KR100446964B1 - 차종 판별 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차종 판별 장치에 관한 것으로, 종래 차종 판별 장치는 차량이 지체 또는 정체 되는 경우 원하는 배경영상을 촬상할 수 없어, 차량의 판별이 불가능하며, 일기의 변화에 대처할 수 있는 수단이 없어 오류발생의 확률이 큰 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 차량이 진입함을 검출하고, 그 차량의 상부 영상을 촬상하는 제1촬상부와; 상기 진입한 차량이 촬상위치에 도달하면 그 차량의 측면 영상을 촬상하는 제2촬상부와; 상기 제1촬상부의 영상을 사용하여 차량의 위치를 추적하고, 그 차량의 위치가 촬상위치에 도달하였을때 상기 제1촬상부 및 제2촬상부를 사용하여 촬상된 차량의 상부 및 측면 영상으로부터 차량의 상부 및 측면 윤곽을 추출하고, 그 윤곽으로 부터 차량의 높이, 길이, 폭 및 그 오차를 측정하는 영상처리부로 구성하여 차량이 톨게이트를 지나는 순간 제1촬상부를 사용하여 그 차량의 위치를 판별함과 아울러 상부의 영상을 촬상하고, 제2촬상부를 사용하여 차량의 측면을 촬상하고, 다른 영상과의 비교 과정없이 그 촬상된 영상만으로 차종을 판별할 수 있도록 구성함으로써, 차량의 지체 또는 정체에 관계없이 운행되는 차량의 차종을 판별할 수 있는 효과와 아울러 배경정보를 이용하지 않음으로써, 일기의 변화에 관계없이 정확한 차량의 종류를 판별하는 효과가 있다.

Description

차종 판별 장치{GROUPING APPARATUS FOR AUTOMOBILE}

본 발명은 차종 판별 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 통행료 징수 시스템에서 징수기를 통과하는 차량의 종류를 판단하여 해당 차량의 종류에 맞는 요금을 징수할 수 있도록 하는 차종 판별 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 유료도로에서 요금을 징수하는 시스템은 차종의 구분없이 일정한 요금을 징수하거나, 차종에 따라서 요금을 차등 징수하는 방법이 있다.

차종의 구분없이 일정한 금액을 징수하는 시스템은 동전 투척기등 요금의 납입만을 확인하면 되나, 차종에 따라 차등된 요금을 징수해야 하는 시스템에서는 차종의 판별이 필요하다.

현재, 고속도로의 요금징수에 보편적으로 사용하고 있는 수동형 요금 징수 시스템(TCS : Toll Collection System)은 집입 톨게이트에서 운전자가 마그네틱 카드를 발권하고, 도착 톨게이트에서 요금을 지불하는 방식이다.

이와 같은 방법은 톨게이트에서의 차량정체를 심화시키고, 물류비 증가, 환경오염 등의 문제를 발생시킨다.

상기 수동형 요금 징수 시스템이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 최근 전자 요금 징수 시스템(ETCS : Electric Toll Collection System)이 제시되었다.

이 전자 요금 징수 시스템(ETCS)은 요금 징수를 전산화하는 것이며, 차량이 톨게이트를 통과할때 요금을 지불하는 방법을 차량이 정지하지 않고 주행하는 상태에서 DSRC(Dedicated Small Region Communication)를 이용하여 무선으로 요금의 징수를 처리하는 것이다.

그러나, 무선으로 요금의 징수를 처리하는 방법은 무선통신 만으로 통행요금을 지불한 차량과 지불하지 않은 차량을 구별할 수 없으며, 버스에 승용차의 OBU를 부착하는 등 다른 차종의 OBU(On Vehicle Unit)를 이용하여 통행하는 행위를 막을 수 없다.

상기 OBU의 적법한 사용을 확인하기 위해서는 차종을 판별할 필요가 있으며, 이를 위해 도로를 통행하는 차량의 차폭, 차고, 차장 등의 정보를 추출할 수 있는 차종판별장치를 사용해야 한다.

상기 도로를 통행하는 차량의 차종을 판별하는 종래 차종 판별 장치 및 그 동작을 대한민국특허출원 10-1997-0014458를 예로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래 차종 판별 장치의 구성도로서 이에 도시한 바와 같이 종래 차종 판별 장치는차량감지기(300), 차량분리기(310), 축수감지기(320), 영상촬영기(330) 및 차종판별기(340)를 포함하여 구성된다.

