車道估計裝置和方法
2023-06-02 12:42:11 1
車道估計裝置和方法
【專利摘要】車道估計裝置和方法。本文公開了一種車道估計裝置和方法。車道估計裝置包括：攝像頭單元，其捕獲車輛前方的圖像；雷達單元，其感測車輛前方的多個靜止物體；以及車道估計單元，其通過由攝像頭單元捕獲的圖像來檢測車道，生成將由雷達單元所感測的靜止物體中位於路邊的多個靜止物體相連接的假想車道，基於檢測的車道和所生成的假想車道之間的距離確定所生成的假想車道是否有效，當根據確定結果假想車道有效時，基於檢測的車道和假想車道生成最終車道，並將所生成的最終車道識別為車輛的行駛車道。
【專利說明】車道估計裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明的實施方式涉及能夠更準確地估計行駛車道的車道估計裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 通常，LKAS (Lane KeepingAssist System,車道保持輔助系統）是當車輛行駛過程 中偏離車道時藉助通過攝像頭的車道信息生成輔助轉向扭矩從而幫助駕駛便利的系統。
[0003] 然而，由於直射太陽光（背光）、道路上的灰塵等原因，攝像頭會產生車道不識別 或者誤識別狀態，並且由於識別車道所用時間延遲，使得攝像頭的車道保持輔助功能受到 限制。
[0004] 此外，LKAS對短距離車道和長距離車道之間的改變較敏感。因此，由於LKAS要花 費較長時間識別車道，所以LKAS的性能受限。
【發明內容】
[0005] 因此，本發明的一個方面是提供一種車道估計裝置和方法，通過在執行車道保持 輔助控制的過程中，通過攝像頭捕獲車輛前方的圖像，雷達檢測行駛路徑邊上的靜止物體 的方式來提高車道識別的能力和反應。
[0006] 本發明的其他方面一部分將在下面的說明書進行說明，一部分將從說明書明顯獲 得，或者可以通過實踐本發明學到。
[0007] 根據本發明的一個方面，一種車道估計裝置，包括：攝像頭單元，其捕獲車輛前方 的圖像；雷達單元，其感測車輛前方的多個靜止物體；以及車道估計單元，其通過由攝像頭 單元捕獲的圖像檢測車道，生成將由雷達單元感測的靜止物體中位於路邊的多個靜止物體 相連接的假想車道，基於檢測的車道和所生成的假想車道之間的距離確定所生成的假想車 道是否有效，當根據確定結果假想車道有效時，根據檢測的車道和假想車道生成最終車道， 並將所生成的最終車道識別為車輛的行駛車道。
[0008] 車道估計單元可以包括：車道檢測單元，其通過攝像頭單元捕獲的圖像來檢測車 道；假想車道生成單元，其生成將雷達單元感測的靜止物體中位於路邊的多個靜止物體相 連接的假想車道；假想車道有效性確定單元，其關於根據車輛與所述多個靜止物體中每個 靜止物體之間的距離被分為短距離區域和長距離區域的車道區域中的至少一個車道區域 比較所生成的假想車道與檢測的車道之間的相似性，並根據比較結果確定所生成的假想車 道是否有效；最終車道生成單元，當根據確定結果確定假想車道有效時，基於檢測的車道和 假想車道生成最終車道；以及車道識別單元，將所生成的最終車道識別為車輛的行駛車道。
[0009] 假想車道有效性確定單元可以利用關於短距離區域的假想車道與檢測的車道之 間的相似性來確定所述假想車道是否有效。
[0010] 當在短距離區域內的兩條車道之間的橫向距離誤差小於基準誤差時，假想車道有 效性確定單元可以確定兩條車道彼此相似，從而假想車道被確定為有效。
[0011] 當在短距離區域內假想車道有效時，最終車道生成單元可以計算長距離區域內檢 測車道和假想車道之間的橫向距離誤差，當計算出的誤差在預設範圍內時，生成最終車道。
[0012] 最終車道生成單元可以關於短距離區域選擇檢測車道，關於長距離區域選擇假想 車道，並將所選擇的車道組合來生成最終車道。
