KR100335753B1 - Vehicle Detection Method Based on Wavelet Transforms - Google Patents

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KR100335753B1
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Abstract

본 발명은 도심 교차로에 설치된 영상 검지기로부터 입력되는 정보 중에서 차량을 검지하는 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 각 차선별 검지영역에 대한 웨이블렛 변환(Wavelet Transforms)으로 차량의 검지에 신뢰성을 높이도록 한 웨이블렛 변환을 이용한 차량 검지방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a vehicle from information input from an image detector installed at an intersection of a city, and more specifically, to increase reliability in detecting a vehicle by using wavelet transforms for detection areas for each lane. The present invention relates to a vehicle detection method using wavelet transform.

본 발명은 영상 검지수단으로 입력되는 영상 정보에 대하여 정지선 이후 일정거리를 등간 격으로 분할하여 검지 영역을 설정하는 과정과; 상기 설정된 검지영역의 영상신호에 대하여 이산 웨이블렛 변환하여 주파수 신호로 변환시키는 과정과; 상기 주파수 변환된 신호를 고주파 배직교(biorthogonal) 웨이블렛 필터를 통해 분해하여 웨이블렛 계수를 산출하는 과정과; 상기 산출된 웨이블렛 계수를 역 고주파 배직교(biorthogonal) 웨이블렛 필터를 이용하여 0내지 255 사이의 명암값으로 복원하는 과정과; 상기 복원된 명암값의 픽셀 수를 임계값과 비교하여 해당 검지 영역에 차량이 존재하고 있는지의 여부를 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention comprises the steps of setting a detection area by dividing a predetermined distance after the stop line at equal intervals with respect to the image information input to the image detection means; Converting the image signal of the set detection area into a discrete wavelet transform and converting the image signal into a frequency signal; Calculating a wavelet coefficient by decomposing the frequency-converted signal through a high frequency biorthogonal wavelet filter; Restoring the calculated wavelet coefficient to a contrast value between 0 and 255 using an inverse high frequency biorthogonal wavelet filter; And determining whether or not the vehicle exists in the corresponding detection area by comparing the number of pixels of the restored intensity value with a threshold value.

따라서, 본 발명은 기존의 공간상에서의 영상 처리를 주파수 영역상에서 처리해 줌으로써 날씨의 변화에 따라 발생하는 노이즈 제거를 위한 부가적인 처리 과정이 배제되고, 하루 중 시간대 별로 광도가 변화함에 따라 도로의 명암값을 추정하는 동작을 배제시켜 검지 오류율을 최소화한다.Therefore, the present invention eliminates the additional processing for removing noise caused by the change of weather by processing the image processing in the existing space in the frequency domain, and the contrast value of the road as the brightness changes according to the time zone of the day. The detection error rate is minimized by excluding the operation of estimating.

Description

웨이블렛 변환을 이용한 차량 검지방법{Vehicle Detection Method Based on Wavelet Transforms}Vehicle Detection Method Based on Wavelet Transforms {Vehicle Detection Method Based on Wavelet Transforms}

본 발명은 도심 교차로에 설치된 영상 검지기로부터 입력되는 정보 중에서 차량을 검지하는 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 각 차선별 검지영역에 대한 웨이블렛 변환(Wavelet Transforms)으로 차량의 검지에 신뢰성을 높이도록 한 웨이블렛 변환을 이용한 차량 검지방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a vehicle from information input from an image detector installed at an intersection of a city, and more specifically, to increase reliability in detecting a vehicle by using wavelet transforms for detection areas for each lane. The present invention relates to a vehicle detection method using wavelet transform.

일반적으로 국내외를 막론하고 교통 정보를 검출하는 장치로는 도로에 코일을 매설한 다음 차량의 통과에 따라 발생되는 기전력의 변화를 검출하여 교통 정보를 검출하는 유도식 루프 검지기(Inductive Loop Detector : ILD)가 주로 사용되고 있다.In general, a device that detects traffic information, both at home and abroad, is an inductive loop detector (ILD) that detects traffic information by embedding a coil on a road and then detecting a change in electromotive force generated by the passage of a vehicle. Is mainly used.

그러나, ILD의 경우 차량이 통행하는 도로상에 매설하여야 하기 때문에 시공 방법이 어려우며, 도로 노면의 개 보수 등에 따라 ILD를 다시 매설하여야 하며, 잦은 도로 공사로 인하여 ILD 코일이 단락 또는 단선되는 등 유지보수에 있어서 많은 문제점을 갖고 있다.However, in the case of ILD, the construction method is difficult because it must be buried on the road where the vehicle passes, and ILD must be buried again according to the renovation of the road surface, and the maintenance of the ILD coil is shorted or broken due to frequent road construction. There are many problems with this.

또한, ILD를 통해 검출되는 교통 정보의 경우 활용할 수 있는 정보의 종류가 해당 지점을 통행하는 교통량과 점유시간 및 비점유시간 수집에 한정되어 있기 때문에 여행시간(Travel Time) 예측 등과 같은 다양한 정보를 제공할 수 없는 단점이 있다.In addition, in the case of traffic information detected through ILD, the types of information available are limited to collecting traffic volume and occupancy time and non-occupancy time that pass through the point, and thus provide various information such as travel time prediction. There is a disadvantage that can not.