상기 차량감지기(300)는 유료도로의 톨게이트(toll gate) 등의 소정의 차선에 진입하는 차량을 감지하여 차량감지신호를생성하는 것으로서, 바람직하게는 마이크로파 센서(Micro Wave Sensor)가 사용될 수 있다.

상기 차량구분기(310)는 차선의 양변에 설치되고, 차량의 전단부가 지나가는 시점과 차량의 후단부가 지나가는 시점을 감지한다.

상기 차량구분기(310)는 발광소자 및 수광소자를 구비하고, 상기 발광소자에서 생성된 광신호를 상기 수광소자에서 감지하다가 상기 차량의 방해에 의해 감지할 수 없는 시점을 감지시작시점으로두고, 상기 발광소자에서 생성된 광신호를 상기 수광소자에서 감지하지 못하다가 상기 차량의 지나감에 의해 감지할 수있는 시점을 감지종료시점으로 두는 광 센서를 사용할 수 있다.

상기 축수감지기(320)는 차선 방향에 수직으로 차선 바닥에 설치된 4개의 스위치 접점을 구비하고, 상기 각 스위치 접점마다 상기 차량의 바퀴가 지나가면서 누르는 압력에 의해 소정의 접점신호를 생성한다. 상기 차종판별기(340)는 상기 축수감지기(320)의 각 스위치 접점에서 생성된 접점신호의 생성순서 및 생성횟수를 분석하여 축수를 계산하고, 차량의 전/후진을 판별한다.

상기 영상촬영기(330)는 상기 축수감지부(320)의 상측에 설치되어, 상기 차량감지신호에 의해 상기 차량이 지나가는 배경을 참조영상으로 촬영하고, 상기 감지시작시점과 상기 감지종료시점 사이에 상기 축수감지기에 의해 상기 차량의 제1축이감지되면 상기 차량의 상단부를 차량영상으로 촬영한다.

상기 차종판별기(340)는 프로세서, 메모리, 입출력장치 및 소정의 소프트웨어를 지닌 정보처리 시스템으로서, 상기 참조영상과 상기 차량영상의 차이값에 의해 상기 차량의 차폭과 차장을 계산하고, 상기 축수감지기(320)에서 생성된 접점신호의 발생순서 및 발생횟수에 의해 상기 차량의 축수 및 전/후진 상태를 결정하고, 상기 차량의 종류를 판별한다. 상기차종판별기(340)는 좀더 구체적으로 영상처리부(350), 차종판별부(360) 및 접점신호처리부(370)를 구비한다.

상기 영상처리부(350)는 상기 영상촬영기(330)로부터 상기 참조영상과 상기 차량영상을 전달받아, 상기 두 영상의 차이값을 구하여 상기 차량의 차폭 및 차장을 계산하는 구성요소로서, 영상획득부(354), 영상저장부(352), 차이값영상생성부(356) 및 차폭/차장영상생성부(358)를 구비한다.

상기 영상획득부(354)는 상기 영상촬영기(330)로부터 상기 참조영상과 상기 차량영상을 전달받아 참조영상은 상기 영상저장부(352)에 전달하고, 차량영상은 상기 차이값영상생성부(356)에 전달하는 역할을 한다.

상기 영상저장부(352)는 상기 영상획득부(354)에서 전달받은 참조영상을 일시 저장하는 구성 블록이다. 상기 영상저장부(352)는 전달받은 참조영상과 이전에 저장된 참조영상을 비교하여 상당한 차이가 있는경우에는 상기 참조영상 내에 불필요한 차량 또는 다른 물체의 영상이 포함되어 있는 것으로 보아, 상기 전달받은 참조영상을 무시한다.

상기 차이값영상생성부(356)는 상기 영상획득부(354)에서 전달받은 차량영상과 상기 영상저장부(352)에 일시 저장된 참조영상의 변화분을 계산하여 차이값영상을 생성한다.

상기 차폭/차장계산부(358)는 상기 차이값영상생성부(356)에서 생성한 상기 차이값영상을 이용하여 차선에 진입한 차량의 폭 및 길이를 계산한다.

