KR100469498B1

KR100469498B1 - 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 시스템 및방법

Info

Publication number: KR100469498B1
Application number: KR10-2003-0033835A
Authority: KR
Inventors: 전준석; 최성훈; 송인준
Original assignee: 엘지산전 주식회사
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2005-02-02
Also published as: KR20040102445A

Abstract

본 발명은 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 시스템 및 방법에 관한 것으로 특히, 교통정보 분석을 위한 영상을 컴퓨터로 처리할 수 있는 영상 파일로 생성하고 이 영상 파일으로부터 얻은 영상정보와 카메라 캘리브레이션 기술을 적용하여 필요한 교통정보를 정확하고 효율적으로 추출해 낼 수 있도록 함에 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 교통 상황을 촬영하여 비디오 테이프(611)에 기록하는 촬영장치(610)와, 상기 비디오 테이프(611)에 기록된 영상 데이터를 재생하는 브이티알(VTR)(620)과, 이 브이티알(620)에 의해 재생되는 영상을 교통정보 분석이 가능한 동영상 파일로 변환하고 그 동영상 파일을 재생하면서 분석하여 차량 속도, 길이, 교통량 및 점유율을 측정하는 교통정보 분석 장치(630)로 구성함을 특징으로 한다.

Description

카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 시스템 및 방법{TRAFFIC INFORMATION ACQUISITION SYSTEM AND METHOD USING CAMERA CALIBRATION}

본 발명은 교통 관제 시스템에 관한 것으로 특히, 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 시스템 및 방법에 관한 것이다

현재 교통관리 분야의 개발이 확대되고 있는데, 이는 교통 흐름을 최적화하기 위해 각종 교통정보 검지 기술을 활용하여 교통량 변화에 실시간으로 대응하고 도로 상의 각종 돌발 상황을 인지함으로써 신호 기간 및 도로 용량, 차량 흐름을 조절하는 방법을 모색하기 위한 것이다.

그런데, 교통 정보는 교차로에 신호 제어기 설치 또는 이미 신호 제어기가 설치된 도로의 구조 변경 등을 위한 교통 흐름 제어를 위한 기초 정보이다.

이러한 교통 정보를 기반으로 교통정보의 수집을 위한 차량검지기 또는 도로상의 안전을 위하여 과속을 단속하는 무인감시 시스템 등과 같은 단속시스템을 검증하게 된다.

현재 교통정보를 수집하고 분석하는 방법은 사람이 직접 교통량만을 측정하는 방법과, 루프검지기를 이용하는 방법과, 카메라를 이용하여 영상을 녹화하고 이를 특정한 기능을 갖춘 장비를 이용하여 분석하는 방법으로 크게 분류할 수 있다.

우선, 사람이 직접 측정하는 경우에는 특별한 장비 없이 간단하게 측정할 수 있으나, 육안으로 측정하므로 교통량만을 측정하며 교통량 이외의 정보는 얻기 어렵다는 단점이 있다.

또한, 루프검지기를 이용하는 방법은 루프(loop)를 교통정보를 추출하려는 장소에 설치해야 하므로 교통정보를 일시적으로 수집하려는 경우 거의 적용이 불가능하며, 루프검지기로 수집한 결과 데이터에 오차가 포함될 수 있어 검증이 필요하므로 객관적인 검증데이타로 사용하기 어렵다는 단점이 있다.

따라서, 상기 단점을 개선하기 위하여 영상을 이용하는 분석 방법이 제시되어 많이 사용되고 있다. 이는 영상을 이용하는 경우 육안으로 판별이 쉽고 녹화된 상황을 반복 재현하기가 용이하여 다른 검증방법보다 결과가 정확하고 분석 절차가 손쉽기 때문이다.

도1은 종래의 영상을 이용한 교통정보 분석 시스템의 구성도로서 이에 도시된 바와 같이, 교통정보에 관련한 영상을 촬영하여 비디오 테이프(111)에 기록하는 촬영 장치(110)와, 프레임 카운트 정보 출력 기능과 전진,후진,정지 기능을 구비하여 상기 비디오 테이프(111)에 기록된 영상 데이터를 재생하면서 현재 프레임 카운터에 대한 정보를 출력하는 브이티알(VTR)(120)과, 작업자에게 교통정보를 제공하기 위해 상기 브이티알(120)에서 재생하는 교통정보에 관련한 영상을 화면에 표시하는 모니터(130)로 구성된다.

