KR0160821B1 - 다차선 범칙차량의 자동감시 장치 - Google Patents

Abstract

다수의 레이저감식장치(200, 200')로 부터의 조사된 빔이 노면 및 차량에 의해서 반사되도록 하고, 차량 통과시 빔의 반사량 변화에 의해 센서부에서 전압변동을 발생토록하여, 이 전압변동으로 통과 차량의 속도 및 차량 종류를 검출토록 한다. 만일 통과 차량이 속도위반, 차선위반등을 한 차량일 경우에는 카메라콘트롤유니트(103)에서 적외선 조명장치(300)를 작동케하여 적외선을 조사시킨다. 동시에 디지탈 카메라(103)로 카메라부(600)를 통하여 입사되는 상중에서 위반차량을 촬영한다. 이 촬영한 상을 디지탈비디오신호로 마이크로 컴퓨터(100)의 비디오 단자(VIDEO)에 입력한다. 입력된 비디오 신호를 JPEG방법을 사용하여 압축시켜 모뎀(106)을 통하여 중앙통제실에 전송한다. 이때 전송할 신호가 다량일 경우에는 버퍼(107)에 일시 저장시킬수 있도록 구성한다. 또한 마이크로 컴퓨터에서 신호 전송시 위반의 종류, 일시, 장소등의 제반상황을 함께 압축하며 중앙 통제실에 전송할 수 있도록 한다.

Description

다차선 범칙차량의 자동 감시 장치

제1도는 종래 기술의 구성을 나타내기 위한 사시도이다.

제2도는 본 발명의 일 실시예를 나타내기 위한 블록도이다.

제3도는 본 발명의 레이져 감식장치 구성 및 작용을 나타내기 위한 도면이다.

제4도는 본 발명의 레이져 감식장치가 설치된 상태를 나타낸 도면과 차량이 통과할 때 레이져 감식장치에서 발생되는 펄스의 타임챠트이다.

제5도는 본 발명에 따른 소형차와 대형차를 구분하기 위한 장치 및 레이져광선을 도시한 도면이다.

제6도는 본 발명에 따른 카메라부의 구조이다.

제7도는 본 발명에 따른 옵티칼 웨지의 사용상태도이다.

제8도는 본 발명에 따른 신호 감식 장치를 나타내는 구성도이다.

제9도는 본 발명의 일실시예의 외함의 정면도 및 배면도이다.

본 발명은 고속도로 및 일반도로상에 설치하여 통과차량의 주행상태를 자동으로 감시함으로써 규정속도위반, 신호위반, 차선위반등을 범한 범칙차량을 자동으로 선별·인식하여 촬영할 수 있는 다차선 범칙 차량의 자동 감시장치 및 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 한 대의 카메라로 다수의 차선을 동시에 감시하도록 구성 되어, 설치면적이 매우 작게 소요되고, 설치시 미관이 좋고, 각 차선마다 카메라를 설치하는 경우에 비해서 훨씬 경제적인 다차선 범칙 차량의 자동 감시 장치 및 시스템에 관한 것이다. 또한 본 발명은 하나의 시스템으로 속도위반, 신호위반, 차선위반등을 한꺼번에 인식할 수 있는 복합적인 기능을 수행하도록 구성되어 있으며, 모든 차량을 연속적으로 촬영하는 것이 아니라 범칙차량만을 선별적으로 촬영하여 중앙통제실로 전송하는 구성을 갖도록 함으로써 감시시스템의 유지비 및 제반 경비를 절감할 수 있는 다차선 범칙차량의 자동감시 장치 및 시스템에 관한 것이다.

