이동물체 검출 방법

이동물체 검출 방법{Method for detecting a moving object}

본 발명은 이동물체 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거리측정센서만을 이용하여 이동물체를 검출하고 자차의 이동방향 및 이동속도를 추정하여 이동 물체를 검출하는 기술이다.

최근 차량이 고도로 지능화됨에 따라 차량에 탑재된 각종 센서를 이용하여 여러가지 지능화 기능을 수행하는데 그 중에서 전방의 장애물 또는 이동물체를 감지하여 충돌을 미연에 방지하는 전방 충돌 방지시스템 등이 있다.

이러한 전방 충돌 방지 시스템에서 전방 충돌을 효과적으로 방지하기 위해, 종래에는 거리측정센서 및 영상센서를 이용하였다. 그러나, 거리측정센서 및 영상센서는 움직임이 없는 경우에는 비교적 정확한 데이터를 얻을 수 있으나, 차량 이동 시에는 정확한 결과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

이에, 종래에는 거리측정센서 및 영상센서뿐만 아니라 속도측정센서(휠엔코더, GPS센서 등)를 추가하여 거리측정센서로부터 측정된 거리별 이동량 또는 이동속도를 계산함으로써 이동물체를 검출할 수 있었다.

그러나, 속도측정센서는 비용이 비싸고 그 물리적인 구조 및 센서간의 융합/동기화를 위한 데이터 처리 알고리즘이 복잡한 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 다양한 센서(영상센서, GPS센서, 속도측정센서 등)를 이용하지 않고 거리측정센서만으로 이동물체를 검출하고 자차의 이동량 및 이동속도를 추정할 수 있도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동물체 검출 방법은 특징점들과 차량과의 거리를 측정하여 거리측정결과를 저장하는 과정과, 상기 저장된 거리측정결과를 이용하여 상기 특징점들을 고정군과 이동군으로 구분하는 과정과, 상기 고정군을 기준으로 거리 변화값을 이용하여 상기 차량의 이동량 및 이동속도를 추정하는 과정을 포함한다.

또한, 상기 고정군과 이동군으로 구분하는 과정은, 상기 특징점들 중 동일한 이동속도 및 이동방향을 가지는 특징점들을 상기 고정군으로 판단하고 상기 특징점들 중 상기 고정군 외의 나머지 특징점들을 상기 이동군으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정군과 이동군으로 구분하는 과정은, 상기 특징점들과 상기 차량과의 거리 변화값을 이용하여, 상기 특징점들 중 상기 차량과 가까워지는 방향으로 동일 거리만큼 이동한 특징점들을 상기 고정군에 포함시키고, 상기 특징점들 중 상기 차량과 멀어지는 방향으로 이동하는 특징점들과 상기 차량과 가까워지는 방향으로 이동하나 이동거리가 다른 특징점들을 상기 이동군에 포함시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 이동량 및 이동속도를 추정하는 과정은, 상기 고정군을 기준으로 거리 변화값을 산출하고 상기 거리 변화값을 거리측정센서의 데이터 획득주기로 나누어 상기 이동속도를 추정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 거리를 측정하여 거리측정결과를 저장하는 과정은, 레이더, 레이저 스캐너 중 어느 하나의 센서를 이용하여 상기 거리를 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명은 다양한 센서(영상센서, GPS센서, 속도측정센서 등)를 이용하지 않고 거리측정센서만으로 거리측정센서의 이동여부에 상관없이 이동물체를 검출하고 자차의 이동량 및 이동속도를 추정할 수 있어 비용을 감소시키는 효과가 있다.

또한, 단일 거리측정센서만으로 구성되므로 물리적인 구조가 단순하고 소프트웨어 알고리즘이 단순하여 편의성 및 유지보수가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동물체 검출 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동물체 검출 방법을 나타내는 순서도.
도 3은 도 2의 이동물체 검출 방법 중 이동군과 고정군을 구분하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 이동군과 고정군의 확률분포를 나타내는 그래프.
도 5는 교차로에서의 차량 전방의 이동물체를 검출하고 화면에 표시하는 예를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명에 따른 이동물체 검출 방법을 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동물체 검출 시스템의 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 이동물체 검출 시스템은 거리측정센서(110), 표시부(120) 및 제어부(130)를 구비한다.

거리측정센서(110)는 자차의 전후방의 물체와의 거리를 측정하며, 레이다, 레이저스캐너, 라이다(Lidar) 센서 등을 포함하고 차량의 전후방, 좌우측에 설치될 수 있다.

제어부(130)는 거리측정센서(110)에 의해 측정된 특징점들(장애물, 건물, 차량, 사람 등)과의 거리변화값을 이용하여 특징점을 고정군과 이동군으로 구분하고 고정군을 기준으로 자차의 이동량 및 이동속도를 추정한다.