따라서, 최근에는 ILD에 대한 대체 검지기로서 초음파 검지기(UltrasonicDetector), 초단파 검지기(Microwave Detector), 영상 검지기(Image Detector) 등의 다양한 검지기가 설치되고 있는데, 이중에서 영상 검지기의 경우 교통량과 점유시간(Occupancy Time) 및 비점유시간(Non-Occupancy Time)등을 계측할 수 있을 뿐만 아니라 이외에 대기길이, 대략 3내지 4종의 차종 구분, 지점 속도 등을 계측할 수 있으며, 아직은 미흡하지만 여행 시간 및 여행 속도 예측 등의 광역적 정보 수집을 위한 연구도 진행되고 있는 상태이다.Therefore, as an alternative to the ILD, various detectors such as an ultrasonic detector, a microwave detector, and an image detector have recently been installed. Time, Non-Occupancy Time, etc. can be measured, as well as measuring the waiting length, about 3 to 4 types of vehicles, the speed of the spot, etc. Research is also underway to collect global information such as forecasts.

이에 대한 한 예로 미국에서 적용한 WADS(Wide Area Detection System)라는 장치(참고문헌 R.M.Inigo, Traffic Monitoring and Control using Machine Vision : A Survey,IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. IE-32, No. 3, Aug, 1985, pp.177-185, 와 R.M. Inigo, Application of Machine Vision to Traffic monitoring and Control,IEEE Trans. on Vehicular Technology, Vol. 38, Aug,1989, pp112-122)가 제공되고 있는 있는데, 이는 미국에서 최초로 영상 처리를 이용하여 차량 검지(Vehicle Detection), 차량 속도측정(Vehicle Velocity Measurement) 및 차량의 추적(Vehicle Tracking)을 하기 위한 종합적인 교통정보제공시스템으로 이중 검지영역에서의 차량검지는 모든 교통정보를 수집, 분석하기 위하여 필수적으로 필요한 기능이다.As an example, a device called Wide Area Detection System (WADS) applied in the United States (Ref. RMInigo, Traffic Monitoring and Control using Machine Vision: A Survey, IEEE Trans.on Industrial Electronics , Vol. IE-32, No. 3, Aug) , 1985, pp. 177-185, and RM Inigo, Application of Machine Vision to Traffic monitoring and Control, IEEE Trans.on Vehicular Technology , Vol. 38, Aug, 1989, pp112-122). Is a comprehensive traffic information providing system for vehicle detection, vehicle velocity measurement, and vehicle tracking using image processing for the first time in the world. This function is essential for collecting and analyzing information.

상기 WADS에서의 차량 검지 알고리즘은 각 차선별로 수평방향으로 50 픽셀을 하나의 라인으로 설정한 다음 5 개 라인을 차량검지영역으로 하여 총 10 개의 프레임 단위로 검색하였다. 즉, 첫번째 프레임에서 1+j 라인과 11번째 프레임에서 6+j 라인(여기서 j=0,1,2,3,4)을 검색하여 도로와의 차이가 어느 임계값을 초과할 경우에 차량을 검지하는 방법이다.In the vehicle detection algorithm in the WADS, 50 pixels were set as one line in the horizontal direction for each lane, and five lines were searched in units of ten frames using the vehicle detection area. In other words, search for the 1 + j line in the first frame and the 6 + j line in the 11th frame (where j = 0,1,2,3,4) to find the vehicle if the difference with the road exceeds a certain threshold. How to detect.

이 시스템은 차량의 평균 속도가 20Km/h 이상의 속도로 접근하는 것을 가정하여 10 프레임 단위로 검색하였으며, 차량의 길이가 15m 이내라는 것을 가정하여 5 픽셀 단위로 나누어 검색하였다.The system searched in 10-frame units assuming the average speed of the vehicle approaching 20Km / h or more, and searched in 5-pixel units assuming that the vehicle length was less than 15m.

이에 대한 알고리즘을 수식으로 표현하면 하기의 수학식 1과 같이 표현된다.If the algorithm for this is expressed as an equation, it is expressed as Equation 1 below.

여기서 :로 판정된 새로운 도로이며, i=1,2, … ,50 이고,here : A new road determined as i = 1,2,... , 50,

Li: 진입하는 차선 i 에서의 명암값이다.L i : Contrast value in the entering lane i.

상기의 수학식 1에서는 시간대별로 도로의 명암값을 추정하는 것으로, ω = 0.8 로 고정시켜 놓았으나, 구름의 움직임에 따라 약간씩 조정할 수 있으며, 임계값 T 는 시간대별로 도로의 최소 변화량인 Bi에 의해서 결정되며, 일반적으로 Bi의 3배 값으로 결정한다.In Equation 1 above Is an estimate of the contrast of the road by time zone, and fixed at ω = 0.8, but can be adjusted slightly according to the movement of the cloud, and the threshold T is determined by B i , the minimum change of road for each time zone. Generally, it is determined by three times value of B i .