상기 촬영 장치(110)는 예로 CCTV 카메라 또는 캠코더가 있다.

이와같은 종래 기술의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

통상적으로 영상 신호의 단위는 한장을 프레임(Frame)이라고 하며 VTR이나 카메라, 캠코더 등의 촬영 및 재생장치에서 1초에 30프레임을 처리하는 것이 표준이다.

따라서, 브이티알(120)은 프레임 분석장치로서 비디오 테이프(111)에 기록된 영상을 재생하여 모니터(130)의 화면에 시:분:초:프레임 카운터(0~29)로 표시한다.

이에 따라, 작업자는 모니터(130)의 화면에 표시되는 시간정보를 기록하여 교통량을 분석한다.

즉, 교통정보의 정확도와 신뢰도를 검증하기 위해 종래 기술에서는 현장을 CCTV 카메라나 캠코더 등의 촬영장치(110)로 녹화하고 녹화된 테이프(111)를 프레임 정보(현재 보여지는 영상의 프레임 카운트)를 표시할 수 있는 VTR과 같은 재생장치를 작업자가 재생/일시 중지, 후진, 전진 등의 버튼을 조작하면서 육안으로 교통정보를 추출하는 과정을 수동으로 반복하게 된다.

이때, 추출되는 정보는 통과대수, 속도, 점유시간, 차량길이로서, 각 정보별 추출 방법은 다음과 같다.

우선, 통과대수는 작업자가 일정지점을 통과한 차량에 대해서 육안으로 계수한다.

그리고, 속도는 거리를 알고 있는 임의의 두 지점에 해당하는 모니터 유리 표면에 도2와 같이 팬으로 표식을 하여, 두 지점을 통과하는 시간을 화면에 출력된 프레임 카운터를 읽어서 알아내고 이것을 [수학식 1]에 대입하여 산출한다.

여기서, D는 두 지점간 거리, T는 두 지점간 경과시간, SFC1는 첫번째 지점통과 Frame Counter, SFC2는 두번째 지점 통과 Frame Counter이다.

또한, 점유시간은 도2와 같이 모니터 유리 표면에 점유시간 측정을 위한 기준선을 그린 후 그 직선을 차량이 통과하는데 걸린 시간으로 구한다. 이때, 화면에 출력된 프레임 카운터(frame counter)를 읽어 점유시간을 구한다. 점유시간은 아래의 [수학식 2]와 같이 표현된다.

여기서, OFC1은 점유시간 기준선 진입 Frame Counter이고, OFC2는 점유시간 기준선 진출 Frame Counter이다.

그리고, 차량길이는 작업자가 육안으로 차종을 판단하여 그 차종의 제원을 찾아서 추출한다. 또는 대,중,소 기준으로 차종을 분류하여 일정 거리를 부여하고 어림짐작으로 차종을 분류하여 그 분류된 차종에 대한 차량길이를 입력한다.

그러나, 종래 기술은 수동으로 교통정보를 추출하므로 작업자의 임의적인 판단 요소가 많이 개입되고 교통정보의 정확성도 작업자의 숙련도에 따라 차이가 발생하며 버튼 조작, 정보 입력 등이 필요하므로 교통정보에 따라 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

즉, 종래 기술의 문제점을 세분하여 설명하면 다음과 같다.

1. 기준정보의 정확성 문제가 발생할 수 있다.

1-1. 화면에 출력된 시간정보를 읽은 작업자가 그 시간정보을 입력시킬 때실수로 인한 시간정보 입력 오류가 발생한다.

1-2. 도3은 속도 측정시 두 지점에 진입하는 차량과 기준선의 위치 관계를 보인 예시도로서 이에 도시된 바와 같이, 2개의 지점(속도기준선 1,2)을 통과하는 시점과 그때 이동한 거리를 측정하여 차량의 속도를 측정하므로 속도 측정 오류가 발생할 수 있다.

