예를 들어, 보행자와 자동차의 거리가 일정 거리 미만이고, 보행자 움직임 방향과 자동차의 움직임 방향이 동일한 경우 충돌 위험성이 높기에 PDCMS 기능을 작동할 수 있는 조건을 만족한다고 판단하고, 보행자와 자동차의 거리가 일정 거리 미만이나, 보행자 움직임 방향과 자동차의 움직임 방향이 다른 경우에는 충돌 위험성이 낮기에 PDCMS 기능을 작동할 수 있는 조건을 만족하지 않는 것으로 판단한다.
바람직하게, 전자 제어 유닛(400)은 매핑 테이블에 기반하여 PDCMS 기능을 작동할 수 있는 조건의 만족 여부를 판단한다. 매핑 테이블에 관하여는 도 7을 참조하여 후술한다.
전자 제어 유닛(400)은 보행자의 상태 및 자동차의 상태가 PDCMS 기능을 시작할 수 있는 조건이 만족하였다고 판단한 경우, 자동차의 PDCMS 기능을 작동한다. PDCMS 기능은 경보부(500)를 작동하여 운전자에게 자동차와 보행자의 충돌을 경고하거나, 또는 운전자의 조작 없이 브레이크를 작동하는 것을 포함한다.
운전자에게 자동차와 보행자의 충돌을 경고하는 것은 경보부(500)의 작동을 통하여 이루어진다. 경보부(500)는 전자 제어 유닛(400)의 제어에 의하여 작동한다. 경보부(500)는 디스플레이부 또는 스피커부를 포함할 수 있다. 경보부(500)에 포함된 디스플레이부는 헤드업 디스플레이, 네비게이션 디스플레이 등을 통한 시각적 경고를 운전자에게 할 수 있다. 경보부(500)에 포함된 스피커부는 오디오를 통한 청각적 경고를 운전자에게 할 수 있다. 경보부(500)가 수행하는 경고의 내용은 자동차의 주행차로 상 전방에 장애물이 존재하므로 자동차와 보행자의 잠재적 충돌 위험이 있다는 것이다.
운전자의 브레이크 조작 여부에 관계없이 브레이크 작동 활성화하는 것은 운전자의 조작 없이 전자 제어 유닛(400)의 제어만으로 이루어진다. 브레이크 작동 활성화는 보행자 충돌이 임박함을 발견하였을 경우 자동차와 보행자의 상대속도를 자동적으로 줄이기 위한 것이다.
브레이크 작동 활성화는 브레이크 작동 활성화 시점부터 자동차와 보행자간 충돌이 발생하는 시점까지 자동차의 속도를 최소한 소정의 속도 이상 줄일 수 있도록 수행된다. 바람직하게, 상기 소정의 속도는 20km/h가 될 수 있다.
또한, 브레이크 작동 활성화를 시작한 후 운전자가 수동으로 브레이크를 조작하여 가능한 최대한의 감속을 수행할 수 있다. 즉, 운전자가 수동으로 자동차의 속도가 상기 소정의 속도보다 많이 줄도록 할 수도 있다. 예를 들어, 운전자는 자동차의 속도가 상기 소정의 속도인 20km/h 이상으로 최대한의 감속이 이루어지도록 수동으로 브레이크를 작동할 수 있다.
추가적으로 전자 제어 유닛(400)은 PDCMS 기능이 이용가능한(Available) 상태임을 운전자에게 알릴 수 있다. 구체적으로, 전자 제어 유닛(400)은 경보부(500)를 제어하여 경보부(500)의 디스플레이부 또는 스피커부를 통해 운전자에게 PDCMS 기능이 이용가능한 상태임을 알릴 수 있다.
추가적으로 PDCMS 기능은 브레이크 램프 작동을 제어함으로써 뒤에 따라오는 자동차에 대한 잠재적 충돌 위험을 방지할 수 있다.