다음, 접점신호처리부(370)는 상기 축수감지기(320)에 포함된 4개의 스위치 접점에서 생성된 각 접점신호의 발생순서 및발생횟수에 의해 상기 차량의 축수 및 전/후진 상태를 결정하여 상기 차종판별부(360)에 전달한다.

그리고, 상기 차종판별부(360)는 상기 영상처리부(350)에서 계산된 상기 차량의 차폭 및 차장과 상기 접점신호처리부(370)에서 결정된 상기 차량의 축수를 각 차종별로 미리 구비된 차종 데이터와 비교하여 일치하는 차종을 선택한다.

도 2는 종래 차종 판별 장치를 설치환경을 고려하여 도시한 도면이다. 도 4에서 참조번호 400은 도 1의 차량감지기(300)이고, 참조번호 402는 도 1의 차량분리기(310)이고, 참조번호 404는 도 1의 축수감지기(320)이고, 참조번호406은 도 1의 영상촬영기(330)을 표시한 것이다.

다음은 종래 차종 판별 장치 동작 내용을 시간의 흐름에 비추어 구체적으로 설명한다.

도 3는 도 1에 도시된 종래 차종 판별 장치에 있어서 차종을 판별하는 방법을 도시한 순서도이다.

먼저, 차량감지기(300, 400)에 의해 차선에 진입하는 차량이 감지되면, 영상촬영기(330, 406)에 의해 상기 차량이 지나갈차선의 배경이 참조영상으로 촬영되어, 상기 차종판별기(340)의 소정의 메모리에 저장된다(500, 505단계). 상기 참조영상이 소정의 메모리에 저장되는 과정을 좀 더 상세히 설명하면, 상기 영상촬영기(330, 406)에서 촬영되어 상기 차종판별기(340)에 전달된 참조형상을 제1 참조영상이라 하고, 상기 메모리에 이미 저장되어 있는 참조영상을 제2 참조영상이라할 때, 제1 참조영상과 제2 참조영상이 상당히 차이가 있는 경우에는 제1 참조영상을 무시하고, 그 차이가 크지 않은 경우에는 제2 참조영상을 제1 참조영상에 의해 갱신하게 된다.

차량구분기(310, 402)에 의해 상기 차량의 전단부가 감지되고(510단계), 축수감지기(320, 404)에 의해 상기 차량의 제1축수가 감지되면(515단계), 상기 영상촬영기(330, 406)에 의해 상기 차량의 차량영상이 촬영된다(520단계).

다음, 상기 차종판별기(340)에 의해 상기 촬영된 차량영상과 상기 메모리에 저장된 참조영상의 차이값이 계산되어 상기차량의 차폭과 차장이 계산된다(525단계).

다음, 상기 차량구분기(310, 402)에 의해 상기 차량의 후단부가 감지되면, 상기 차종판별기(340)에 의해 상기 축수감지기(320, 404)에 감지된 축수로 상기 차량의 축수를 결정된다(530단계 내지 545단계).

그리고, 상기 차종판별기(340)가 상기 차량의 차폭, 차장 및 축수를 미리 저장된 차종별 데이터와 비교하여 일치하는 차종을 선택함으로써 상기 차선에 진입한 차량에 대한 차종 판별 과정은 종료된다(550단계)

그러나, 이와 같이 차량이 톨게이트에 진입할때 차량 검지기에 의해 미리 배경영상을 취득하고, 차량이 촬영영역에 진입하였을때 차량의 영상을 취득한 후, 배경영상과 차량의 영상을 이용한 차영상을 구하는 방법은 차량이 지체와 서행을 하는 경우, 배경영상을 원활하게 갱신할 수 없다.

즉, 차량 검지기에 차량의 진입이 검지되었으나, 현재 촬영영역에는 배경만 위치하는 것이 아니라 이전에 진입한 차량이 위치하고 있을 수 있기 때문이다.

또한, 배경영상을 취득한 후, 구름이 태양을 가리거나 하는 등의 조건의 변화에 따라 차량의 영상이 가지는 배경과 먼저 취득한 배경영상이 차이가 있을 수있으며, 이 경우에는 차 영상을 사용하여 차량을 판별하는 것은 불가능하다.