일반적으로 첫번째 진입시점에서 속도기준선1에 걸친 차량의 모습과 속도기준선2에 진입할 때 그 기준선에 차량이 걸친 모양이 서로 다르게 나타난다. 이는 [수학식 1]에 표현된 바와 같이, 두 지점간의 거리가 수동방식에서는 "D"로 결정되어 있으므로 실제 SFC1과 SFC2 시점 사이의 실제 이동한 거리 "d"와는 오차가 발생하기 때문이다.

따라서, 측정 속도의 오차를 줄이기 위한 방법으로 수동방식에서는 이동거리 "D"를 고정하고 차량의 진입시점1,2를 수정하는 방법을 취하고 있다.

실제로 차량이 정확히 속도기준선 1에 닿은 시점은 SFC1-1 프레임과 SFC1 프레임 사이에 있으므로 어림짐작으로 소수점을 기록한다. 마찬가지로 진입시점 2도 어림짐작으로 소수점을 기록한다.

이에 따라, 어림짐작으로 검증하는 종래의 방식은 작업자의 숙련도에 따라 그 정확도가 달라진다.

1-3. 점유시간을 측정할 때도 마찬가지로 점유시간 기준선에 진입과 진출시의 차량의 걸친 모습이 정확하게 점유시간 기준선에 일치하지 않으므로 작업자가 어림짐작하게 되어 오차의 요인이 된다.

점유시간 기준선에 진입과 진출시 정확하게 차량의 앞과 뒤가 정확히 일치하는 이상적인 경우와 그렇지 못한 일반적인 경우를 도4에 예시하였다. 도4에서 일반적인 경우을 보면 차량의 정확한 진입시점은 OFC1와 OFC1+1 프레임 사이에서 있는 어떤 시점이다.

일반적인 수동 방식에서는 사람이 어림짐작으로을 결정한다. 마찬가지로 진출시점에서도 어림 짐작으로를 결정한다.

따라서, 작업자의 어림짐작에 의한 오차가 발생함은 물론 작업자의 숙련도에 따라 오차의 크기도 달라진다.

1-5. 화면에 보이는 차종을 작업자가 입력하여 그 차종의 제원을 참조하여 차량의 길이를 측정하는데, 그러나 야간인 경우 차체는 보이지만 차종이 뚜렷히 구분이 되지 않아 차량 길이를 측정할 수 없는 문제가 발생할 수 있다.

1-6. 종래 기술은 모니터에 일정한 표식을 하여 이를 기준으로 작업하는데, 모니터 두께와 작업자의 시선 각도에 따라 도5에 도시된 바와 같이 그 위치가 다르게 나타나므로 정확도에 심각한 오류를 초래하는 원인이 된다.

2. 종래 기술은 재생, 후진, 일시 정지 및 느린 재생 등의 수동 조작을 차량마다 반복적으로 수행하면서 작업자의 육안으로 영상을 확인하고 관련정보를 기입하는 과정을 차량마다 반복적으로 수행하여야 함으로 작업 시간이 지연되는 문제점이 있다.

즉, 종래에는 영상을 이용하여 교통분야에서 필요한 교통정보를 추출하고자할 때 작업자의 숙련정도에 따라 교통정보의 정확도에 대한 신뢰성이 결정됨은 물론 작업 시간 및 비용이 많이 소요되는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 작업자의 숙련도에 무관하게 교통량, 차량속도, 점유시간, 차량길이, 대기길이 등의 신뢰성있는 교통정보를 적은 비용으로 신속하게 추출하도록 창안한 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 시스템 및 방법을 제공함에 목적이 있다.

즉, 본 발명은 교통정보 분석을 위한 영상을 컴퓨터로 처리할 수 있는 영상 파일로 생성하고 이 영상 파일으로부터 얻은 영상정보와 카메라 캘리브레이션 기술을 적용하여 필요한 교통정보를 정확하고 효율적으로 추출해 낼 수 있도록 함에 목적이 있는 것이다.

도1은 종래의 영상을 이용한 교통정보 분석 시스템의 구성도.

도2는 도1에서 교통정보 분석시 필요한 기준선을 보인 예시도.

도3은 도1에서 속도 측정시 진입 차량과 기준선의 관계를 보인 도면.

도4는 이상적인 경우와 일반적인 경우의 점유시간 측정을 보인 도면.