추가적으로 PDCMS 기능은 차체 자세 제어 장치(ESC: Electrical Stability Control) 작동을 더 포함할 수 있다. 차체 자세 제어 장치는 자동차의 오버스티어 (주행 중 자동차가 도로의 회전반경보다 안쪽으로 들어오는 경우) 또는 언더스티어 (주행 중 자동차가 도로의 회전반경보다 바깥쪽으로 이탈하는 경우) 등의 위급상황 발생시 자동차가 스스로 브레이크 조작에 개입하여 운전자의 위급상황을 벗어나게 도와주는 장치이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전방 감지 센서의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전방 감지 센서(200)는 이미지 입력부(210), 관심영역(ROI: Region Of Interest) 설정부(220), 후보 추출부(230), 보행자 판단부(240) 및 보행자 추적부(250)을 포함한다.
전방 감지 센서(200)를 구성하는 각각의 부는 전자 제어 유닛(400)에 의하여 제어될 수 있다.
이미지 입력부(210)는 자동차의 전방을 촬영하는 카메라에 의해 취득된 이미지를 수신한다. ROI 설정부(220)는 이미지 입력부(210)를 통해 수신된 자동차의 정면 이미지에서 물체의 크기에 상응하는 ROI를 설정한다. 즉, ROI 설정부(220)는 이미지의 크기, 카메라의 설치 환경 정보, 카메라의 사양 및 보행자의 실제 크기를 이용하여 이미지 중의 보행자 영역의 바닥 위치를 결정한다. 따라서, 보행자가 픽셀 수에 기초하여 식별될 수 있기 때문에, 보행자 영역의 바닥위치로부터 보행자의 최소 및 최대 크기가 ROI 설정부(220)에 의하여 적절한 ROI로 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 ROI 설정을 나타내는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 전방 감지 센서(200)의 설치 환경 정보는 다음의 수학식 1과 같이 나타날 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016129789973-pat00001
상기 수학식 1에서 각각의 부호가 의미하는 바는 다음과 같다.
Figure 112016129789973-pat00002
: 이미지에서 보행자 영역의 바닥 위치
Figure 112016129789973-pat00003
: 이미지에서 보행자 영역의 크기(높이)
Figure 112016129789973-pat00004
: 보행자가 점유하는 수직 방향의 각도
Figure 112016129789973-pat00005
: 입력 이미지의 크기(높이)
Figure 112016129789973-pat00006
: 보행자 머리 끝까지의 각도
Figure 112016129789973-pat00007
: 보행자 발끝까지의 각도
Figure 112016129789973-pat00008
: 보행자의 크기(높이)
Figure 112016129789973-pat00009
: 보행자까지의 거리
Figure 112016129789973-pat00010
: 카메라가 설치된 높이
Figure 112016129789973-pat00011
: 카메라의 수직 방향의 각도
Figure 112016129789973-pat00012
: 이미지의 시작점에 대응하는 실제 위치까지의 각도
Figure 112016129789973-pat00013
: 이미지의 시작점에 대응하는 실제 위치까지의 거리
후보 추출부(230)는 ROI 설정부(220)에 의하여 설정된 ROI를 갖는 물체의 동작에 기반하여 보행자 후보를 추출한다.
보행자 판단부(240)는 후보 추출부(230)에서 추출된 보행자 후보를 보행자 특징 데이터 베이스 내 표본 보행자의 자세와 비교하여 보행자를 식별한다.
도시되지는 않았지만, 보행자 판단부(240)는 표본 보행자의 자세로서 표본 보행자의 전면부, 후면부, 좌측부, 우측부, 좌측 상반신 또는 우측 상반신에 관련된 정보를 저장하는 데이터 베이스를 포함한다.
따라서, 보행자 판단부(240)는 후보 추출부(230)에 의하여 추출된 보행자 후보의 특징과 상기 데이터 베이스에 저장된 표본 보행자의 자세를 순차적으로, 예를 들어 케스케이드(cascade) 방식으로 비교하여 보행자 후보가 보행자에 해당하는지 판단한다.