[0013] 根據本發明的另一個方面，車道估計方法，包括以下步驟：通過由捕獲車輛前方圖 像的攝像頭單元捕獲的圖像檢測車道；生成將檢測車輛前方的靜止物體的雷達單元所感測 的多個靜止物體中位於路邊的多個靜止物體相連接的假想車道；關於根據車輛與多個靜止 物體中每個之間的距離被分成短距離區域和長距離區域的車道區域中的至少一個比較生 成的假想車道和檢測的車道之間的相似性；根據比較結果確定所生成的假想車道是否有 效；當根據確定結果假想車道有效時，基於檢測的車道和假想車道生成最終車道；以及將 所生成的最終車道識別為車輛的行駛車道。
[0014] 所述車道估計方法可以包括以下步驟：當在短距離車道區域內兩條車道之間的橫 向距離誤差小於基準誤差並且當在長距離區域內兩條車道之間的橫向距離誤差在預設範 圍內時，確定兩條車道彼此相似，因而確定該假想車道有效。
[0015] 所述車道估計方法包括選擇關於短距離區域的檢測車道和關於長距離區域的假 想車道，並將所選擇的車道組合來生成最終車道。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 從下面結合附圖對實施方式的描述中，本發明的這些和/或其他方面將變得顯而 易見並更容易理解，附圖中：
[0017] 圖1是例示根據本發明實施方式的車道估計裝置的控制框圖；
[0018] 圖2是例示根據本發明實施方式的車道估計裝置的車道估計單元的構造的框圖；
[0019] 圖3是說明根據本發明實施方式的車道估計裝置中利用攝像頭單元檢測的車道 和利用雷達單元感測的靜止物體生成的假想車道的圖；
[0020] 圖4是說明根據本發明實施方式的車道估計裝置中通過將關於短距離區域的利 用攝像頭單元檢測的車道和關於長距離區域的利用雷達單元感測的靜止物體生成的假想 車道組合而生成最終車道的圖；以及
[0021] 圖5是說明根據本發明實施方式的車道估計方法的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0022] 現在詳細參照本發明的實施方式，附圖中示出了本發明的示例。然而，本發明可以 用不同的方式來實施，不應該將其解釋為限於本文所述的實施方式。而是，提供這些實施方 式，使得本說明書更詳盡和完整，並向本領域普通技術人員充分傳達本發明的保護範圍。為 了描述方便以及清楚性，附圖中的組成部件的寬度、長度、厚度或類似物可能被誇大、忽略 或者示意性示出。整篇說明書中，各附圖以及本發明的各個實施方式中，相似的參考數字涉 及相似的部件。
[0023] 本文所使用的，術語"和/或"包括一個或多個所列相關術語中的任一個或所有的 組合。此外，應該理解，當涉及到一個元件與另一元件"耦合/連接"時，可以是直接與其他 元件耦合或連接，也可以存在中間元件。說明書以及所附權利要求中使用的，單數形式的 "一（a、an)"以及"該"，除非上下文清楚指明，其目的也包括複數形式。還可以理解，當說 明書中使用術語"包括"和/或"包含"時，表示存在所述的特徵、數目、步驟、操作、元件和/ 或組成部分，但不排除還存在或額外還有一個或多個其他特徵、數目、步驟、元件、組成部分 和/或它們的組合。
[0024] 圖1例示的是根據本發明實施方式的車道估計裝置的控制框圖。
[0025] 參照圖1，車道估計裝置包括攝像頭單元10、雷達單元11以及車道估計單元20。
[0026] 攝像頭單元10捕獲車輛前方道路的圖像。攝像頭單元10包括(XD (電荷耦合器 件）或CMOS(互補金屬氧化物半導體）圖像傳感器。此外，攝像頭單元110包括對由（XD 或CMOS圖像傳感器接收的信號進行處理和計算的運算器件。
[0027] 攝像頭單元10安裝在車輛前部，使得攝像頭單元110的光軸方向與車輛的前進方 向一致。
[0028] 攝像頭單元10在左右方向上具有廣闊的成像範圍，可以充分捕獲車輛所行駛的 道路的圖像。攝像頭單元10利用圖像傳感器捕獲車輛前方道路的圖像，並將捕獲的圖像輸 出至運算器件。
[0029] 雷達單元11感測車輛前方道路上的物體。雷達單元11感測沿車輛前方道路設置 的靜止物體。例如，靜止物體可以包括沿著道路設置的電話杆、樹、護欄、牆壁等。
