자동 긴급 제동을 위한 레이더 및 비전 센서 융합 기반 보행자 의도 판단 기술 개발

Abstract

본 논문에서는 능동형 안전 시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS)의 구현을 위한 보행자의 의도 판단 기술 개발을 목적으로 한다. 운전자와 보행자의 안전을 위한 능동형 안전 시스템 관련 연구는 많은 연구자들에 의해 수행되어 왔으며, 능동형 안전시스템의 예로는 보행자의 안전을 위한 자동비상제동시스템 (Automatic Emergency Braking System, AEB)을 들 수 있다. 이러한 능동형 안전시스템을 구현하기 위해서는 정확한 보행자 의도 판단 기술이 필요하며, 이때 보행자의 의도 판단 이란 전방에 존재하는 보행자가 자차의 주행 차로를 횡단할지 여부를 판단해내는 것을 뜻한다. 본 논문에서는 이러한 보행자의 의도를 보행자가 차도를 횡단하는 상태(crossing)와 횡단하지 않는 상태(not-crossing)의 두 가지로 구분하여 정의하였다. 보행자 의도를 판단하기 위해서는 센서 위치 정보와 속도 정보를 이용한다. 하지만 기존의 상용화 된 레이더와 단안 비전 센서는 각 센서마다 다른 센서 특성과 성능을 갖고 있기 때문에, 이를 고려한 보행자 의도 판단 기술이 필요하다. 이에 본 논문에서는 레이더와 비전 센서를 융합한 보행자의 의도 판단 기술을 보행자 형태 속성 판단, 보행자 운동 속성 판단, 보행자 의도 판단의 세 가지 단계로 구분하여 제시하고자 한다. 첫 번째 단계인 보행자 형태 속성 판단 부분에서는 보행자를 인지한 센서의 종류에 따른 형태 속성 판단 방법을 제시한다. 즉, 레이더와 비전 센서가 모두 보행자를 인지한 경우, 비전 센서만 보행자를 인지한 경우, 그리고 레이더 센서만 보행자를 인지한 경우에 대한 형태 속성 판단 방법을 제안한다. 여기서 형태 속성이란 각 센서에서 입력된 정보가 어떤 형태의 물체 정보를 의미하는지를 판단하는 것을 의미한다. 특히, 좌/우측의 정지 차량에 가려진 보행자가 도로를 횡단 하는 특별한 상황에서 좀 더 빠르게 보행자의 형태 속성을 판단하는 방법을 제시하여, 정지 차량에 가려진 보행자가 도로를 횡단하는 위험한 상황에서도 보행자의 빠른 인지가 가능하도록 하는 방법을 제시한다. 두 번째 단계인 보행자 운동 속성 판단 부분에서는 보행자의 운동 속성을 정지(stop)와 이동(moving) 상태로 구분하여 판단하는 과정을 제시한다. 이를 위해 자차의 주행 차로를 좌표축으로 하여 보행자의 종/횡방향 절대 속도와 횡방향 절대 위치를 추정하고 타원체 근사(ellipsoidal approximation) 방법을 적용한 보행자 운동 속성 판단 방법을 구현하고, 제안된 방법의 문제점과 해결 방법을 제시한다. 특히, 보행자의 절대속도 추정 오차는 보행자를 인지한 센서의 센서 융합 여부와 도로의 형태에 따라 그 경향이 달라지게 되므로, 이를 고려하여 보행자 운동 속성 판단의 성능을 개선하고자 한다. 마지막 단계인 보행자 의도 판단 부분에서는 앞서 추정한 보행자의 종/횡방향 절대 속도를 기반으로, 잘 알려진 기계학습 방법의 하나인 서포트벡터머신(Support Vector Machine, SVM)을 이용하여 보행자의 의도를 판단하는 알고리즘을 제안하였다. 앞서 보행자 운동 속성 판단 부분과 마찬가지로 센서 융합 여부와 도로 형태를 고려하여 의도 판단 성능을 개선하고자 한다. 또한, 보행자 의도 판단 알고리즘의 성능을 개선시키기 위하여 위험도 판단 알고리즘의 결과를 보행자 의도 판단에 이용하는 방법을 제시하고자 한다. 끝으로, 제안된 알고리즘은 실험적 결과를 통해 검증된다.