도5는 도1에서 작업자의 시야각에 따른 기준선 변경을 보인 예시도.

도6은 본 발명의 실시예를 위한 교통정보 추출 시스템의 구성도.

도7은 도6에서 카메라 캘리브레이션 작업 화면의 예시도.

도8은 도6에서 교통량 계수 화면의 예시도.

도9는 도6에서 속도 측정 과정을 보인 예시도.

도10은 도6에서 차량 길이 측정 과정을 보인 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

610 : 촬영장치 620 : 브이티알(VTR)

630 : 교통정보 분석 장치 631 : A/D 변환부

632 : 동영상파일 처리부 633 : 교통정보 분석 처리부

634 : 저장장치 640 : 모니터

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 교통 상황을 촬영하여 기록하는 촬영장치와, 상기에서 기록된 영상 데이터를 재생하는 장치와, 상기에서 재생되는 영상을 교통정보 분석이 가능한 동영상 파일로 변환하고 그 동영상 파일을 분석하여 차량 속도, 길이, 교통량 및 점유율을 추출하는 교통정보 분석 장치로 구성함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 교통 상황을 촬영하여 기록하는 단계와, 상기에서 기록된 영상데이터를 디지털 데이터로 변환하고 교통정보 분석이 가능한 동영상 파일을 생성하여 재생하는 단계와, 상기 재생되는 동영상 파일로부터 교통정보(교통량, 속도, 차량 길이 및 점유율)를 추출하는 단계를 수행함을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 교통 관련 영상으로부터 컴퓨터로 처리할 수 있는 영상 파일을 생성하고 이 영상 파일에 영상정보와 카메라 캘리브레이션 기술을 결합함으로써 컴퓨터를 이용하여 필요한 교통정보를 정확하고 효율적으로 추출하도록 하는 것이다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도6은 본 발명의 실시예를 위한 시스템의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 교통 상황을 촬영하여 비디오 테이프(611)에 기록하는 촬영장치(610)와, 상기 비디오 테이프(611)에 기록된 영상 데이터를 재생하는 브이티알(VTR)(620)과, 이 브이티알(620)에 의해 재생되는 영상을 교통정보 분석이 가능한 동영상 파일로 변환하고 그 동영상 파일을 재생하면서 분석하여 차량 속도, 길이, 교통량 및 점유율을 측정하는 교통정보 분석 장치(630)로 구성한다.

상기 촬영장치(610)는 CCTV 카메라 또는 캠코더로 구성한다.

상기 교통정보 분석 장치(630)는 동영상 파일 및 교통 관련 분석 정보를 저장하는 영상데이터 저장부(634)와, 브이티알(620)에서 재생되는 영상을 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부(631)와, 영상의 픽셀좌표와 이에 해당하는 실제 지점의 좌표를 매칭시키고 사용자가 입력한 분석환경 정보를 포함하여 동영상 파일로 생성하는 동영상 파일 처리부(632)와, 상기 동영상 파일을 재생하여 모니터(640)의 화면에 표시하면서 사용자의 키 입력에 대응하는 교통정보를 추출하는 교통정보 분석 처리부(633)로 구성한다.

상기 A/D 변환부(631)는 그래버(grabber) 카드로 구성할 수 있다.

상기 교통정보 분석 장치(630)는 작업자의 키 조작에 따라 영상파일 생성, 재생 및 분석 작업을 수행하도록 컴퓨터로 구성할 수 있다.

이와같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에서도 촬영장치(610)로 교통상황을 촬영하여 비디오 테이프(611)에 녹화하고 브이티알(620)로 상기 비디오 테이프(611)의 기록 데이터를 재생하여 교통정보 분석 장치(630)로 제공하게 된다.

여기서, 기록매체를 비디오 테이프(611)라 가정하여 설명하였으나, 다양한 자기 기록매체 및 CD, DVD 등과 같은 광 기록매체를 사용할 수 있다.

이에 따라, 본 발명 실시예의 교통분석 프로그램을 실행하기 위한 교통정보 분석 장치(630)는 A/D 변환부(631), 동영상파일 처리부(632), 교통정보 분석 처리부(633) 및 영상데이터 저장부(634)를 구비하여 교통정보(교통량, 속도, 차량길이, 점유시간)을 추출하게 된다.