상기한 바와 같이 종래 차종 판별 장치는 차량이 지체 또는 정체 되는 경우 원하는 배경영상을 촬상할 수 없어, 차량의 판별이 불가능하며, 일기의 변화에 대처할 수 있는 수단이 없어 오류발생의 확률이 큰 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 차량의 지체 및 정체에 무관하게 차량의 종류를 판별할 수 있으며, 일기의 변화에 무관한 차종 판별 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 차종 판별 장치의 구성도.

도2는 도1을 설치환경을 고려하여 구성한 구성도.

도3은 종래 차종 판별 방법의 순서도.

도4는 본 발명 차종 판별 장치의 구성도.

도5는 도4의 동작 순서도.

도6은 본 발명에서 차량의 위치를 판별하는 과정의 순서도.

도7은 본 발명에서 차종을 판별하는 방법의 순서도.

도8a 내지 도8h는 차량의 영상으로 부터 윤곽을 추출하는 과정의 모식도.

도9는 검출된 차량의 윤곽을 보정하고, 세선화하는 과정을 보인 모식도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1:차량 2:제1촬상부

3:제2촬상부 4:영상처리부

5:겐트리

상기와 같은 목적은 차량이 진입함을 검출하고, 그 차량의 상부 영상을 촬상하는 제1촬상부와; 상기 진입한 차량이 촬상위치에 도달하면 그 차량의 측면 영상을 촬상하는 제2촬상부와; 상기 제1촬상부의 영상을 사용하여 차량의 위치를 추적하고, 그 차량의 위치가 촬상위치에 도달하였을때 상기 제1촬상부 및 제2촬상부를 사용하여 촬상된 차량의 상부 및 측면 영상으로부터 차량의 상부 및 측면 윤곽을 추출하고, 그 윤곽으로 부터 차량의 높이, 길이, 폭 및 그 오차를 측정하는 영상처리부로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도4는 본 발명 차종 판별 장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 주행하는 차량(1)이 진입하는 것을 검출하고, 그 차량(1)의 위치가 설정된 위치가 되면, 그 차량(1)의 상부 영상을 촬상함과 아울러 트래킹 신호를 출력하는 제1촬상부(2)와; 상기 제1촬상부(2)의 트래킹 신호에 따라 차량(1)의 측면부를 촬상하는 제2촬상부(3)와; 상기 제1 및 제2촬상부(2, 3)에서 촬영된 차량(1)의 영상을 인가받아 처리하여 차량의 높이, 폭, 길이 정보를 추출하여 차종을 판별하는 영상처리부(4)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 차종 판별 장치의 구성 및 동작을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 제1촬상부(2)는 겐트리(5)의 상부측에 위치하며, 도로를 따라 소정각도로 이동할 수 있도록 구성된다.

상기 제1촬상부(2)의 특징은 차량(1)의 위치에 따라 자동으로 이동하며, 차량(1)의 상부를 연속된 영상으로 촬상한다.

이처럼 제1촬상부(2)에서 차량(1)을 검지하면, 영상처리부(4)에서는 차량(1)의 위치를 계산하여 차량(1)이 촬상에 적당한 위치에 위치하는가를 판단한다.

상기 차량(1)이 촬상에 적당한 위치에 있으면, 상기 차량(1)의 상부를 촬상하던 제1촬상부(2)의 영상을 저장하고, 제2촬상부(3)에 촬상신호인 트리거 신호를 출력하여 그 제2촬상부(3)에서 차량(1)의 측면 영상을 촬상하도록 제어한다.

상기 제2촬상부(3)는 겐트리(5)의 수직인 부분에 위치하며, 제1촬상부(2)와는 달리 차량의 정지영상을 촬상한다.

즉, 제1촬상부(2)를 사용하여 차량이 촬영위치에 도달했는지를 판단하고, 차량이 촬영위치에 있으면 그 제1촬상부(2)를 사용하여 차량의 상부 영상을 획득함과 아울러 제2촬상부(3)를 사용하여 차량(1)의 측면 영상을 획득한다.

상기 제1 및 제2촬상부(3,4) 각각은 CCD카메라, 적외선 필터 및 적외선 조명을 포함하여 구성되며, 상기 적외선 필터 및 적외선 조명의 사용으로 인해 촬상영역의 가시광선을 제거하고, 적외선 영역의 광으로만 촬상한다.