따라서, 5 개 라인중 하나의 라인에 대하여 VD〉T 인 경우에는 차량을 검지한 것으로 판단한다.Therefore, in the case of V D > T for one of the five lines, it is determined that the vehicle is detected.

또한, 다른 일 예로 일본에서 제안된 방법(참고문헌 : 조형기,정의환, 영상처리 기반의 Voting Technique를 이용한 대기길이 계측 알고리즘의 개발, 대한교통학회지, Vol.16,No.3,1998,PP.113-121과 R.M.Inigo, Traffic Monitoring and Control using Machine Vision : A Survey,IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. IE-32, No. 3, Aug, 1985, pp.177-185)이 있는데, 이는 우선 도로에 대한 교통 정보를 미리 수집한 뒤에 시간 t의 변화에 따라 변화량이 있을 경우에 차량을 검지하는 방법으로, 도로 표면에 대한 명암값의 최대값 Lu와 최소값 Ll을 결정한 뒤 t 번째 프레임의 n 번째 픽셀의 명암값을I(n,t)라 하면 이I값에 따라 하기의 수학식 2와 같이 P(n,t)를 결정하는 것이다.In addition, as another example, the proposed method in Japan (Reference: Modeling Machine, Eui-Jung Jung, Development of Waiting Length Measurement Algorithm using Voting Technique Based on Image Processing, Journal of Korean Society of Transportation, Vol. 16, No. 3, 1998, pp. 113) -121 and RMInigo, Traffic Monitoring and Control using Machine Vision: A Survey, IEEE Trans.on Industrial Electronics , Vol.IE-32, No. 3, Aug, 1985, pp.177-185). The traffic information is collected in advance and the vehicle is detected when there is a change according to the change of time t. The maximum value L u and the minimum value L l of the contrast value on the road surface are determined, and then the n th frame of the t th frame. If the contrast value of the pixel is I (n, t), P (n, t) is determined based on this I value as shown in Equation 2 below.

상기의 수학식 2에서 P(n,t)가 결정되면 하기의 수학식 3과 같이 현재의 p값과 시간 t-1시점에서의 차량 검지 유무와 비교하여 차량을 검지할 수 있게 된다.When P (n, t) is determined in Equation 2 above, the vehicle can be detected by comparing with the current p value and whether or not the vehicle is detected at time t-1 as shown in Equation 3 below.

상기의 수학식 3에서 τ는 프레임 수를 의미하며, 일반적으로 3 내지 5 프레임 단위로 검색하였으며, 상기에서 P=1이면 차량을 검지한 것이고, P=0이면 차량을 검지하지 않은 것이다.In Equation 3, τ means the number of frames, and in general, the search is performed in units of 3 to 5 frames. When P = 1, the vehicle is detected, and when P = 0, the vehicle is not detected.

또한, 도로 표면의 명암값은 시간대별로 τ로 추정하였는데, 그 추정 방법은 하기의 수학식 4와 같이 표현된다.In addition, the contrast value of the road surface was estimated by τ for each time zone, and the estimation method is expressed by Equation 4 below.

(n,t)=(1-ε) (n,t-1)+εI(n,t) (n, t) = (1-ε) (n, t-1) + εI (n, t)

if│I(n,t-1)-I(n,t)│ 〉α then I(n.t)=I(n,t-1)if│I (n, t-1) -I (n, t) │> α then I (n.t) = I (n, t-1)

여기서, α는 경험적으로 결정하는 계수로서 일반적으로 α=1.5, ε=0.01 또는 0.02 의 값을 주었다.Here, α is a coefficient determined empirically, and generally, α = 1.5, ε = 0.01, or 0.02.

또한, 다른 일 예로 일본의 'Iwasaki'는 도로를 일정하게 30m씩 나누어 검지영역을 설정하고, 이 검지영역내에서 Sobel 마스크를 이용하여 윤곽선을 추출하고, 명암값의 히스토그램을 통하여 차량을 검지하는 방법을 제안하였는데, 이는 차량이 존재할 경우에 명암값의 히스토그램 분포를 보면 255의 값의 분포가 많은 반면에 차량이 존재하지 않을 경우에는 명암값의 히스토그램 분포가 0부터 50사이에 분포되어 있기 때문에 차량을 검지할 수 있다.In another example, Iwasaki in Japan sets a detection area by dividing a road regularly by 30m, extracts an outline using a Sobel mask in the detection area, and detects a vehicle through a histogram of contrast values. The histogram distribution of contrast values in the presence of a vehicle shows a large distribution of values of 255, whereas in the absence of vehicles, the histogram distribution of contrast values is between 0 and 50. It can be detected.

이에 대하여 수학식으로 표현하면 하기의 수학식 5와 같이 된다.This is expressed as Equation 5 below.

여기서, Pi는 i 영역에서 에지 부분의 픽셀수이고, Ti는 영역 i 에서의 임계값이며, Pi-255는 영역 i에서 명암값 255인 픽셀수를 의미한다.Here, P i is the number of pixels of the edge portion in the region i, T i is the threshold value in the region i, P i-255 means the number of pixels of the contrast value 255 in the region i.