종래 사용되던 범칙차량 감시장치는 일반 CCTV카메라와 속도계를 이용하는 방식으로 여러대의 차량에 대하여 동시에 위반여부를 정확히 판단하기가 곤란하였고, 하나의 차선마다 하나의 카메라를 설치하여야만 하는 구조로 되어 있어 비용이 많이 들고, 부피가 크기 때문에 설치공간을 많이 필요로 하였다. 또한 촬영된 차량에 대하여 조작자의 시각에 의해서 위반 여부를 판별하여야 하기 때문에 촬영된 영상의 질에 따라서 오판의 가능성과 분쟁의 수지가 적지 않다고 볼 수 있다. 또한 단속에서 판독까지의 일련의 과정이 단계적이며, 수동으로 이루어지는 관계로 전체 처리까지 많은 시간과 경비가 소요되고, 오판의 위험성을 수반하고 있다.

또한 미국 특허공보 제91-5066950호에는 1개 차선의 두 지점에 빔을 조사하여 빔의 반사 여부와 차량이 두 지점을 통과하는 시간을 측정함으로써 통과 차량의 과속 여부를 판단하는 과속 판단 장치가 기재되어 있는 바, 제1도는 상기 공보의 주요 구성도로 도로상에 설치된 반사부(1, 1')에 레이져 빔 조사부(2, 2')로 부터 레이져 빔을 조사하여 통과 차량이 반사부들(1, 1')을 차례로 통과할 때, 통과시간 t와 이미 설정된 거리 d를 기초로 통과 차량의 속력 v를

의 식에 의해 산출하고, 산출된 속력에 의하여 과속 여부를 판별한다. 만일 이 차량이 과속임이 판명되면, 이 차량은 설치된 카메라(3)에 의해서 촬영된다. 그러나 이러한 구성은 1개의 차선마다 반드시 카메라를 1대씩 설치하여야만 하는 문제점을 안고 있고, 차선위반, 정지선 위반등의 교통법규상의 여러가지 위반 사항들을 인식하기가 곤란한 문제점들을 수반하고 있다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점들을 치유하기 위하여 안출된 것으로, 한 대의 카메라로 다수의 차선을 동시에 감시하도록 하기 위한 것이고, 본 발명의 또 다른 목적은 속도위반, 신호위반, 차선위반 등을 한꺼번에 인식할 수 있는 복합적인 기능을 수행하기위한 것이며, 본 발명의 또다른 목적은 모든 차량을 연속적으로 촬영하는 것이 아니라 범칙 차량만을 선별적으로 촬영하고자 하기 위한 것이다. 제2도는 본 발명의 구체화하기 위한 블록도로서, 적외선 반도체로 구성된 다수의 레이저감식장치(200, 200')로 부터의 조사된 빔이 노면 및 차량에 의해서 반사되도록 하고, 차량 통과시 빔의 반사량 변화에 의해 센서부에서 전압변동을 발생토록하여, 이 전압변동으로 통과 차량의 속도 및 차량 종류를 검출토록 한다. 만일 통과 차량이 속도위반, 차선위반등을 한 차량일 경우에는 카메라콘트롤유니트(103)에서 적외선 조명장치(300)를 작동케하여 적외선을 조사시킨다. 동시에 디지탈 카메라(102)로 카메라부(600)를 통하여 입사되는 상중에서 위반차량을 촬영한다. 이 촬영한 상을 디지탈비디오신호로 마이크로 컴퓨터(100)의 비디오 단자(VIDEO)에 입력한다. 입력된 비디오 신호를 JPEG방법을 사용하여 압축시켜 모뎀(106)을 통하여 중앙통제실에 전송한다. 이때 전송할 신호가 다량일 경우에는 버퍼(107)에 일시 저장시킬 수 있도록 구성한다. 또한 마이크로 컴퓨터에서 신호 전송시 위반의 종류, 일시, 장소등의 제반상황을 함께 압축하여 중앙통제실에 전송할 수 있도록 한다. 또한 별도의 표시 장치(108)를 부가하면, 위반 차량의 속도를 현장에서 표시할 수 있다.

이와같이 구성된 본 발명의 세부적 구성, 작용 및 동작상태를 각각의 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 제2도의 적외선 반도체 레이져 감식장치(200)의 세부구조와 동작을 설명하기 위한 그림이다.