상기 적외선 필터는 CCD 카메라의 렌즈 전면에 부착되며, 유리 또는 젤라틴 재질로 되어 투과 가능한 광의 파장만을 CCD 카메라로 인가하여 피사체의 색조 또는 명암을 변화시키는 기능을 한다.

이처럼 적외선을 이용하여 차량의 상부 및 측면을 촬영하면, 태양광이나 차량의 전조등에 의해 생기는 영상의 번짐 문제를 해결할 수 있다.

이로 인해 영상처리의 가장 큰 문제점인 빛의 민감도를 줄일 수 있어, 일기의 변화등에 무관한 영상을 획득할 수 있다.

상기 제1 및 제2촬상부(2, 3)는 각각 차량의 상부와 측면을 촬상하도록 배치되며, 이에 따라 동일한 차량에 대하여 서로다른 각도에서 촬상한 사진을 획득할 수 있게 된다.

차량의 상부를 촬상한 제1촬상부(2)의 촬상결과를 이용하여 차량의 폭을 검출할 수 있게 되며, 차량의 측면을 촬상하는 제2촬상부(3)의 촬상결과를 이용하여 차량의 길이와 높이를 검출할 수 있게 되어, 종합적으로 차량의 폭, 길이 및 높이를 모두 검출하여 차량의 종류를 판별할 수 있게 된다.

상기와 같이 촬상된 차량(1)의 영상은 영상처리부(4)에 인가된다.

상기 제1 및 제2촬상부(2,3)로 부터 차량의 영상을 인가받은 영상처리부(4)는 그 차량의 영상을 처리하여 촬상된 차량의 폭, 길이 및 높이를 이용하여 차량의종류를 판별하고, 이를 출력 및 저장한다.

도5는 상기 본 발명 차종 판별 장치의 전체적인 동작 순서도로서, 제1촬상부(2)를 사용하여 차량(1)의 검지를 수행하고, 차량이 검지되면 그 위치를 영상처리부(4)에서 계산하여 차량이 촬영위치에 도달한 것으로 판단되면, 제1 및 제2촬상부(2, 3)에서 차량의 영상을 촬상한 후, 그 촬상된 영상을 처리하여 차종을 판별한 다음 그 결과를 출력 및 저장하게 된다.

이와 같은 과정에서는 종래와 같이 별도의 배경영상을 촬상하지 않고, 톨게이트를 통과하는 차량의 영상을 직접 촬영하여 그 촬영된 영상으로 부터 차종을 판별할 수 있게 되어, 차량이 정체 또는 지체되는 경우에도 차종을 판별할 수 있으며, 일기의 변화에 관계없이 정확한 차종 판별이 가능하게 된다.

도6은 상기 영상처리부(5)에서 차량의 위치를 판별하는 과정의 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 제1촬상부(2)에서 촬상되는 차량(1)의 연속적인 영상을 읽어 들이는 영상입력단계와; 상기 읽어 들인 영상에 가우스 미디안 필터를 적용하여 평활화하여 미세한 특징에 둔감한 영상을 획득하는 전처리 단계와; 상기 전처리된 영상으로 부터 복수(n)개의 특징후보를 추출하고, 후보들을 내림차순으로 정렬하는 특징후보 추출 및 정렬단계와; 상기 정렬된 특징후보 각각의 탬플릿(template)을 생성하고, 차량의 위치추적을 위해 그 탬플릿을 추적리스트에 추가하는 탬플릿 생성 및 저장단계와; 매칭의 회수(K)를 초기화하고, 현재 추적리스트에서 매칭의 회수(K)에 부합하는 탬플릿을 선택하는 탬플릿 선택단계와; 상기 선택된 탬플릿을 현재의 영상에 매칭시켜 매칭이 성공하면 다음 추적 리스트레 추가하고, 성공하지 못하면 상기 탬플릿 선택단계로 귀환하여 매칭의 회수(K)를 순차 증가시켜 매칭이 성공할때까지 반복 수행하는 매칭 판단단계와; 현재 매칭에 성공한 특징과 인접한 특징이 존재하는지 판단하여 있으면, 해당 오브젝트(object)에 추가하고, 없으면 새로운 오브젝트(object)를 생성하는 오브젝트 구성단계와; 상기 매칭에 성공한 매칭의 회수(K)와 현재 추적 리스트의 탬플릿 수를 비교하여 현재 추적 리스트의 탬플릿 수가 적으면 그 매칭회수(K)를 순차증가시켜 상기 탬플릿 선택단계로 귀환하고, 현재의 추적 리스트의 탬플릿 수가 매칭 회수(K)보다 작으면 현재의 오브젝트 중 차량으로 판단되는 오브젝트를 결정하는 오브젝트 결정단계와; 상기 결정된 오브젝트를 이용하여 차량의 위치를 계산하는 차량 위치 계산단계로 이루어진다.