1. 상기 A/D 변환부(631)은 브이티알(620)로부터 입력된 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 바꾸어 준다. 이때, A/D 변환부(631)는 1초에 30 프레임의 속도로 입력되는 영상신호에 대해 영상처리 기술을 적용할 수 있도록 브이티알(620)로부터 입력되는 영상신호를 동일한 속도의 디지털 영상신호로 변환한다.

2. 상기 동영상파일 처리부(632)는 A/D 변환부(631)에서 입력된 디지털 영상신호에 영상처리 기술을 적용하여 교통정보 분석에 필요한 작업들을 동영상파일 압축시 추가하여 교통정보 분석이 가능한 전용 동영상파일을 생성하며 또한, 상기에서 생성된 동영상파일을 재생하면서 작업자의 키 입력에 따라 편집하여 저장장치(634)에 기록한다.

즉, 동영상파일 처리부(632)는 A/D 변환부(631)로부터 입력된 디지털 영상신호를 압축 및 재생하는 기능에 카메라 캘리브레이션(camera calibration) 작업, 분석환경 설정 작업의 결과를 합성하여 교통정보 분석을 위한 동영상 파일을 생성하고 그 동영상 파일을 재생하면서 작업자의 키 입력에 따라 편집하여 그 편집된 동영상파일을 저장장치(634)에 기록하는 것이다.

상기에서 동영상 파일은 동영상파일 처리부(632)에서 처리 가능한 전용의 동영상 파일로 생성할 수 있다.

2-1. 상기 카메라 캘리브레이션이라 함은 영상의 픽셀 좌표와 이에 해당하는 실제 지점의 좌표를 매칭시키는 것이다.

이때, 현장 도로 영상에서 식별할 수 있는 지점들의 실제 좌표와 영상좌표를 동시에 기록한다. 이 자료를 교통분석 프로그램에 입력하여 카메라 캘리브레이션을 수행하여 영상 내 도로 상의 모든 영역에 대하여 실제거리를 얻어낼 수 있다.

도7은 캘리브레이션 작업을 보인 도면으로, 원안의 점들은 캘리브레이션을 수행하기 위해 실제거리 좌표를 조사한 점들이다.

2-2. 상기 분석환경 설정 작업은 도로영상 내의 차선들의 위치정보, 그 차선의 차로번호, 차로의 방향 등과 같은 도로정보를 입력하는 기능과, 분석에 필요한기준, 예를 들어 교통정보를 일정 주기로 나누고자 할 때의 주기시간 또는 영상에서 교통정보를 추출하는 기준위치 등의 분석기준정보를 입력하는 기능을 포함한다.

2-3. 따라서, 상기와 같이 카메라 캘리브레이션 작업과 분석환경설정 작업이 완료되면 동영상파일 처리부(632)는 A/D 변환부(631)로부터 입력된 영상정보와 합성하여 교통정보 분석용 동영상 파일을 생성한다. 그리고, 동영상파일 처리부(632)는 교통정보 분석을 위해 상기에서 생성된 동영상을 재생할 수 있으며, 자유로운 전/후진, N배속 재생기능, 일시정지, 원하는 장면으로의 이동 등의 기능을 수행할 수 있다.

3. 상기 교통정보 분석 처리부(633)는 동영상파일 처리부(632)에서 재생한 동영상을 모니터(640)로 출력하며 작업자의 마우스 또는 키보드 조작에 따른 교통정보 분석 작업을 인식하고 이에 대응하는 작업을 처리하여 교통분석 정보를 생성한다.

즉, 교통정보 분석 처리부(633)는 동영상파일 처리부(632)에서 생성된 동영상파일을 모니터(640)에 표시하여 교통분석 작업자에게 제시하고, 작업자가 영상을 보면서 마우스와 키보드로 수행하는 작업에 대응하는 필요한 교통정보를 생성하여 이를 모니터(640)로 출력하거나 저장장치(634)에 저장한다.

이를 위해 교통정보 분석 처리부(633)는 교통량 측정, 속도측정, 차량길이 및 점유율 측정 기능을 구비하게 된다.