예를 들어, 보행자 후보의 특징과 비교하는 데이터 베이스 내 표본 보행자의 자세는, 표본 보행자의 전면부, 후면부, 좌측부, 우측부, 좌측 상반신, 우측 상반신의 순서로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 반드시 상기 순서에 한정되는 것은 아니다.
보행자 추적부(250)는 보행자 판단부(240)에 의하여 식별된 보행자를 추적할 수 있다. 예를 들어, 보행자 추적부(250)는 ROI 내 보행자가 갖는 특징점의 수에 기초하여 보행자를 추적한다. 보행자 추적부(250)의 추적에 의하여 전방 감지 센서(200)는 보행자의 시선정보, 보행자의 자동차에 대한 거리 및 상대 속도를 감지할 수 있다.
도 6은 보행자 이동 속도의 개념을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 전방 감지 센서(200)는 주행 차선 내에서 이동중인 보행자(600)와 자동차(700) 사이의 거리 및 보행자(600)의 이동 속도를 검출할 수 있다.
예를 들어, 보행자(600)가 자동차(700)의 전방 시선을 기준으로 좌측에서 우측으로 이동한다면 보행자(600)는 음(-)의 이동 속도를 갖고, 보행자(600)가 자동차(700)의 전방 시선을 기준으로 우측에서 좌측으로 이동한다면 보행자(600)는 양(+)의 이동 속도를 갖는다.
또한, 전방 감지 센서(200)는 자동차의 주행 차선 상 이동중인 보행자(600)와 자동차(700) 사이의 거리를 검출할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 PDCMS 기능을 작동시키기 위한 매핑 테이블의 일례를 나타낸다.
전자 제어 유닛(400)은 매핑 테이블을 사용하여 보행자와 자동차의 충돌 위험성, 나아가 PDCMS 기능의 작동 여부를 판단한다.
도 7을 참조하면, 전자 제어 유닛(400)은 보행자의 주행 차선 경계에서의 초기 속도 및 자동차의 초기 속도를 기반으로 PDCMS 기능의 작동을 판단한다.
구체적으로, 전자 제어 유닛(400)은 PDCMS 기능의 작동 여부를 판단하는 시점에서 이동중인 보행자의 주행 차선 경계에서의 초기 속도 절대값 및 자동차의 초기 속도가 반드시 동작해야 하는 영역 내에 있는 경우에는 PDCMS 기능을 작동하도록 판단한다. 동작 가능 영역은 제조사의 선택에 따라 Vmin 또는 Vmax를 조절할 수 있는 영역을 의미한다.
예를 들어, 전자 제어 유닛(400)은 자동차의 속도가 Vmin으로서 8.4m/s(30km/h) 아래로 떨어지거나 또는 Vmax로서 16.6m/s(60km/h) 위로 올라가는 경우에는 PDCMS 비활성화 상태가 되어 PDCMS 기능을 작동하지 않도록 판단할 수 있다.
또한, 전자 제어 유닛(400)은 자동차의 초기 속도가 Vmin과 Vmax 사이이고 보행자의 주행 차선 경계에서의 초기 속도 절대값이 0.83m/s와 1.5m/s 사이인 경우 PDCMS 기능을 작동하도록 판단할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 PDCMS 기능 작동 방법의 일실시예의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차 PDCMS 기능 작동 방법의 일실시예는 자동차 전방의 이미지를 획득하는 단계(S100), 이미지 내 물체의 크기에 대응하는 관심영역(ROI: Region Of Interest)를 설정하는 단계(S200), 설정된 ROI에서 물체의 동작에 기반하여 보행자 후보를 추출하는 단계(S300), 데이터 베이스를 포함하고, 추출된 보행자 후보를 데이터 베이스 내 표본 보행자의 자세와 비교하여 자동차의 주행차선 상 보행자에 해당하는지 식별하는 단계(S400), 전방 감지 센서에서 보행자의 자동차에 대한 거리 및 상대 속도를 감지하는 단계(S500), 차량 센서에서 자동차의 속도를 감지하는 단계(S600) 및 전방 감지 센서와 차량 센서에서 감지한 정보를 기반으로 PDCMS(Pedestrian Detection and Collision Mitigation System) 기능을 작동하는 단계(S700)를 포함한다.