상기와 같은 차량의 위치를 판단하는 방법은 일반적인 영상처리를 이용한 차량의 위치 판단 방법이며, 촬상된 영상의 특징으로 부터 차량의 윤곽을 추출하고, 그 윤곽과 이전 상태의 결과를 비교하여 차량의 위치를 추적하는 방법이다.

이와 같이 제1촬상부(2)를 사용하여 차량의 위치를 검출하고, 그 차량의 위치가 촬상위치가 되면 제1촬상부(2)의 영상을 저장하고, 제2촬상부(3)를 이용하여 차량의 측면 영상을 촬상하여 저장하게 된다.

이처럼 저장된 제1촬상부(2) 및 제2촬상부(3)의 영상은 상기 영상처리부(4)로 인가되어 영상처리되어 차종을 판별할 수 있게 된다.

도7은 상기 영상처리부(4)의 영상처리 순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 제1 및 제2촬상부(2,3)에서 촬상한 차량의 상부 및 측면 영상에서 배경을 제거하는 전처리단계와; 상기 배경이 제거된 영상으로 부터 차량의 윤곽을 검출하는 윤곽검출 필터링단계와; 상기 검출된 윤곽을 세선화하고, 그 세선화된 윤곽으로 부터 차량의 윤곽을 결정하는 세선화 및 윤곽검출단계와; 상기 검출된 윤곽을 이용하여 차량 윤곽의 후보영역을 결정하는 윤곽후보결정단계와; 상기 차량의 윤곽후보 영역에 대하여 윤곽을 재검출하는 윤곽후보 재검출단계와; 상기 차량의 윤곽으로 부터 차량의 길이, 높이 및 폭을 결정하여 차종을 판별하는 단계로 이루어진다.

이하, 상기와 같은 영상처리부(5)의 영상처리방법을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 영상입력단계에서는 제1 및 제2촬상부(3,4)에서 촬상된 차량의 영상을 입력받는다.

도8a는 상기 제2촬상부(4)에서 촬상한 차량의 측면 영상이며, 제1촬상부에서 촬상한 차량의 상부 영상에 대한 처리과정도 측면 영상 처리과정과 동일하므로, 설명의 편의를 위해 도면을 생략한다.

상기 제2촬상부(4)에서 촬상된 차량의 측면 영상은 차량 뿐만 아니라 배경도 포함되는 것이며, 그 영상에서 차량의 윤곽만을 검출하기 위해서 종래에는 배경영상을 촬상하여 두 영상의 차를 구해 차량의 윤곽을 검출하였으나, 본 발명에서는 영상의 정보를 흐리게 하여 차량의 개략적인 윤곽을 검출한다.

즉, 도8b는 상기 도7a에 도시한 차량의 측면 영상을 가우시안 필터를 사용하여 처리한 결과로, 보다 흐리게 표현되어 차량의 윤곽을 검출할 수 있게 된다.

이는, 도6에서의 전처리단계에서 7×7 가우시안 필터를 사용하여, 촬상한 영상 전체에 적용하여 전체 영상을 흐리게 표현한다.

상기 가우시안 필터의 예를 아래의 수학식1에 표시하였다.

이와 같은 가우시안 필터를 사용하여 마스크 연산을 수행하면, 그 결과 영상 내의 한 점은 점을 기준으로 3점의 거리내에 있는 값들의 평균으로 대체되어, 영상이 전체적으로 흐려지게 된다.

그 다음, 상기 도8b에 도시한 영상으로 부터 개략의 윤곽을 추출한다.

이때 윤곽을 추출하기 위해서 sobel 필터를 사용하여 영상에서의 모서리를 검출한다.

이때 sobel 필터의 예는 수학식2와 같이 표현된다.