또한, M.Higashikubo, T.Hinenoya, K.Takeuchi,는 Traffic Queue Length Measurement using an Image Processing Sensor,3rd Annual World Congress on Intelligent Transport System, Orland USA., Oct,1996에서 SPITS(SPatial Image processing Traffic flow Sensor)를 제안하였는데, 이는 이미지 처리를 통하여 교통량, 속도, 차종, 대기길이 등 종합적인 교통 정보를 수집하는 시스템으로 그 중 대기길이를 특정하기 위하여 검지영역 내에 표본점(Sampled Point)을 설정하고, 이 표본점에 대한 시간 차이(Time Difference), 배경차이(Background Different), 공간 차이(Spatial Different)의 처리를 함으로써 차량을 검지하는 것이다.In addition, M.Higashikubo, T.Hinenoya, K.Takeuchi, SPITS (Special Image Processing Traffic Flow Sensor) in Traffic Queue Length Measurement using an Image Processing Sensor, 3rd Annual World Congress on Intelligent Transport System , Orland USA., Oct, 1996. It is a system that collects comprehensive traffic information such as traffic volume, speed, vehicle type, and waiting length through image processing, and sets sampled points in the detection area to specify the waiting length. The vehicle is detected by processing the time difference, the background difference, and the spatial difference with respect to the sample point.

여기서, 시간 차이는 이동 차량(Moving Vehicles)을 검지하기 위한 방법이고, 배경차이는 차량을 추출하기 위한 방법이며, 공간차이는 차량의 윤곽선을 추출하기 위한 방법이다.Here, the time difference is a method for detecting moving vehicles, the background difference is a method for extracting a vehicle, and the space difference is a method for extracting an outline of the vehicle.

이중에서 배경차이에 의해서 차량을 추출하기 위해서는 배경 정보 즉, 도로 정보에 대한 시간대별로 수정이 필요하며, 공간차이에 의한 윤곽선 추출에 대해서는 도로의 방향 표시 등과 같은 노이즈에 크게 영향을 받는다.Among them, in order to extract a vehicle by the background difference, modification is required for each time zone of the background information, that is, road information, and the contour extraction by the space difference is greatly influenced by noise such as the direction indication of the road.

전술한 바와 같이 영상 검지기를 이용하는 기존의 여러 방법들은 사전에 도로에 해당하는 명암값(intensity or brightness or gray-level) 정보를 획득하여 이 명암값의 변화량이 설정된 임계값 보다 클 경우에 차량을 존재하는 것으로 검지하므로 날씨의 변화에 따른 노이즈(눈,비, 그림자 등)에 매우 민감하여 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.As described above, the existing methods using the image detector obtain the intensity or brightness or gray-level information corresponding to the road in advance, and the vehicle exists when the change amount of the intensity is larger than the set threshold. Since it is detected as having a very sensitive to noise (snow, rain, shadow, etc.) due to the change of weather, there was a problem that the accuracy is low.

또한, 하루중 시간대 별로 변화하는 광도에 따라 도로의 명암값이 시간별로바뀌게 되므로 이를 보정하기 위하여 'Kalman Filter' 방법등을 이용하여 도로의 명암값을 추정해야 하나, 추정한 명암값을 계속하여 갱신하여 주어야 하며, 구름이 많이 있는 낮 시간대 같이 급격한 변화에 대해서는 추정값의 신뢰도가 떨어져 차량 검지의 정확도가 낮아지는 문제점이 발생하게 된다.In addition, since the intensity of the road is changed by time according to the intensity of light that changes by time of day, it is necessary to estimate the intensity of the road using the 'Kalman Filter' method to correct this, but the estimated intensity is continuously updated. For sudden changes such as daytime with heavy clouds, there is a problem that the accuracy of the vehicle detection is lowered because the reliability of the estimated value is lowered.

특히, 야간인 경우 차량의 헤드라이트 빛으로 인하여 검지 오류의 발생이 매우 높게 나타나는 문제점이 있었다.In particular, there is a problem that the occurrence of a detection error is very high due to the headlight of the vehicle at night.

본 발명은 전술한 바와같은 제반적인 문제점을 감안한 것으로, 그 목적은 영상 검지기에서 입력되는 공간상(Spatial Domain)의 영상을 이산 웨이블렛 변환하여 주파수 영역으로 변환한 다음 필터링을 수행하여 날씨의 변화나 하루 시간대별 광도의 변화에 따른 노이즈를 제거하여 검지율을 높이고, 그 정확도를 높이도록 한 것이다.The present invention has been made in view of the above-described general problems, and its object is to perform a discrete wavelet transform of a spatial domain image input from an image detector into a frequency domain, and then perform filtering to perform a change in weather or a day. It removes the noise due to the change of brightness in each time zone to increase the detection rate and increase the accuracy.

도 1은 본 발명에 따른 웨이블렛 변환을 이용한 영상 검지장치의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of an image detection apparatus using wavelet transform according to the present invention.

도 2는 본 발명에서 영상 검지기로 입력되는 영상 신호에 대하여 검지 영역을 설정한 일 예시도.2 is an exemplary diagram in which a detection area is set for an image signal input to an image detector according to the present invention.