3-l. 교통량 측정 과정을 설명하기로 한다.

교통량(통과대수) 측정시 종래 기술에서 육안으로 세는 것과는 달리 화면 상에 표시되는 차량을 마우스로 클릭하고 그 클릭된 회수를 자동으로 계수한다.

이때, 클릭된 차량은 태그(tag)를 표시하며 그 차량의 위치가 변화할 때마다 추적하여 태그(Tag)를 표시한다. 이는 교통량 측정시 실수로 동일 차량을 두번 이상 계수하거나 혹은 아예 무시하는 에러 요인을 줄이기 위한 것이다.

또한, 계수 시점의 영상의 프레임 카운트를 시간으로 변환하여 자동 저장되도록 하여 데이터의 추출시간을 줄였다.

도8은 교통량을 계수할 때 작업자의 착오로 인한 오류를 방지하기 위하여 마우스로 클릭된 차량에 태그를 붙인 화면을 도시한 것이다.

즉, 교통량 측정 과정은 디지털 영상 데이터를 입력시키는 단계와, 마우스로 선택하는 차량을 판단하는 단계와, 상기 마우스에 의한 입력 좌표를 중심으로 템플릿을 생성하는 단계와, 상기 템플릿을 매칭시키면서 마우스로 선택된 차량을 추적하는 단계와, 상기 추적 차량에 태그(tag)를 부가하며 그 추적 차량의 기준선 통과 여부를 확인하는 단계와, 상기에서 기준선을 통과한 추적차량의 대수를 누적하는 단계를 수행하게 된다.

3-2. 속도 측정 과정을 설명하기로 한다.

차량의 속도 측정은 해당 차량을 2번의 클릭하는 것으로 완료된다.

첫번째는 차체의 앞부분을 한번 클릭하여 현재의 시간(프레임 카운터)과 클릭된 지점의 픽셀좌표에 해당하는 실제좌표를 자동으로 기록시키게 된다.

이때, 두번째 클릭이 이루어 질 때까지 클릭된 차체부위를 템플릿 매칭(Template Matching) 기법으로 추적하여 첫번째 클릭위치를 화면상에태그(Tag)로 표시함으로써 첫번째 클릭된 차체를 다시 두번째 클릭하도록 한다.

따라서, 시간이 경과된 후 첫번째 클릭되었던 차체가 다시 두번째 클릭되면 그 시간과 실제좌표를 첫번째 클릭시의 정보와 함께 자동으로 계산하게 된다.

도9(a)는 속도 측정시 1차 클릭할 때의 마우스 위치와 그 때의 차량의 태그를 보여주고 있으며, 도9(b)는 한번 클릭된 차량이 추적기법에 의해서 계속 태그(원안의 작은 사각형)를 달고 진행하는 것을 보여주며, 도9(c)는 속도측정을 위해서 2번째 클릭을 하는 것을 보여주고 있다.

도9에서 아래 표시된 시간은 프레임 단위까지 기록한 시간으로 문자인식이나 영상파일 생성시 기록된 시간에 의해서 교통정보 기록시 자동으로 기록된다.

즉, 속도 측정 과정은 디지털 영상 데이터를 입력시키는 단계와, 마우스로 1차 선택되는 차량을 판단하는 단계와, 상기 마우스에 의한 입력 좌표를 중심으로 템플릿을 생성하는 단계와, 상기 템플릿을 매칭시키면서 마우스로 선택된 차량을 추적하는 단계와, 상기 추적 차량에 태그(tag)를 부가하며 그 추적 차량의 기준선 통과 여부를 확인하는 단계와, 상기에서 기준선을 통과한 추적차량의 대수를 누적하는 단계와, 상기에서 1차 선택된 차량이 2차 선택되는지 확인하는 단계와, 상기에서 1차, 2차 선택된 차량의 선택 위치를 카메라 캘리브레이션을 적용하여 1차,2차 실제 위치와 입력 시간의 차이를 산출하는 단계와, 상기에서 산출된 1차,2차 실제위치와 시간차를 이용하여 속도를 측정하고 그 측정된 속도를 저장하는 단계를 수행하게 된다.