자동차 전방의 이미지를 획득하는 단계(S100)는 자동차 전방을 촬영하는 카메라에 의하여 이미지를 획득한다.
이미지 내 물체의 크기에 대응하는 관심영역(ROI: Region Of Interest)를 설정하는 단계(S200)는 S100을 통하여 획득한 자동차 전방의 이미지에서 물체의 크기에 상응하는 ROI를 설정한다. 즉, 이미지의 크기, 카메라의 설치 환경 정보, 카메라의 사양 및 보행자의 실제 크기를 이용하여 이미지 중의 보행자 영역의 바닥 위치를 결정한다. 따라서, 보행자가 픽셀 수에 기초하여 식별될 수 있기 때문에, 보행자 영역의 바닥위치로부터 보행자의 최소 및 최대 크기가 적절한 ROI로 설정될 수 있다.
설정된 ROI에서 물체의 동작에 기반하여 보행자 후보를 추출하는 단계(S300)는 이미지 내 설정된 ROI를 갖는 물체의 동작에 기반하여 보행자 후보를 추출한다.
데이터 베이스를 포함하고, 추출된 보행자 후보를 데이터 베이스 내 표본 보행자의 자세와 비교하여 자동차의 주행차선 상 보행자에 해당하는지 식별하는 단계(S400)는 추출된 보행자 후보의 특징을 데이터 베이스에 저장된 표본 보행자의 자세와 순차적으로, 예를 들어 케스케이드(cascade) 방식으로 비교하여 보행자 후보가 보행자에 해당하는지 판단한다.
보행자의 시선정보, 보행자의 자동차에 대한 거리 및 상대 속도를 포함하는 보행자 정보를 감지하는 단계(S500)는 ROI 내 보행자가 갖는 특징점의 수에 기초하여 보행자를 추적해 보행자의 자동차에 대한 거리 및 상대 속도를 감지한다.
자동차의 속도를 포함하는 자동차 정보를 감지하는 단계(S600)는 차량 센서를 이용하여 자동차 엔진으로부터 자동차 바퀴의 회전수를 측정하고, 미리 알고 있는 바퀴의 원주와 측정된 회전수와 시간으로부터 자동차의 주행속도를 계산하여 자동차 주행 상태에 관한 정보를 감지한다.
보행자 정보 및 자동차 정보를 기반으로 PDCMS 기능을 작동하는 단계(S700)는 보행자의 상태 및 자동차의 상태를 종합하여 PDCMS 기능을 작동할 수 있는 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 보행자의 상태 및 자동차의 상태를 종합하여 매핑 테이블 상 PDCMS 기능을 작동할 수 있는 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 즉, 장애물이 보행자인 것으로 판단된 경우, 보행자의 현재 위치, 자동차의 현재 위치, 자동차의 속도정보를 이용하여 매핑 테이블 상에서 자동차와 보행자의 충돌 위험성을 판단한다.
나아가, 보행자의 상태 및 자동차의 상태가 PDCMS 기능을 시작할 수 있는 조건이 만족하였다고 판단한 경우, 자동차의 PDCMS 기능을 작동한다. PDCMS 기능은 운전자에게 자동차와 보행자의 충돌을 알리도록 작동하는 경보부의 작동, 및 운전자의 브레이크 조작 여부에 관계없는 브레이크의 작동 활성화를 포함한다.