도 3의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명에 따라 웨이블렛 변환된 영상 신호의 주파수를 분해 및 복원하기 위한 필터값.(A), (b), (c), and (d) of FIG. 3 are filter values for resolving and reconstructing a frequency of a wavelet transformed video signal according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따라 웨이블렛 변환된 영상 신호의 주파수를 분해하여 계수를 산출하는 절차도.4 is a procedure for calculating coefficients by decomposing a frequency of a wavelet transformed video signal according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따라 분해된 웨이블렛 계수를 영상 명암값으로 복원하는 절차도.5 is a procedure for reconstructing a wavelet coefficient decomposed into an image contrast value according to the present invention.

도 6의 (a)(b)는 본 발명에 따라 주간 시간대 검지 영역에서 차량이 존재하는 경우와 차량이 존재하지 않는 경우에 대한 명암값의 특징 추출 결과.6 (a) and 6 (b) are characteristic extraction results of contrast values for a case where a vehicle is present and a case where a vehicle does not exist in the daytime time zone detection region according to the present invention.

도 7의 (a)(b)는 본 발명에 따라 야간 시간대에 검지 영역에서 차량이 존재하는 경우와 차량이 존재하지 않는 경우에 대한 명암값의 특징 추출 결과.Figure 7 (a) (b) is a feature extraction result of the contrast value for the case where the vehicle is present in the detection area and the vehicle does not exist in the night time zone in accordance with the present invention.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 영상을 이용한 차량 검지방법에 있어서, 영상 검지수단으로 입력되는 영상 정보에 대하여 정지선 이후 일정거리를 등간 격으로 분할하여 검지 영역을 설정하는 과정과; 상기 설정된 검지영역의 영상신호에 대하여 이산 웨이블렛 변환하여 주파수 신호로 변환시키는 과정과; 상기 주파수 변환된 신호를 고주파 배직교(biorthogonal) 웨이블렛 필터를 통해 분해하여 웨이블렛 계수를 산출하는 과정과; 상기 산출된 웨이블렛 계수를 역 고주파 배직교(biorthogonal) 웨이블렛 필터를 이용하여 0내지 255 사이의 명암값으로 복원하는 과정과; 상기 복원된 명암값의 픽셀 수를 임계값과 비교하여 해당 검지 영역에 차량이 존재하고 있는지의 여부를 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a vehicle using an image, the method comprising: setting a detection area by dividing a predetermined distance after a stop line at equal intervals for the image information input to the image detection means; Converting the image signal of the set detection area into a discrete wavelet transform and converting the image signal into a frequency signal; Calculating a wavelet coefficient by decomposing the frequency-converted signal through a high frequency biorthogonal wavelet filter; Restoring the calculated wavelet coefficient to a contrast value between 0 and 255 using an inverse high frequency biorthogonal wavelet filter; And determining whether or not the vehicle exists in the corresponding detection area by comparing the number of pixels of the restored intensity value with a threshold value.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 교통정보 검지장치는 영상 검지부(10)와, 제어부(20), 웨이블렛 변환부(30), 제1필터부(40) 및 제2필터부(50)로 이루어지는데, 영상 검지기(10)는 교통정보 검출을 위한 교차로 등의 지역 공간상에 위치시켜 차량에 대한 영상을 입력하여 그에 대한 신호를 출력한다.As can be seen in Figure 1, the traffic information detection apparatus according to the present invention is an image detection unit 10, the control unit 20, wavelet conversion unit 30, the first filter unit 40 and the second filter unit ( 50), the image detector 10 is located on a local space such as an intersection for detecting traffic information, and inputs an image of a vehicle and outputs a signal thereof.

제어부(20)는 입력되는 영상에 대하여 전반적인 전처리를 수행하는 기능을 담당하며, 영상의 입력이 검지되면 정지선 이후로 일정 거리까지 등 간격으로 검지영역을 설정한다.The controller 20 performs a function of performing overall preprocessing on the input image. When the input of the image is detected, the control unit 20 sets the detection regions at equal intervals up to a predetermined distance after the stop line.

웨이블렛 변환부(30)는 상기 전처리의 과정을 통해 등 간격으로 검지되는 영상에 대하여 웨이블렛 변환하여 영상(Image)신호를 주파수 신호로 변환하는 기능을 수행한다.The wavelet converting unit 30 performs a function of converting an image signal into a frequency signal by performing wavelet transform on the image detected at equal intervals through the preprocessing.

제1필터부(40)는 도3의 (a)와 같은 대역을 갖는 저주파 필터와 도 3의 (b)와 같은 대역을 갖는 고주파 필터로 이루어지며, 웨이블렛 변환을 통해 인가되는 주파수 신호를 각각의 성분에 대하여 분해하는 기능을 수행한다.The first filter part 40 is composed of a low frequency filter having a band as shown in FIG. 3A and a high frequency filter having a band as shown in FIG. 3B, and each of which receives a frequency signal applied through a wavelet transform. Decomposes the components.