상기 수학식2에 표현된 필터는 하나의 픽셀을 기2준으로 X축의 경우 상하의 레벨값의 변화가 많을 때, Y축의 경우 좌우의 레벨값의 변화가 많을때 큰 값을 가지게 된다.

즉, 경계가 되는 부분에서 X와 Y의 값은 커지고, 그 경계이외의 부분에서는값이 작아지게 된다.

상기의 필터를 사용하여 검출되는 모서리의 크기와 방향은 다음의 수학식3과 수학식4로 표현할 수 있다.

상기의 검출결과로 얻어지는 개략적인 차량의 윤곽을 도8c에 도시하였다.

그 다음, 윤곽검출 필터링을 수행하며, 이때의 윤곽검출은 상기 도7c와 같이 전처리된 영상을 이진화하여 윤곽을 검출한다.

상기 이차원의 영상에서 각 화소는 f(x,y)로 표현될 수 있으며, 임계값(T)을 정하여 각 화소와 임계값의 크기를 비교하여 영상을 0 또는 1의 값으로 변환할 수 있다.

아래의 수학식5는 각 화소와 임계값을 비교하여 이진화된 결과값인 g(x,y)를 구하는 식이다.

상기의 연산을 통해 하나의 화소는 그 값이 T보다 크면 1, T보다 작으면 0의 값을 가지면 전체의 영상은 0 또는 1의 두가지 값으로 표현되는 이진 영상이 된다.

이를 도8d에 도시하였다.

그러나, 상기 이진영상은 잡음 성분 등에 의해 차량의 윤곽이 왜곡되거나, 윤곽이 이어지지 않는 경우가 발생할 수 있다.

이를 해결하기 위하여 잡음 영역을 제거하고, 하나의 선으로 연결된 윤곽선 후보를 검출하기 위해 상기 세선화 및 윤곽검출단계를 수행한다.

세선화 및 윤곽검출단계는 먼저, 잡음을 제거하기 위해 Dialation과 Erosion기법을 사용한다.

Dialation 기법은 수리형태학의 기본조작으로서 구성소에 의한 물체의 팽창효과를 가져오며, 이를 수학식6에 나타내었다.

상기 A와 B는 집합이며 0을 공집합이라 할때 B에 의한 A의 Dialation은 AB로 표현된다. 상기 A는 입력영상이며, B는 Dialation에 사용되는 마스크 연산요소이고, B^r은 B의 리플렉션(reflection)을 의미한다.

상기 수학식6은 B에 의한 A의 dialation은 B를 중심으로 회전한 집합 x와 A가 겹치는 부분의 모든 점을 의미한다.

이와 같은 과정을 통해 상기 전처리 과정에서 잡음에 의해 윤곽이 연결되지 않은 부분들이 연결되어진다.

상기 dialation을 수행하면 연결되지 않은 윤곽부분이 연결되나, 윤곽이 두꺼워지게 되며, 이를 해결하기 위해 erosion 기법을 사용하여 구성소에 의해 물체를 축소시키게 되며, 그 기법을 수학식7에 나타내었다.

상기 수학식7은 B에 의한 A의 erosion은 x, 즉 B에 의해 변환된 A에 포함된 모든 점을 의미한다.

이처럼 erosion은 두꺼워진 윤곽을 원래의 상태로 되돌릴 수 있게 된다.

도9의 (a)는 전처리된 영상의 일부인 A, 도9의 (b)는 B, 도9의 (c)는 dialation 후 확장된 영역, 도9의 (d)는 erosion후 축소된 영역을 나타낸다.

상기 b는 각 처리의 결과에 영향을 주는 요소로서, 그 크기와 모양에 따라 A영역의 확장 또는 축소되는 양과 모양을 결정하게 된다.

상기와 같이 세선화 및 윤곽검출단계를 수행한 결과를 도8e에 도시하였다.

이와 같이 추출된 차량의 윤곽은 최초 가우시안 필터에 의해 blurring된 영상에서 검출된 윤곽이므로, 이를 이용하여 직접 차종을 판별하는 것은 정확도 및 신뢰도가 저하될 수 있다.

이를 해결하기 위해 윤곽후보검출단계에서는 가변적인 거리인 D만큼 확장시킨다.

도8f에 확장된 윤곽을 나타내었다. 이때 확장에 사용되는 거리 D는 경계의 정확도에 따라서 가변적으로 결정되는 값이다.