[0030] 雷達單元11是向物體投射例如電磁波這樣的微雷達信號，並從物體接收反射的 雷達信號，從而識別物體與雷達單元之間的距離和方向的裝置。
[0031] 雷達單元11可以安裝在車輛前部的預定高度處。雷達單元11向車輛前方發射雷 達信號，同時在左右方向掃描雷達信號，並接收反射的雷達信號。
[0032] 利用雷達單元11發射雷達信號和接收從物體反射的雷達信號這段時間可以獲得 雷達單元11與物體之間往返距離。
[0033] 也就是，通過測量雷達單元11發射雷達信號以及接收從物體反射的雷達信號所 用的時間可以計算雷達單元11與物體之間的距離。
[0034] 車道估計單元20通過由攝像頭單元10捕獲的圖像來檢測車道，生成連接雷達單 元11所感測到的靜止物體中的位於路邊的多個靜止物體的假想車道，關於基於車輛與多 個靜止物體中每個靜止物體之間的距離而被分為短距離區域和長距離區域的車道區域中 的短距離區域，比較所生成的假想車道與檢測的車道之間的相似性，根據比較結果確定假 想車道是否有效；當根據所述確定結果假想車道有效當，選擇關於短距離區域的檢測的車 道和關於長距離區域的假想車道；將所選擇的車道組合以生成最終車道；以及將所生成的 最終車道識別為車輛的行駛車道。
[0035] 如上所述，藉助攝像頭單元10所捕獲的圖像而檢測的車道以及通過雷達單元11 感測的位於路邊的靜止物體而生成的假想車道生成最終車道，並將所生成的最終車道識別 為行駛車道。因此，相對於僅用攝像頭的車道估計方法，能夠提高車道識別的反應性和準確 性。
[0036] 車道估計單元20可以包括車道檢測單元21、假想車道生成單元22、假想車道有效 性確定單元23、最終車道生成單元24以及車道識別單元25。
[0037] 車道檢測單元21是通過攝像頭單元10捕獲的圖像來檢測車道的單元，並且利用 濾波算法從攝像頭單元捕獲的圖像中提取道路上的明亮部分所定義的車道。車道檢測單元 21可以利用邊緣濾波器或車道強調濾波器來檢測車道。邊緣濾波器利用圖像坐標系上X方 向和Y方向上每個像素的亮度差從圖像上檢測構成邊緣的部分。車道強調濾波器利用亮度 平均值強調車道，使得明亮車道相對於周圍亮度更明顯。
[0038] 假想車道生成單元22基於雷達單元11感測到的前方道路上的靜止物體生成假想 車道。假想車道可以包括連接靜止物體的線。
[0039] 圖3是用於說明根據本發明實施方式的車道估計裝置中利用攝像頭單元檢測的 車道以及利用通過雷達單元感測靜止物體而生成的假想車道的圖。
[0040] 參照圖3,攝像頭檢測車道是由車道檢測單元21檢測的車道，假想車道是由假想 車道生成單元22生成的車道。
[0041] 基於車輛與多個靜止物體中每個靜止物體之間的距離，車道區域30和40被分成 短距離區域和長距離區域。
[0042] 對於短距離區域30,攝像頭檢測車道幾乎等於實際車道，並且幾乎與假想車道相 似。
[0043] 然而，對於長距離區域40,攝像頭檢測車道與實際車道有很大區別。但是，假想車 道則具有比攝像頭檢測車道與實際車道之間的區別要小的區別。
[0044] 這個區別是因為假想車道是利用對於長距離具有極好感測速度和性能的雷達單 元11所感測的靜止物體生成的。
[0045] 然而，由於假想車道僅僅是連接道路邊上靜止物體的線，因此，為了確定在車輛行 駛車道的估計中使用的有效值，需要驗證所述假想車道是否有效。
[0046] 再次參照圖1，假想車道有效性確定單元23關於根據車輛與多個靜止物體中每個 靜止物體之間的距離而被分為短距離區域30和/或長距離區域40的車道區域中的至少一 個，例如短距離區域30,比較所生成的假想車道與檢測的車道之間的相似性，並根據比較結 果確定所生成的假想車道是否有效。
[0047] 例如，當關於短距離區域30利用所生成的假想車道和檢測的車道確定假想車道 與檢測的車道具有相似車道形式時，假想車道有效性確定單元23確定假想車道是有效的。 這種情況下，可以通過橫向距離誤差來確定車道的相似性。當橫向距離誤差超過基準誤差 時，可以確定兩條車道不相似，當橫向距離誤差小於基準誤差時確定兩條車道相似。