레이져 감식장치(200)내에는 3개의 레이저 빔 조사장치(201, 201', 201)가 설치되어 있다. 이 조사장치로 부터 조사된 레이져 빔은 도로상의 반사부(210, 210', 210)에서 반사된다. 이때 반사되는 지점은 보통의 노면 그대로 일 수 있고, 보다 반사가 잘되도록 특정한 반사체 물질을 부착할 수 있다. 반사부(210, 210', 210)에서 반사된 레이져 빔의 일부는 수렴렌즈(202, 202', 202)를 통과하여 수렴렌즈의 촛점부에 설치된 센서부(203, 203', 203)에서 수렴된다. 이때 센서부는 반사된 레이져빔의 양에 따라서 전압 변동을 일으키는 소자로 이루어져 레이져 빔을 차량이 통과할 때의 반사량이 차량이 통과하지 않을 때와 다르게 됨으로써 전압펄스가 발생된다.

제4도는 본 발명의 레이져 감식장치를 차량이 통과할 때 레이져 감식장치에서 발생되는 펄스의 타임 챠트이다.

제4도와 같이 3개의 레이져 빔이 조사되고 있는 본 발명의 장치중을 차량이 통과하는 경우에 있어서는 차가 도로를 진행하면서 4a, 4b, 4c상태를 갖게된다. 이때 4a는 조사된 레이져빔을 통과하기 전의 상태이고, 4b는 레이져빔3개를 전부 부딪힐 때의 상태이고, 4c는 차가 레이져 빔 전체를 통과한 후의 상태이다. 레이져 감식장치(200)내에 3개의 레이져 빔 투사장치(201, 201', 201)로 부터 투사된 각 빔들이 차의 진행으로 인해 차체에 부딪히고 이로 인해서 센서부(203, 203', 203)에 전압변동이 발생되고, 전압펄스(가, 나, 다)가 각각 형성된다. 시각t₁에 진행하는 자동차가 첫번째 레이져 투사장치로 부터의 빔(a)과 부딪혔다고 할 때 차로부터 반사된 레이져 빔은 해당 센서부(203)에서 펄스가 형성되고, 계속 자동차가 진행함에 따라서 시각 t₂, t₃에서 자동차에 부딪혀 반사된 레이져 빔들은 센서부들(203', 203)에 펄스를 각각 생성한다.

반사부들 사이의 거리를 설계시에 설정하여 둔다면, 예를 들어 210과 210사이의 거리를 d라하고 각 펄스들의 시간간격, 예를 들어 첫번째 빔과 마지막 빔을 부딪히는 시간 t = t₃- t₁이 측정되면, 주행하고 있는 차의 속력 V는

로 산출된다. 따라서 이 결과에 의하여 용이하게 이 차의 과속여부를 검출할 수 있다. 이 결과를 카메라 콘트롤 유니트(103)에 전달하면, 카메라 콘트롤 유니트는 적외선 조명장치(300)에서 적외선을 조명토록 명령함과 동시에, 카메라부(600)에서 위반차에 대해서만 선별적으로 촬영토록하고, 촬영이 끝나면 마이크로 컴퓨터(100)는 촬영된 영상을 압축하고, 위반차량, 일시, 장소등의 제반사항을 부가하여 중앙통제실로 전송한다.

또한, 본 발명은 차선위반 차량을 용이하게 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 제5도는 이와같은 원리를 설명하기 위한 도면으로써, 3개의 레이져 빔의 조사각도를 소형차에 대해서는 3개가 동시에 차체에 의해서 반사되지 않도록 설정하고, 대형차에 대해서는 차량통과시 어느 한 순간에 있어서 3개의 레이져 빔이 동시에 반사되도록 설정하여 둔다. 제5도는 차량이 3개의 레이져 빔중을 차량이 통과할 때 임의의 어느 한 순간을 나타낸 것으로, 소형차(A)와 대형차(B)가 레이져 빔들과 부딪히고 있다. 이때, 소형차(A)에서는 2개의 레이져 빔이 반사되고, 대형차(B)에서는 3개의 레이져 빔이 반사되며, 이 반사된 레이져 빔들은 센서부에서 전압펄스를 형성한다.