그 다음, 도8g에 도시한 바와 같이 원래 촬영된 차량의 영상과 상기 추출 및확장된 차량의 경계를 비교한다.

이와 같이 비교한 결과 적당한 값이면 그 추출된 차량의 윤곽을 이용하여 차종을 판별하게 된다.

도8h는 최종적으로 추출된 차량의 윤곽을 나타내었다.

상기 도8a 내지 도8h에 도시한 도면은 제2촬상부(4)의 영상을 예로한 것이며, 제1촬상부(3)에서 촬상된 차량의 상부도 상기와 동일하게 처리되어 최종적으로 차량 상부의 윤곽을 추출할 수 있게 된다.

그 다음, 상기 추출된 차량의 측면 윤곽 및 차량의 상부 윤곽을 이용하여 차량의 폭, 길이 및 높이를 검출하여 촬상된 차량의 차종을 판별하게 된다.

이는 제1촬상부(3)에서 촬상한 차량의 상부영상에서 결정된 윤곽에서 차량의 윤곽을 포함하는 최소의 사각형 영역을 결정하여, 사각형의 가로 및 세로의 길이를 측정하여 차량의 길이 및 차폭을 결정한다.

또한, 제2촬상부(4)에서 촬상한 차량의 측면영상에서, 결정된 윤곽을 포함하는 최소의 사각형 영역을 결정하여, 사각형의 가로 및 세로의 길이를 측정하여 차량의 길이와 높이를 알수 있게 된다.

이때 차량의 길이는 제1촬상부(3) 및 제2촬상부(4)에서 모두 검출할 수 있는 것으로, 이를 이용하여 오차를 알 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명 차종 판별 장치는 차량이 톨게이트를 지나는 순간 제1촬상부를 사용하여 그 차량의 위치를 판별함과 아울러 상부의 영상을 촬상하고,제2촬상부를 사용하여 차량의 측면을 촬상하고, 다른 영상과의 비교 과정없이 그 촬상된 영상만으로 차종을 판별할 수 있도록 구성함으로써, 차량의 지체 또는 정체에 관계없이 운행되는 차량의 차종을 판별할 수 있는 효과와 아울러 배경정보를 이용하지 않음으로써, 일기의 변화에 관계없이 정확한 차량의 종류를 판별하는 효과가 있다.

또한, 차량의 상부와 측면의 영상을 획득하여 차량의 상부윤곽과 차량의 측면 윤곽을 추출할 수 있어, 오차를 감안한 차종 판별이 가능하도록 하여 그 차종 판별의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 차량이 진입함을 검출하고, 그 차량의 상부 영상을 촬상하는 제1촬상부와; 상기 진입한 차량이 촬상위치에 도달하면 그 차량의 측면 영상을 촬상하는 제2촬상부와; 상기 제1촬상부의 영상을 사용하여 차량의 위치를 추적하고, 그 차량의 위치가 촬상위치에 도달하였을때 상기 제1촬상부 및 제2촬상부를 사용하여 촬상된 차량의 상부 및 측면 영상으로부터 차량의 상부 및 측면 윤곽을 추출하고, 그 윤곽으로 부터 차량의 높이, 길이, 폭 및 그 오차를 측정하는 영상처리부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 차종 판별 장치.
2. 제 1항에 있어서, 제1 및 제2촬상부는 적외선을 조사하는 적외선 조명부와; 상기 조사된 적외선의 반사광 만을 선택적으로 투과시키는 적외선 렌즈와; 상기 적외선 렌즈를 통해 입사되는 적외선으로 영상을 촬상하는 카메라로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 차종 판별 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1촬상부는 겐트리의 수평인 부분에 위치하여, 차도를 따라 소정 각도로 구동됨이 가능하여 진입하는 차량의 위치를 추적 및 촬상하는 것을 특징으로 하는 차종 판별 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 영상처리부는 제1 및 제2촬상부에서 촬상된 영상에서배경영상을 사용하지 않고, 입력되는 영상 자체에서 윤곽을 추출하고, 그 윤곽을 보정하며, 그 윤곽과 원래의 영상을 비교하여 신뢰성이 높은 윤곽을 획득하는 것을 특징으로 하는 차종 판별 장치.