Road detection is one of the most crucial problems for advanced driving assistance system. In this paper, we propose an efficient illumination-invariant road area detection method via a vision-based approach using an onboard monocular camera on a vehicle. Accurately identifying road areas is challenging due to the road variability caused by illumination changes. To address this problem, we propose to use PCA based illumination invariant grayscale image computed from an input RGB image. We assume that road areas in the grayscale images have the similar texture appearance, and those areas are connected to each other. Based on these assumptions, we develop an efficient, yet robust patch based techniques for identifying seed road patches and propagating them to find the road area. We have tested our method with the KITTI benchmark, and compared the performance against three state-of-the-art techniques. We found that our method shows higher accuracy in a range of 7% to 23% points over the tested methods. Moreover, our method runs two orders of magnitude faster than other tested methods. These results are mainly achieved thanks to the usage of the illumination invariant grayscale images and our patch based approach, which is efficient and robust to various noise.
현존하는 일반 차량과 자율 주행 차량의 징검다리 역할을 할 수 있는 운전보조장치(ADAS, Advanced Drive Assistance System)의 개발은 다가오는 차량의 자율 주행 시대에 대비ㅏ여 필수적이다. 운전보조장치는 여러 첨단 센서와 지능형 영상 장비를 통해 전방 충돌회피, 차선이탈경고, 사각지대 감시, 향상된 후방감시 등의 기능을 한다. 이러한 기술 중 전방충돌회피 및 주행 가능한 도로 영역의 식별은 실제 차량이 주행함에 있어 가장 주요한 문제 중 하나다.
본 논문에서는 차량 전면부에 장착된 카메라를 통해 비전 기술을 사용한 조명 불변의 효과적인 도로 영역 탐지 방식을 제안한다. 정확한 도로 영역을 탐지하는 것은 도로의 이미지상 특징이 주변 환경의 조명에 큰 영향을 받기 때문에 어려운 문제이다. 이 문제를 해결하기 위해, 우리는 입력으로 들어오는 RGB 이미지를 주성분분석(PCA, Principle Component Analysis) 알고리즘을 사용하여 밝기에 무관한 흑백 이미지로 변환한다. 본 연구를 통해 변환된 흑백 이미지에서 도로 영역은 유사한 텍스쳐 특징을 가지고 이 영역들은 서로 연결되어 있다는 점에 착안하여 이에 기반한 강인한 패치 전파 알고리즘의 도로 탐지 방식을 제안한다.
제안한 방식의 타당성을 검증하기 위해, KITTI banchmark 라는 상용 벤치마크 데이터를 사용하여 기존에 사용되고 있는 세가지의 도로 탐지 방식과 비교한다. 패치 전파 알고리즘을 사용한 도로 영역 탐지는 실험한 다른 방식들에 비해 7% 23%의 높은 탐지 정확도를 보이며 매우 빠른 검색 속도를 보이낟. 이러한 결과는 조명 불변의 흑백 이미지가 가지는 정보의 간결성과 제안한 패치 전파 알고리즘에 의해 이미지가 가지는 잡음을 다소 처리하게 되어 얻어졌다.