소형차(A)가 3개의 레이져 빔중을 통과할 때의 펄스모양은 제4도의 각 센서부의 펄스시차 (가), (나), (다)와 같다. 즉, 소형차의 경우에는 3개의 빔이 동시에 차체에서 반사되지 않기 때문에 첫번째 펄스 t₁부분과 마지막 펄스 t₃는 서로 중복되지 않는다. 그러나 대형차에 있어서는 3개의 빔이 한꺼번에 차체에서 중복되는 시간이 존재하기 때문에 (라), (마), (바)와 같은 펄스형상이 나타나게 된다. 즉 t₁' 와 t₃'가 중복되는 부분이 존재하게 된다. 이와같이 소형차에 있어서는 3개의 레이져 빔이 차체로부터 동시에 반사되지 않도록 빔의 조사각을 설정하여 둠으로써, 대형차량인지 소형차량인지를 판별할 수 있다. 따라서 검색차선이 소형차만이 통과할 수 있는 차선으로 규정되어 있을 때에 대형차가 통과하면 이 차량은 위반차량이므로 이 정보를 카메라 콘트롤 유니트(103)에 전송하게 되고, 이 차량에 대해서 사진 촬영을 하게 된다.

또한 본 발명은 하나의 카메라로 다수의 차선을 동시에 촬영할 수 있는 시스템으로 구성되어 있다. 제6도는 제2도의 카메라부(600)의 상기와 같은 동작을 설명하기 위한 것이다. 제6도에서 각 차선에 대한 입사광(Lanel, 2, 3)은 카메라부(600)의 적외선 필터링 렌즈(601)와 옵티칼 웨지(602) 및 보상렌즈(604)를 통과하여 디지탈 카메라의 이미지 센서(605)에 입사된다. 옵티칼 웨지(602)는 사다리꼴 형상으로 되어 있고, 카메라 콘트롤 유니트의 제어신호에 의해 작동되는 엑튜에이터(603)에 의해 규정된 각도를 반복회전하거나, 일정한 속도로 회전된다. 입사광들(Lanel, 2, 3)은 옵티칼 웨지(602)를 통과하여 카메라의 이미지 센서(605)에 입사될 때 1가지 차선의 입사광만이 입사되도록 설계되어 이들 각 차선의 입사광이 카메라에 순차적으로 맺히도록 되어 있다.

제7도는 각 차선의 상이 카메라에 순차적으로 연속적으로 맺히도록 하는 원리를 설명하기 위한 그림이다. 설명을 단순화하기 위해서 f차선, g차선, 즉 2개의 차선만을 대상으로 하였으나 2개차선이상의 다차선에 대하여도 기본적 원리는 동일하다. 각 차선 f, g으로부터 입사되는 빛은 다음식에 의해서 굴절된다.