한편, 본 명세서에서는 설명의 편의상 PDCMS를 예시로 하고 있음이 이해되어야 한다. 전술한 바와 같이 PDCMS는 여러 개의 ADAS 기능들 중의 하나에 불과하며, 본 발명이 제시하는 PDCMS 구현은 관련되는 다른 ADAS 기능을 구현하기 위해서도 이용될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명에 제시하는 방식은 PDCMS, LCDAS(Lane Change Decision Aid System), LDWS(Land Departure Warning System), ACC(Adaptive Cruise Control), LKAS(Lane Keeping Assistance System), RBDPS(Road Boundary Departure Prevention System), CSWS(Curve Speed Warning System), FVCWS(Forward Vehicle Collision Warning System), LSF(Low Speed Following) 등의 ADAS 기능들 중에서 하나의 기능 또는 복수개의 기능의 결합을 구현하기 위해서도 사용될 수 있다.
상술한 것은 하나 이상의 실시예의 실례를 포함한다. 물론, 상술한 실시예들을 설명할 목적으로 컴포넌트들 또는 방법들의 가능한 모든 조합을 기술할 수 있는 것이 아니라, 당업자들은 다양한 실시예의 많은 추가 조합 및 치환이 가능함을 인식할 수 있다. 따라서 설명한 실시예들은 첨부된 청구범위의 진의 및 범위 내에 있는 모든 대안, 변형 및 개조를 포함하는 것이다. 더욱이, 상세한 설명 또는 청구범위에서 "포함한다"라는 용어가 사용되는 범위에 대해, 이러한 용어는 "구성되는"이라는 용어가 청구범위에서 과도적인 단어로 사용될 때 해석되는 것과 같이 "구성되는"과 비슷한 식으로 포함되는 것이다.
100: 자동차의 PDCMS 작동 시스템
200: 전방 감지 센서
210: 이미지 입력부
220: 관심영역(ROI: Region Of Interest) 설정부
230: 후보 추출부
240: 보행자 판단부
250: 보행자 추적부
300: 차량 센서
400: 전자 제어 유닛
500: 경보부
600: 보행자
700: 자동차

Claims (12)

  1. 자동차의 주행차선 상 보행자의 존재, 상기 보행자의 상기 자동차에 대한 거리 및 상대 속도를 감지하는 전방 감지 센서;
    상기 자동차의 속도를 감지하는 차량 센서;
    상기 전방 감지 센서와 상기 차량 센서에서 감지한 정보를 기반으로 PDCMS(Pedestrian Detection and Collision Mitigation System) 기능을 작동하는 전자 제어 유닛; 및
    상기 전자 제어 유닛의 제어에 의하여 운전자에게 상기 자동차와 상기 보행자의 충돌을 알리도록 작동하는 경보부를 포함하고,
    상기 전방 감지 센서는,
    상기 자동차 전방의 이미지를 획득하는 이미지 입력부;
    상기 이미지 내 물체의 크기에 대응하는 관심영역(ROI: Region Of Interest)를 설정하는 ROI 설정부;
    상기 설정된 ROI에서 상기 물체의 동작에 기반하여 보행자 후보를 추출하는 후보 추출부; 및
    데이터 베이스를 포함하고, 상기 추출된 보행자 후보를 상기 데이터 베이스 내 표본 보행자의 자세와 비교하여 상기 보행자에 해당하는지 식별하는 보행자 판단부를 포함하며,
    상기 PDCMS 기능은 상기 경보부의 작동, 및 상기 운전자의 브레이크 작동 여부와 관계없는 상기 브레이크의 작동 활성화를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 전자 제어 유닛은 상기 자동차의 속도가 제1임계 속도보다 낮거나 또는 제2임계 속도보다 큰 경우 상기 PDCMS 기능을 비활성화하여 상기 PDCMS 기능이 작동되지 않도록 제어하고,
    상기 ROI 설정부는,
    상기 이미지의 크기, 상기 전방 감지 센서의 설치 위치와 각도를 포함하는 설치 환경 정보 및 상기 보행자의 실제 크기에 기초하여 상기 이미지 중의 보행자 영역의 바닥 위치를 결정하고,
    상기 보행자 영역의 바닥 위치에 기초하여 상기 ROI를 결정하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보행자 판단부는 상기 데이터 베이스에 상기 표본 보행자의 자세로서 상기 표본 보행자의 전면부, 후면부, 좌측부, 우측부, 좌측 상반신 또는 우측 상반신 중 적어도 하나에 관련된 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보행자 판단부는 상기 추출된 보행자 후보를 상기 데이터 베이스 내 상기 표본 보행자의 전면부, 후면부, 좌측부, 우측부, 좌측 상반신 또는 우측 상반신과 케스케이드 방식으로 비교하는 것을 특징으로 하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전방 감지 센서는,