제2필터부(50)는 도 3의 (c)와 같은 대역을 갖는 저주파 필터와 도 3의 (d)와 같은 대역을 갖는 고주파 필터로 이루어지며, 상기 제1필터부(40)에서 분해된 각각의 성분을 영상으로 복원하는 기능을 담당한다.The second filter unit 50 is composed of a low frequency filter having a band as shown in FIG. 3 (c) and a high frequency filter having a band as shown in FIG. 3 (d), and decomposed by the first filter unit 40. It is responsible for restoring each component to the image.

먼저, 교통정보 검출을 위해 교차로 등의 지역 공간상에 위치되어 있는 영상 검지기(10)에서 입력되는 영상신호가 제어부(20)측에 입력되면 제어부(20)는 입력되는 영상신호에 대하여 전처리를 수행하며, 기 설정된 알고리즘에 따라 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 정지선 이후로 일정 거리, 약 120m 까지 등 간격으로 검지 영역을 설정한다.First, when an image signal input from an image detector 10 located on a local space such as an intersection is input to the controller 20 for detecting traffic information, the controller 20 performs preprocessing on the input image signal. As shown in FIG. 2, the detection area is set at a predetermined distance, up to about 120 m, and the like after the stop line according to a preset algorithm.

이후, 교차로 신호등에서 정지신호가 들어온 상태에서 차량이 정지선 이후로 정지하고 있을 때 차량이 대기하고 있는 길이를 측정하기 위하여 상기 설정된 검지 영역 안에 차량이 존재하는지를 검지하기 위해 입력된 영상 신호를 웨이블렛 변환부(30)에 인가한다.Subsequently, the wavelet converting unit converts the input image signal to detect whether the vehicle exists in the set detection area to measure the length of the vehicle waiting when the vehicle stops after the stop line while the stop signal is input from the intersection traffic light. Is applied to (30).

웨이블렛 변환부(30)는 영상 신호를 근사정보(Approximation)와 상세정보(Detail)로 나누어 분석할 수 있도록 주파수 영역으로 변환한 다음 제1필터부(40)측에 인가하면 제1필터부(40)는 입력되는 영상의 주파수 신호를 도 3의 (a)와 같은 저주파 대역과 도 3의 (b)와 같은 고주파 대역으로 필터링하여 각 신호의 성분을 분해한 다음 제2필터부(50)측에 인가한다.The wavelet converter 30 converts an image signal into a frequency domain so that the image signal can be divided into approximation information and detail information, and then applied to the first filter unit 40. ) Filter the frequency signal of the input image into a low frequency band as shown in (a) of FIG. 3 and a high frequency band as shown in (b) of FIG. Is authorized.

제2필터부(50)는 각 신호의 성분이 분해되어 인가되는 신호에 대하여 도 3의 (c)와 같은 저주파 대역과 도 3의 (d)와 같은 고주파 대역으로 필터링하여 분해된 신호를 복원하여 입력되는 영상을 추출한다.The second filter unit 50 restores the decomposed signal by filtering the low frequency band as shown in (c) of FIG. 3 and the high frequency band as shown in (d) of FIG. Extract the input image.

상기에서 제1필터부(40)가 웨이블렛 변환된 주파수를 분해하는 동작에 대하여 도 4를 통해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of decomposing the wavelet transformed frequency by the first filter unit 40 will be described in more detail with reference to FIG. 4 as follows.

웨이블렛 변환된 영상 신호에 대한 주파수 X(i,j) 가 제1필터부(40)에 입력되어지면 입력 영상의 명암값에 열(Row)의 방향으로 도 3의 (a)와 같은 대역을 갖는 저주파의 값 h(u)을 곱한 다음 연산된 결과값에 다시 행(Column)의 방향으로 도 3의 (a)와 같은 대역을 갖는 저주파의 값 h(u)을 곱하면 영상의 근사 계수값 SLL이 산출되고, 상기 입력 영상의 명암값에 열(Row)의 방향으로 도 3의 (a)와 같은 대역을 갖는 저주파의 값 h(u)을 곱한 다음 연산된 결과값에 다시 행(Column)의 방향으로 도 3의 (b)와 같은 고주파의 값 g(u)을 곱하면 영상의 수직 성분에 대한 계수값 dLH이 산출된다.When the frequency X (i, j) of the wavelet transformed image signal is input to the first filter unit 40, the intensity of the input image has a band as shown in FIG. 3A in the direction of row. Multiply the low-frequency value h (u) and then multiply the calculated result by the low-frequency value h (u) with the band as shown in Fig. 3 (a) in the direction of the column (Column). LL is calculated, and the intensity value of the input image is multiplied by the low frequency value h (u) having the band as shown in FIG. 3 (a) in the direction of the row, and then the calculated result value is again a column. By multiplying the high frequency value g (u) as shown in FIG. 3 (b) in the direction of, the coefficient value d LH for the vertical component of the image is calculated.