d = (n-1)K

d : 굴절 각도

n : 굴절율

K : 웨지 각도

따라서, 웨지의 전면이 제7(a)도와 같은 방향을 향한 상태에서는 f차선의 입사광 f가 이미지 센서에 감지되고, 나머지 다른 입사광들(이 도면에서는 g차선으로 표시 됨)은 보상렌즈(604)를 통해 이미지 센서를 벗어난 위치로 굴절되며, 웨지가 일정각만큼 반시계 방향으로 회전된 제7(b)도와 같은 상태에서는 g차선의 입사광 g가 이미지 센서에 감지되고, 나머지 다른 입사광들은 보상렌즈를 통해 이미지 센서(605)를 벗어난 위치로 굴절된다. 그러므로, 액튜에이터(603)에 의해 일정 각속도로 회전하는 옵티컬 웨지(602)를 통해 다차선의 영상이 순차적으로 이미지 센서에 감지된다. 상기한 바와 같은 작용을 하는 옵티컬 웨지(602)를 회전시키는 액튜에이터(603)는 일정한 각속도를 가지고 회전되며, 지정된 디지탈 카메라의 이미지 센서(605)에는 순차적으로 각 차선의 사이 맺히게 된다. 또한, 카메라 콘트롤 유니트(103)에는 옵티칼 웨지의 회전각도에 따라 이미지 센서에 맺히는 상이 어떤 차선인지를 결정할 수 있도록 이미 차선의 정보와 옵티칼 웨지의 회전각에 대한 정보가 저장되어 있다. 따라서, 각 차선마다를 조사하고 있는 레이져 감식부(200, 200')로 부터 위반차량 여부가 결정되어, 콘트롤 유니트(103)에서 해당 차량이 주행중인 차선을 촬영할 것을 명령하면 옵티칼 웨지를 통해 이미지 센서로 입사된 영상중에서 필요한 차선에 대해서만 촬영을 하게 된다. 이상은 2개의 차선의 상을 하나의 카메라로 촬영하는 것을 예시하는 것이나 이것은 다수차선에도 그대로 응용할 수 있는 원리이다.

각각의 차선을 감시하고 있는 레이져 감식장치로부터 차선위반, 속도위반 차량이 검출되면, 이 정보는 카메라 콘트롤 유니트(103)에 전송되고, 카메라 콘트롤 유니트(103)에서는 적외선 조명장치(300)에 적외선을 조사토록 지시함과 동시에, 해당 차선의 상이 옵티칼 웨지(602)를 통하여 카메라 이미지 센서(605)에 도달했을 때 그상을 촬영토록 한다. 이때 액튜에이터(603)의 회전속도는 차의 진행속도와 비교할 수 없이 빠르게 설정되어 많은 차선의 상이 카메라 이미지 센서에 순차적으로 입사 되므로, 다수 차선의 다수의 위반차량에 대해서도 매우 선명한 상을 촬영할 수 있다.

제8도는 신호위반을 검출하기 위한 시스템으로 제8(a)도 신호등의 정보를 광신호(optical signal)로 전송하는 경우를 예시한 것이고 제8(b)도는 신호정보를 전자적신호(electronic signal)로 전송하는 경우를 예시한 것이다. 제8(a)도에 있어서, 신호등의 적색(R), 황색(Y), 녹색(B) 신호가 각각 점등되었을 때 해당 수광부(81, 82, 83)에서 광을 수광하여 광신호를 마이크로컴퓨터(100)에 전송하면, 마이크로 컴퓨터는 레이져 감시장치(200, 200')를 통해 차량의 주행상태를 판별하여 상기 광신호와 비교하고, 위반인 경우에는, 해당 차선의 차량에 대하여 촬영하여 교통통제 센타에 전송한다. 신호등에 관한 정보를 얻는 방법에 있어서는 제8(b)도와 같이 각 신호등(80)의 빛이 적, 황, 녹색만을 통과시키는 필터링 렌즈(84)와 해당 광 수신부(85, 86, 87)로 전달되어 전자석 신호로 변환된 후, 마이크로컴퓨터(100)에 전달되도록 할 수 있고, 이것의 검출방법은 상기와 같은 방법에 국한될 수 없는 다양한 수단이 존재할 수 있다.

제9도는 이미지 쉬프트부분, 적외선 조명장치, 레이져 감지장치등을 포함하는 시스템의 외함을 예시한 것으로 제9(a)도의 중앙부분(701)은 외부의 광을 입력받아 카메라부로 전달하는 광학창이고, 상부의 장치(300, 300')는 적외선 조명장치이고, 하부의 장치(200, 200')는 각각 3개의 레이져 빔을 조사할 수 있는 레이져 감식장치이다. 이와같은 장치는 2개의 차선을 감시할 수 있는 장치이나 제9(b)도와 같은 확장장치를 사용하여 보다 많은 차선을 감시할 수 있다. 추가 연결단자들(902, 903)은 3개 이상의 차선을 감지할 때 사용되는 외부용 조명/레이져 감식부와의 입출력 단자이고, 신호 인식부(904)는 신호등의 상태를 파악하는 신호인식부와의 연결 단자이다. 통신용 연결단자(905)는 촬영된 영상과 제반 자료를 중앙통제실로 보내기 위한 통신단자이다. 하부에는 전원입력부 및 전원 On/Off용 스위치(906)이 설치되어 있다.