    상기 보행자 판단부에 의하여 식별된 상기 보행자를 추적하는 보행자 추적부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보행자 추적부는,
    상기 설정된 ROI 내 상기 보행자의 특징점의 수에 기반하여 상기 보행자를 추적하는 것을 특징으로 하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    상기 브레이크의 작동 활성화를 상기 브레이크의 작동 활성화 시점부터 상기 자동차와 상기 보행자의 충돌 시점까지 상기 자동차의 속도를 최소한 소정의 속도 이상 감소시키도록 수행하는 것을 특징으로 하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    상기 브레이크의 작동 활성화를 시작한 뒤에도 상기 운전자에 의하여 가능한 최대치의 감속을 위한 브레이크 작동을 허용하는 것을 특징으로 하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    상기 자동차의 속도가 상기 제1임계 속도 이상이고 상기 제2임계 속도 이하인 경우 비활성화된 상기 PDCMS 기능을 활성화하여 상기 PDCMS 기능이 작동되도록 제어하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 경보부는,
    상기 자동차와 상기 보행자의 충돌을 시각적으로 알리는 디스플레이부 또는 상기 자동차와 상기 보행자의 충돌을 청각적으로 알리는 스피커부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 PDCMS 기능은 후방 브레이크 램프 작동을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 PDCMS 기능은 차체 자세 제어 장치(ESC: Electrical Stability Control) 작동을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    자동차의 PDCMS 작동 장치.
  12. 자동차 전방의 이미지를 획득하는 단계;
    상기 이미지 내 물체의 크기에 대응하는 관심영역(ROI: Region Of Interest)를 설정하는 단계;
    상기 설정된 ROI에서 상기 물체의 동작에 기반하여 보행자 후보를 추출하는 단계;
    데이터 베이스를 포함하고, 상기 추출된 보행자 후보를 상기 데이터 베이스 내 표본 보행자의 자세와 비교하여 상기 자동차의 주행차선 상 보행자에 해당하는지 식별하는 단계;
    상기 보행자의 상기 자동차에 대한 거리 및 상대 속도를 포함하는 보행자 정보를 감지하는 단계;
    상기 자동차의 속도를 포함하는 자동차 정보를 감지하는 단계; 및
    보행자 정보 및 자동차 정보를 기반으로 PDCMS(Pedestrian Detection and Collision Mitigation System) 기능을 작동하는 단계를 포함하며,
    상기 PDCMS 기능은 운전자에게 상기 자동차와 상기 보행자의 충돌을 알리도록 작동하는 경보부의 작동, 및 상기 운전자의 브레이크 조작 여부에 관계없는 상기 브레이크의 작동 활성화를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 PDCMS 기능을 작동하는 단계는,
    상기 자동차의 속도가 제1임계 속도보다 낮거나 또는 제2임계 속도보다 큰 경우 상기 PDCMS 기능을 비활성화하여 상기 PDCMS 기능이 작동되지 않도록 제어하고,
    상기 ROI를 설정하는 단계는,
    상기 이미지의 크기, 상기 전방 감지 센서의 설치 위치와 각도를 포함하는 설치 환경 정보 및 상기 보행자의 실제 크기에 기초하여 상기 이미지 중의 보행자 영역의 바닥 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 보행자 영역의 바닥 위치에 기초하여 상기 ROI를 결정하는 단계를 포함하는,
    자동차의 PDCMS 작동 방법.
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