또한, 입력 영상의 명암값에 열(Row)의 방향으로 도 3의 (b)와 같은 대역을 갖는 고주파의 값 g(u)을 곱한 다음 연산된 결과값에 다시 행(Column)의 방향으로 도 3의 (a)와 같은 대역을 갖는 저주파의 값 h(u)을 곱하면 영상의 수평 성분에 대한 계수값 dHL이 산출되고, 상기 입력 영상의 명암값에 열(Row)의 방향으로 도 3의 (b)와 같은 대역을 갖는 고주파의 값 g(u)을 곱한 다음 연산된 결과값에 다시 행(Column)의 방향으로 도 3의 (b)와 같은 고주파의 값 g(u)을 곱하면 영상의 대각선 성분의 게수값 dHH이 산출된다.In addition, the contrast value of the input image is multiplied by the value of the high frequency g (u) having the band as shown in FIG. 3 (b) in the direction of the row, and then the calculated result is plotted again in the direction of the column. Multiplying the low frequency values h (u) with the band as in (a) of 3, the coefficient value d HL for the horizontal component of the image is calculated, and the intensity value of the input image is shown in the direction of row in FIG. Multiply the value of the high frequency g (u) with the band as (b) of and then multiply the calculated result by the value of the high frequency g (u) as shown in (b) of FIG. 3 in the direction of the column. The odd value d HH of the diagonal component of the image is calculated.

상기와 같이 추출되는 영상 신호의 각 계수값에 대하여 원래의 영상으로 보원하기 위해서는 도 5와 같은 절차를 통해 복원을 수행하는데, 본 발명에서는 상기 주파수의 분해 과정에서 추출되는 여러가지의 값 중에서 영상의 대각선 성분의 게수값 dHH의 값 만을 취한 다음 제2필터부(50)를 통해 영상의 복원을 위한 동작을 수행한다.In order to restore the original image to each coefficient value of the extracted image signal as described above, the restoration is performed by the procedure as shown in FIG. 5. In the present invention, the diagonal line of the image is extracted from various values extracted during the decomposition of the frequency. to a component of constant value d taken by only the value HH and performs the following operation for the restoration of an image through the second filter unit 50.

이는 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 영상의 대각선 성분인 dHH의 값을 열 방향으로 도 3의 (d)와 같은 대역을 갖는 역 고주파 필터 값으로 곱합한 다음 산출되는 결과에 행의 방향으로 도 3의 (b)와 같은 대역을 갖는 역 고주파 필터값을 곱하게 되면 0에서 255사이의 명암값을 가진 영상으로 복원된다.This As can be seen in Figure 5, the diagonal components of the image station having a band, such as (d) of Figure 3 in a direction to open the high-frequency value of the filter value d HH Inverse high frequency filter value having the band as shown in (b) of FIG. If you multiply by, it will be restored to image with contrast value between 0 and 255.

상기에서 웨이블렛 변환된 영상 신호의 주파수를 분해할 때와 복원할 때의 사용되는 서로 다른 배직교(biorthogonal) 웨이블렛 필터는 다음과 같다.The different biorthogonal wavelet filters used when decomposing and restoring the frequency of the wavelet transformed video signal are as follows.

선형벡터공간(linear vector space)이 ···, V1,V0,V-1,···로,The linear vector space is ..., V 1 , V 0 , V -1 , ...

f(x,y),(1≤x≤X,1≤y≤Y)를 좌표 X×Y크기의 이미지라고 할 때 벡터 공간 V0에서 f(x,y)는 하기의 수학식 6과 같이 표현된다.When f (x, y), (1≤x≤X, 1≤y≤Y) is an image of the size of coordinate X × Y, f (x, y) in the vector space V 0 is expressed by Equation 6 below. Is expressed.

여기서, Φ(·),ψ(·)는 스케일링 펙터(Scaling Factor)이다.Where? (?) And? (?) Are the scaling factors.

〈f(x,y)·Φ(x-n)Φ(y-p)〉=0, 〈f(x,y)·Φ(x-n)ψ(y-p)〉=0<F (x, y) · Φ (x-n) Φ (y-p)> = 0, <f (x, y) · Φ (x-n) ψ (y-p)> = 0

〈f(x,y)·ψ(x-n)Φ(y-p)〉=0, 〈f(x,y)·ψ(x-n)ψ(y-p)〉=0<F (x, y) · ψ (x-n) Φ (y-p)> = 0, <f (x, y) · ψ (x-n) ψ (y-p)> = 0

〈·〉는 벡터의 내적을 의미한다.〈·〉 Means the inner product of the vector.

여기서, 근사정보에 해당하는 a0(n,p)는 이미지 f(x,y)를 x방향, y방향으로 각각 저주파 필터를 곱하여 다운 샘플링한 계수이고, 상세정보에 해당하는 b0(n,p)는 x방향으로 고주파 필터, y방향으로 저주파 필터를 곱하여 산출한 계수이다.Here, a 0 (n, p) corresponding to the approximate information is a coefficient obtained by down-sampling the image f (x, y) by multiplying the low frequency filters in the x and y directions, respectively, and b 0 (n, corresponding to the detailed information). p) is a coefficient calculated by multiplying a high frequency filter in the x direction and a low frequency filter in the y direction.

또한, c0(n,p)는 x방향으로 저주파 필터, y방향으로 고주파 필터를 곱하여 산출한 계수이고, d0(n,p)는 x,y방향 모두 고주파 필터를 곱하여 나온 계수이다.C 0 (n, p) is a coefficient obtained by multiplying a low frequency filter in the x direction and a high frequency filter in the y direction, and d 0 (n, p) is a coefficient obtained by multiplying a high frequency filter in both the x and y directions.