이와같은 본 발명은 하나의 카메라로 다수의 차선에 대하여 속도위반, 차선위반, 신호위반등의 위반차량에 대하여 검출 및 촬영할 수 있고, 이러한 원리를 응용하면 정지선위반등을 간단히 검출·촬영할 수 있는 등 다양하게 응용할 수 있는 그 응용범위가 이상에서 설명한 것에 국한되지 않는 광범위한 것이라 할 수 있다.

이와같은 본 발명의 효과는 기존의 복수의 카메라를 설치해야 하는 문제점을 극복함으로써 장비를 단순화하고, 적외선 조명방식을 이용하여 주, 야간의 구분없이 촬영이 가능하도록 하며, 전송시간 및 자료의 크기를 최소화하기 위하여 범칙차량에 대해서만 한정적으로 촬영하여, 처리하도록 장비를 최적화시켰으며, 처리된 영상자료들은 영상압축기법을 통해 그 크기를 최소화한 후에 전송하도록 하였다.

Claims (7)

1. 다수의 레이져 빔을 조사하여 반사되는 레이져 빔의 양에 따라 차량의 위반 여부를 결정하는 다수의 레이져 감식장치(200, 200')와, 상기 레이져 감식장치(200, 200')로 부터의 위반차량과 차선의 정보를 전달받는 카메라 콘트롤 유니트(103)와, 상기 카메라 콘트롤 유니트로 부터 명령을 받아 다차선중에서 특정 차선만을 촬영하는 카메라부(600)와, 상기 카메라 콘트롤 유니트(103)로 부터 특정 순간에 카메라부(600)에서 촬영할 수 있도록 광을 조사하는 조명부(300)와, 상기 카메라부(600)의 영상신호를 입력받으며 콘트롤 유니트(103)와 상호 제어 정보를 교환하는 마이크로 컴퓨터(100)를 포함하는 특징으로 하는 다차선 범칙차량의 자동 감시 장치.
2. 제1항에 있어서 상기 레이져 감식장치에서 1차선에 대하여 3개의 레이져 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 다차선 범칙차량의 자동 감시 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 카메라부는 적외선 필터링 렌즈(601)와, 상기 적외선 필터링 렌즈를 통과한 광중에서 특정 차선의 광을 선별하기 위한 옵티칼 웨지(602)와, 상기 옵티칼 웨지를 구동시키기 위한 엑튜에이터(603)와, 상기 옵티칼 웨지를 통과한 광중에서 불필요한 광을 굴절시키기 위한 보상렌즈(604)와, 상기 보상렌즈(604)를 통과한 선택된 광에 의해 상을 형성하기 위한 이미지 센서(605)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다차선 범칙차량의 자동 감지 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 조명부(300)가 적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 다차선 범칙차량의 자동 감시 장치.
5. 제1항에 있어서 신호등의 신호 정보와 레이져 감식 장치로 부터 차의 주행상태를 판단하여 신호위반 여부를 판별할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 다차선 범칙차량의 자동 감시 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 레이져 감식장치에서 다수의 레이져 빔을 조사할 때, 주행하는 소형차의 차체로부터 동시에 반사되는 레이져 빔의수가 대형차의 차체로부터 동시에 반사되는 레이져 빔의 수보다 작도록 하는 것을 특징으로 하는 다차선 범칙차량의 자동 감시 장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 레이져 감식장치에서 3개의 레이져 빔을 조사할 때, 주행하는 대형차의 차체로부터 적어도 한순간에 3개의 레이져 빔이 동시에 반사되도록 하는 것을 특징으로 하는 다차선 범칙차량의 자동 감시 장치.