따라서, 종래 기술에서 기준선 진입시간을 어림짐작하며 또한, 기준선 진입시간을 어림짐작하기 위하여 브이티알(VTR)의 전진/후진/정지 등의 반복적인 수동 조작을 하지만, 본 발명에서는 컴퓨터에서 2번의 클릭 작업에 대한 시간 및 좌표를 연산하여 속도를 측정함으로써 측정 속도의 정확성을 확보함은 물론 산출시간을 단축시키게 된다.

3-3. 점유시간 및 차량길이 측정 과정을 설명하기로 한다.

점유시간은 어떤 지점 위에 차량이 점유한 시간을 측정한 것이다. 이동하는 차량의 점유시간을 차량속도와 차량길이로 표현하면 아래의 [수학식 3]과 같다.

속도 = 거리 / 시간 = 차량길이 / 점유시간

점유시간 = 차량길이 / 속도

그런데, 차량을 30프레임/초(frame/sec)의 속도로 녹화하므로 점유시간 기준선과 차량위치가 일치하는 경우는 드문 일이며, 기준선 진출입 시점 모두 정확히 일치하는 경우는 더욱 드물다.

따라서, 이상적인 점유시간의 직접적인 측정은 30프레임/초(frame/sec)의 표준 속도를 가진 영상의 분석 방법으로는 거의 불가능하다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 상기 [수학식 3]을 이용하여 차량길이와 속도를 산출하여 점유시간을 측정하였다.

즉, 속도을 측정하기 위한 클릭 2회에 차량 길이 측정을 위한 클릭 2회만을 추가하면 점유시간을 측정할 수 있다.

이를 설명하면, 차량의 앞부분과 뒷부분을 마우스로 클릭하여 2번의 클릭 지점의 실제거리를 캘리브레이션 기법으로 산출하여 차량의 길이를 구한다.

이때, 2번의 클릭은 가능한 차량과 도로바닥이 가장 근접하게 닿는 부분을 클릭하여 길이 측정의 오차를 최대한 줄였다.

도10은 차량 길이 측정 방법의 도면이다.

점유율 측정 과정은 디지털 영상 데이터를 입력시키는 단계와, 점유시간(차량길이) 측정을 위한 영상을 선정하여 정지시키는 단계와, 차량 앞 부분을 1차 클릭하고 차량 뒷 부분을 2차 클릭하는 단계와, 상기 클릭된 위치를 카메라 캘리브레이션을 적용하여 실제 좌표를 계산하는 단계와, 상기 좌표를 이용하여 차량 길이를 산출하고 저장하는 단계를 수행한다.

상기의 과정으로 점유시간을 산출함으로써 속도 측정시와 마찬가지로 종래 기술에서 어림짐작으로 데이터를 입력할 필요가 없어 산출 데이터의 정확성을 확보함은 물론 종래 기술에서의 브이티알의 반복 조작이 필요없어 점유시간 산출시간을 단축시킬 수 있다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 초기 기록 영상으로부터 디지털 영상파일을 생성하고 이 디지털 영상파일로부터 화면 내의 도로 상의 어느 픽셀이나 실제 거리를 구할 수 있도록 카메라 캘리브레이션을 적용하며 또한, 컴퓨터에서 손쉽게 작업할 수 있도록 분석프로그램을 최적화함으로써 다음과 효과를 발휘하게 된다.

l. 디지털 영상파일을 이용하여 신속 작업이 가능하다.

즉, 종래에는 브이티알을 직접 수동 조작하는 작업으로 많은 시간이 소요되었지만, 본 발명에서는 영상파일을 컴퓨터에서 재생하므로 빠른속도로 작업을 진행시킬 수 있다.

2. 컴퓨터 파일을 이용하므로 반복 작업에도 데이터가 손실되지 않으며 원본 테이프의 복사 및 관리가 편리하다.

3. 카메라 캘리브레이션 기법을 도입하여 분석 대상이 되는 도로 상의 실제 거리 정보를 구할 수 있어 데이터의 정확도를 향상시킬 수 있다.

4. 영상처리 기술을 적용하여 분석 차량을 표시함으로써 동일 차량에 대해 동일한 분석 작업을 다시 시행하거나 또는 분석 작업 자체를 지나치는 오류를 줄이도록 한다.