상기한 바와 같은 상세 정보의 대각선 성분을 영상으로 복원하는 경우 복원된 값이 도 2과 같이 설정되는 검지 영역 내에 차량이 있을 경우에는 도 6의 (a)와 같이 명암값 200 이상의 픽셀 수가 일정 수 T 개 보다 많아지고, 차량이 없는 경우에는 도 6의 (b)와 같이 200 이상의 픽셀 수가 적게 나타난다.When the diagonal component of the detailed information as described above is restored to an image, when there is a vehicle in the detection area in which the restored value is set as shown in FIG. 2, the number of pixels having a contrast value of 200 or more as shown in FIG. If there are more than and there are no vehicles, the number of pixels of 200 or more appears as shown in Fig. 6B.

이는 도 7의 (a)와 (b)에서 알 수 있는 바와 같이 야간 시간대에서도 같은 결과를 추출할 수 있게 된다.As can be seen from (a) and (b) of FIG. 7, the same result can be extracted even at night time.

특히 야간인 경우 일반 공간상에서 차량의 헤드라이트 빛에 의한 노이즈의 영향이 매우 크게 작용하기 때문에 통상적인 상태에서 검지율이 85% 이하로 저하되는 경우가 많이 나타나지만 웨이블렛 변환을 이용할 경우 주간과 마찬가지로 95%이상의 검지율을 얻을 수 있다.Especially, at night, the effect of noise from the headlights of the vehicle is very large in the general space, so the detection rate is often lowered to 85% or less in the normal state, but the wavelet transform is 95% as in the daytime. The above detection rate can be obtained.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 기존의 공간상에서의 영상 처리를 주파수 영역상에서 처리해 줌으로써 날씨의 변화에 따라 발생하는 영상 노이즈에 민감하지 않기 때문에 노이즈 제거를 위한 부가적인 처리 과정이 배제되고, 또한 하루 중 시간대 별로 광도가 변화함에 따라 기존의 방법으로는 도로의 명암값을 추정하여야 하나 본 발명에서는 이를 배제시켜 추정에 따른 오차로 인한 검지 오류율을 최소화한다.As described above, the present invention is not sensitive to the image noise generated by the change of the weather by processing the image processing in the existing space in the frequency domain, and thus, an additional processing for removing the noise is eliminated. As the brightness changes for each time zone, the contrast value of the road should be estimated by the conventional method, but the present invention excludes this, thereby minimizing the detection error rate due to the error according to the estimation.

Claims (4)

영상을 이용한 차량 검지방법에 있어서,In the vehicle detection method using an image, 영상 검지수단으로 입력되는 영상 정보에 대하여 정지선 이후 일정거리를 등간 격으로 분할하여 검지 영역을 설정하는 과정과;Setting a detection area by dividing a predetermined distance after the stop line at equal intervals with respect to the image information input to the image detection means; 상기 설정된 검지영역의 영상신호에 대하여 이산 웨이블렛 변환하여 주파수 신호로 변환시키는 과정과;Converting the image signal of the set detection area into a discrete wavelet transform and converting the image signal into a frequency signal; 상기 주파수 변환된 신호를 고주파 배직교(biorthogonal) 웨이블렛 필터를 통해 분해하여 웨이블렛 계수를 산출하는 과정과;Calculating a wavelet coefficient by decomposing the frequency-converted signal through a high frequency biorthogonal wavelet filter; 상기 산출된 웨이블렛 계수를 역 고주파 배직교(biorthogonal) 웨이블렛 필터를 이용하여 0내지 255 사이의 명암값으로 복원하는 과정과;Restoring the calculated wavelet coefficient to a contrast value between 0 and 255 using an inverse high frequency biorthogonal wavelet filter; 상기 복원된 명암값의 픽셀 수를 임계값과 비교하여 해당 검지 영역에 차량이 존재하고 있는지의 여부를 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이블렛 변환을 이용한 차량 검지방법.And determining whether the vehicle exists in a corresponding detection area by comparing the number of pixels of the restored intensity value with a threshold value. 삭제delete 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 0내지 255 사이의 명암값 복원에 사용되는 영상 신호의 계수값은 분해된 웨이블렛 계수중 영상의 대각선 성분 계수값 dHH만을 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이블렛 변환을 이용한 차량 검지방법.The count value of the video signal used to restore the contrast between 0 and 255 uses only the diagonal component count value d HH of the decomposed wavelet coefficients. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 복원된 픽셀에서 명암값 200 이상의 픽셀 수가 임계값 이상인 경우 차량이 해당 검지 영역을 점유하고 있는 것으로 판단하고, 명암값 200 이상의 픽셀 수가 임계값 이하인 경우 차량이 해당 검지 영역을 점유하고 있지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 웨이블렛 변환을 이용한 차량 검지방법.If the number of pixels with a contrast value of 200 or more is greater than or equal to a threshold value, the vehicle occupies the corresponding detection area. If the number of pixels with a contrast value of 200 or more is less than or equal to a threshold value, the vehicle is determined not to occupy the detection area. Vehicle detection method using a wavelet transform, characterized in that.
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