[0048] 當根據假想車道有效性確定單元23的確定結果所述假想車道有效時，最終車道 生成單元24選擇關於短距離區域30的檢測的車道和關於長距離區域40的假想車道，並通 過將所選擇的車道組合來生成最終車道。
[0049] 更具體地，當在短距離區域30內假想車道與檢測的車道相似並確定為有效時，最 終車道生成單元24確定假想車道與關於長距離區域40的檢測的車道之間的橫向差是否在 預設範圍內。如果假想車道與關於長距離區域40的檢測的車道之間的橫向差在預設範圍 內，則最終車道生成單元24選擇關於短距離區域30的檢測的車道和關於長距離區域40的 假想車道，並通過將所選擇的車道組合來生成最終車道。
[0050] 圖4是用於說明根據本發明實施方式的車道估計裝置中通過將利用攝像頭單元 檢測的車道和利用雷達單元感測到的靜止物體而生成的假想車道組合而生成的新的最終 車道的圖。
[0051] 參照圖4,最終車道是將關於短距離區域30的檢測的車道和關於長距離區域40的 假想車道組合的車道。
[0052] 再次參照圖1，車道識別單元25將由最終車道生成單元24生成的車道識別為行駛 車道。
[0053] 接下來，基於識別的行駛車道執行車道保持控制。
[0054] 圖5是例示根據本發明實施方式的車道估計方法的控制流程圖。
[0055] 參照圖5,車道估計單元20首先利用攝像頭單元10捕獲車輛前方的圖像（操作模 式 100)。
[0056] 在捕獲了車輛前方的圖像後，車道估計單元20分析由攝像頭單元10捕獲的車輛 前方的圖像，從而檢測車道（操作模式110)。
[0057] 在車道被檢測之後，車道估計單元20利用雷達單元11感測位於車輛前方路邊的 多個靜止物體（操作模式120)。在此情況中，車道估計單元20通過組合由攝像頭單元10 捕獲的車輛前方的圖像和由雷達單元11感測到的車輛前方的靜止物體來檢測位於路邊的 多個靜止物體。
[0058] 在多個靜止物體被檢測之後，車道估計單元20基於連接感測到的多個靜止物體 的線生成假想車道（操作模式130)。
[0059] 在假想車道被生成之後，車道估計單元20比較在操作模式110中檢測的車道和在 操作模式130中生成的假想車道之間的相似性（操作模式140)。在此情況下，車道估計單 元20比較檢測的車道與假想車道之間的橫向距離。
[0060] 利用在操作模式140中的比較結果確定在短距離區域30內假想車道與檢測的車 道是否相似。在此情況中，當檢測的車道與假想車道之間的橫向距離誤差小於基準誤差時， 車道估計單元20確定兩條車道彼此相似（操作模式150)。
[0061] 如果根據操作模式150中的確定結果確定在短距離區域內假想車道與檢測的車 道相似，則假想車道被確定為有效。因此，車道估計單元20計算長距離區域40內假想車道 與檢測的車道之間的差（例如，橫向距離誤差）（操作模式160)，並確定計算出的差是否在 預設範圍內（操作模式170)。
[0062] 如果根據操作模式170的確定結果，長距離區域40內的假想車道與檢測的車道之 間的差位於預設範圍內，則車道估計單元20選擇關於短距離區域30的檢測的車道和關於 長距離區域40的假想車道，並通過將所選擇的車道組合來生成最終車道（操作模式180)。
[0063] 接下來，車道估計單元20將在操作模式180生成的最終車道識別為行駛車道（操 作模式190)。
[0064] 之後，根據所識別的行駛車道執行例如車道偏離預防控制的車道保持控制。
[0065] 由上述描述很顯然地獲知，本發明的實施方式在執行車道保持輔助控制中，經由 通過攝像頭捕獲圖像檢測的車道以及利用雷達感測的位於路邊的靜止物體來生成的假想 車道來估計行駛車道。因此，相對於僅用攝像頭的車道估計方法，可以提高車道識別的反應 性和準確性。
[0066] 雖然示出並描述了本發明的幾個實施方式，但是本領域普通技術人員應該理解在 不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施方式進行改變，本發明的保護範圍由 權利要求及其等同物來限定。