표시부(120)는 도 5와 같이 자차의 이동속도, 이동량, 이동물체정보를 화면에 표시한다. 도 5에서는 교차로에서 차량 전방에 이동차량, 정지해있는 사람, 정지해있는 버스가 존재하는 경우 이를 감지하여 화면에 표시한 예를 개시하고 있다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이동물체 검출 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 이때, 도 2에서는 차량 전방의 이동물체를 검출하는 실시예를 개시하나, 차량 후방, 좌/우측의 이동물체도 전방과 동일한 방식으로 검출할 수 있다.

먼저, 거리측정센서(110)는 제어부(130)에 의해 제어되어 차량 전방의 특징점들과의 거리를 1차 측정한다(S101). 여기서, 특징점들은 차량, 사람 등의 이동군과 빌딩, 주차되어있는 차량 등의 고정군을 포함한다. 다만, 고정군은 이동군의 일부(임시 정차한 차량 등)를 포함할 수도 있다.

그 후, 거리측정센서(110)는 차량 전방의 특징점들과의 거리를 2차 측정한다(S101). 이때, 거리측정센서(110)와 특징점들과의 거리정보는 R{r _i | i=1,2,… ,n}로 표현될 수 있으며, 도 2에서는 1차, 2차 측정하는 예를 개시하고 있으나, 미리 정한 시간 또는 미리 정한 일정량이 될 때까지 계속 측정하여 저장해둔 후 모든 측정값을 이용하여 도 4와 같이 확률분포를 산출하는 것이 정확도를 높일 수 있다.

이어, 제어부(130)는 1차 거리 측정결과와 2차 거리 측정결과를 비교하여(S103), 특징점들 중 유사한 움직임(이동속도 및 이동방향)을 나타내는 특징점들을 고정군으로 판단하고 나머지 특징점들을 이동군으로 판단한다(S104).

이때, 거리정보 R에서 모든 특징점들의 상태(이동속도, 이동방향 등)를 나타내는 정보를 FP라고 할 때, 모든 특징점들의 상태를 나타내는 정보 FP는 FP{x _j =f(R) | j=1,2,..,m, m < n} 로 표현하고, f(R)는 거리정보 R를 이용하여 특징점들의 상태를 추출하는 함수를 의미한다.

또한, 고정군을 CP라고 할때, 고정군 CP는 CP{y _k =g(FP) | k=1,… ,l }로 나타내고, g(FP)는 FP에서 공통(유사한) 움직임을 보이는 물체들을 추출하는 함수이고 , CP는 위치변화, 각도변화 등의 물리적인 정보를 포함한다.

또한, 이동군을 MP라고 할때, 이동군은 FP 중 고정군(CP)외의 나머지를 의미한다.

그 후, 제어부(130)는 고정군을 기준으로 거리변화값(위치변화값)을 산출하고 자차의 이동량(이동방향) 및 이동속도를 추정한다(S105). 이때, 자차의 이동속도는 거리변화값을 거리측정센서의 데이터 획득주기(T _sample )로 나누어 추정할 수 있있다.

도 3을 참조하여 상기 과정 S104~S105를 구체적으로 설명하면 아래와 같다.

도 3에 도시한 바와 같이, 1차 거리 측정결과와 2차 거리 측정결과를 비교하면, 고정군은 자차와 가까워지는 방향(A->A`, B->B`)으로 이동하고 이동군은 자차와 멀어지는 방향(CC`)으로 이동하거나 자차와 가까워지는 방향(D->D`)으로 이동할 수 있다. 이에, 제어부(130)는 자차와 가까워지는 방향으로 이동하는 특징점들은 고정군으로 판단하고 자차와 멀어지는 방향으로 이동하는 특징점들은 이동군으로 판단한다. 이때, 이동군은 이동속도 및 이동방향에 따라 그 이동거리나 이동방향이 서로 상이할 수 있으나, 고정군은 이동속도 및 이동방향이 거의 동일하게 되므로, 제어부(130)는 이동속도 및 이동방향이 거의 동일한 특징점들을 고정군으로 판단한다. 여기서, 고정군은 임시 정지되어 있는 물체, 이동군 중 고정군과 동일한 움직임을 보이는 물체도 포함할 수 있다.

예를 들어, 100개의 특징점(FP)이 존재한다고 볼 때, 100개의 특징점들 중 70개의 특징점들(CP)이 유사한 움직임(이동속도 및 이동방향)을 나타내는 경우 이를 고정군으로 판단하고 나머지 30개의 특징점들(MP)은 이동군으로 판단한 후, 70개의 고정군을 기준으로 자차와의 거리 변화값을 산출하고 거리변화값에 따라 자차의 이동량(이동방향) 및 이동속도를 추정한다.

이와같이, 본 발명은 영상 센서, 속도센서(GPS 센서) 등 추가적인 센서를 사용하지 않고 거리측정센서만을 이용하여 자차의 이동방향, 이동속도를 추정하고 센서 감시망 내에 있는 이동물체를 검출할 수 있다.

이에, 본 발명은 근거리 이동물체가 감지되거나 측방에서 접근하는 물체가 감지될 경우 이를 운전자에게 경고하는 시스템을 구축하면 보행자 보호충돌회피 등 사고 예방기술에 활용할 수 있다.

110 : 거리측정센서
120 : 표시부
130 : 제어부