[0067] 相關申請的交叉參考
[0068] 本申請要求2013年4月11日於韓國知識產權局提交的申請號為
【權利要求】
1. 一種車道估計裝置，該車道估計裝置包括： 攝像頭單元，其捕獲車輛前方的圖像； 雷達單元，其感測車輛前方的多個靜止物體； 車道估計單元，其通過由所述攝像頭單元捕獲的圖像來檢測車道，生成將由所述雷達 單元感測到的靜止物體中的位於路邊的多個靜止物體相連接的假想車道，根據檢測的車道 和所生成的假想車道之間的距離確定所生成的假想車道是否有效，當根據確定結果所述假 想車道有效時，基於所述檢測的車道和所述假想車道生成最終車道，並將所生成的最終車 道識別為所述車輛的行駛車道。
2. 根據權利要求1所述的車道估計裝置，其中，所述車道估計單元包括： 車道檢測單元，其通過所述攝像頭單元捕獲的圖像來檢測車道； 假想車道生成單元，其生成將由所述雷達單元感測到的靜止物體中位於路邊的多個靜 止物體相連接的假想車道； 假想車道有效性確定單元，其關於根據車輛與所述多個靜止物體中每個靜止物體之間 的距離被分為短距離區域和長距離區域的車道區域中的至少一個車道區域來比較所生成 的假想車道與檢測的車道之間的相似性，並且根據比較結果確定所生成的所述假想車道是 否有效； 最終車道生成單元，當根據確定結果所述假想車道有效時，其基於所述檢測的車道和 所述假想車道生成最終車道；以及 車道識別單元，其將所生成的所述最終車道識別為車輛的行駛車道。
3. 根據權利要求2所述的車道估計裝置，其中，所述假想車道有效性確定單元利用關 於短距離區域的所述假想車道和所述檢測的車道之間的相似性來確定所述假想車道是否 有效。
4. 根據權利要求3所述的車道估計裝置，其中，當在短距離區域內兩條車道之間的橫 向距離誤差小於基準誤差時，所述假想車道有效性確定單元確定所述兩條車道彼此相似， 從而所述假想車道被確定為有效。
5. 根據權利要求2所述的車道估計裝置，其中，當所述假想車道在短距離區域內有效 時，所述最終車道生成單元計算長距離區域內所述檢測的車道和所述假想車道之間的橫向 距離誤差，當計算出的誤差在預設範圍內時，生成所述最終車道。
6. 根據權利要求2所述的車道估計裝置，其中，所述最終車道生成單元選擇關於短距 離區域的所述檢測的車道和關於長距離區域的所述假想車道，並通過將所選擇的車道組合 來生成所述最終車道。
7. -種車道估計方法，該車道估計方法包括以下步驟： 通過由捕獲車輛前方的圖像的攝像頭單元所捕獲的圖像來檢測車道； 生成將通過感測車輛前方的靜止物體的雷達單元所感測的多個靜止物體中位於路邊 的多個靜止物體相連接的假想車道； 關於根據所述車輛與所述多個靜止物體中的每個靜止物體之間的距離被分為短距離 區域和長距離區域的車道區域中的至少一個車道區域來比較所生成的假想車道與檢測的 車道之間的相似性； 根據比較結果確定所生成的假想車道是否有效； 當根據確定結果所述假想車道有效時，基於所述檢測的車道和所述假想車道生成最終 車道；以及 將所生成的最終車道識別為車輛的行駛車道。
8. 根據權利要求7所述的車道估計方法，該車道估計方法包括以下步驟：當在車道區 域的短距離區域內兩條車道之間的橫向距離誤差小於基準誤差並且在長距離區域內所述 兩條車道之間的橫向距離誤差在預設範圍內時，確定所述兩條車道彼此相似，從而所述假 想車道被確定為有效。
9. 根據權利要求7所述的車道估計方法，該車道估計方法包括以下步驟：選擇關於短 距離區域的所述檢測的車道和關於長距離區域的所述假想車道，並通過將所選擇的車道組 合來生成所述最終車道。
【文檔編號】B60W40/06GK104108392SQ201410208141
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月11日 優先權日:2013年4月11日
【發明者】金炫昱 申請人:株式會社萬都