5. 문자인식 기능으로 화면 상에 영상 녹화시 기록된 시간정보(Time Code)를 자동으로 읽어서 시간정보을 알 수 있도록 하고 또한, 영상파일 생성시 프레임 카운트를 파일에 기록하여 파일 재생시 매 프레임마다 프레임 카운트 정보를 알 수 있도록 하여 문자인식에 의한 시간정보의 오류를 막을 수 있다.

즉, 작업자의 임의적인 판단요소를 제거하여 작업자의 숙련도에 상관없이 정확한 데이터를 산출할 수 있다.

Claims

교통 상황을 촬영하여 기록매체에 저장하는 촬영 수단과,

상기에서 기록된 영상 데이터를 재생하는 재생 수단과,

상기 재생되는 영상을 교통정보 분석이 가능한 동영상 파일로 변환하고 그 동영상 파일을 분석하여 차량 속도, 길이, 교통량 및 점유율 등의 교통정보를 추출하는 교통정보 분석 수단으로 구성함을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 시스템.
제1항에 있어서, 교통정보 분석 수단은

동영상 파일 및 교통 관련 분석 정보를 저장하는 저장부와,

재생수단에서 재생되는 영상을 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부와,

카메라 캘리브레이션을 적용하여 영상의 픽셀좌표와 이에 해당하는 실제 지점의 좌표를 매칭시키고 사용자가 입력한 분석환경 정보를 포함하여 동영상 파일로 생성하는 동영상 파일 처리부와,

상기 동영상 파일을 재생하여 모니터 화면에 표시하면서 사용자의 키 입력에 대응하는 교통정보를 추출하는 교통정보 분석 처리부로 구성함을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 시스템.
제2항에 있어서, 교통정보 분석 처리부는

디지털 영상 화면에서 클릭된 차량에 대해 태그(tag)를 부착하고 그 태그가 부착된 차량이 기준선을 통과할 때 통과대수를 누적하여 교통량을 측정하며,

상기 1차 클릭된 차량에 대해 2차 클릭이 확인되면 1,2차 클릭좌표의 실제위치와 시간차를 산출하여 그로부터 해당 차량의 속도를 산출하도록 구성함을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 시스템.
제3항에 있어서, 1,2차 클릭좌표의 시간차는

동영상파일 생성시 프레임 단위 기준의 기록 시간으로부터 자동으로 산출하는 것을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서, 교통정보 분석 처리부는

디지털 영상 화면에서 차량길이 측정이 설정되면 영상화면을 정지시키고 차량의 앞부분과 뒷부분 클릭이 확인되면 그 클릭된 실제 좌표를 계산하여 차량길이를 산출하도록 구성함을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 시스템.
교통 상황을 촬영하여 기록하는 단계와,

상기에서 기록된 영상데이터를 디지털 데이터로 변환하고 교통정보 분석이 가능한 동영상 파일을 생성하는 단계와,

상기 동영상 파일로부터 교통량, 속도, 차량 길이 및 점유율을 추출하는 단계를 수행함을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 방법.
제6항에 있어서, 동영상파일 생성 단계는

영상의 픽셀좌표와 실제지점의 좌표를 매칭시키는 과정과,

도로영상 내의 차선 위치 정보, 차로번호, 차로 방향, 교통정보 추출을 위한 기준위치를 설정하는 과정과,

영상 데이터에 상기 정보를 합성하여 동영상파일을 생성하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 방법.
제6항에 있어서, 교통량 측정 단계는

디지털 영상 데이터를 입력시키는 과정과

영상화면 상에서 선택되는 차량을 판단하는 과정과,

상기에서 선택된 차량에 태그(tag)를 부착하고 그 차량의 이동을 추적하는 과정과,

상기 추적 차량의 기준선 통과 여부를 확인하는 과정과,

상기에서 기준선을 통과한 추적차량의 대수를 누적하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 방법.
제6항에 있어서, 속도 측정 단계는

디지털 영상 데이터를 입력시키는 과정과,

영상화면 상에서 1차 선택되는 차량을 판단하는 과정과,

상기 선택 차량에 태그(tag)를 부가하고 그 차량의 이동을 추적하는 과정과,

상기에서 1차 선택된 차량이 2차 선택되는지 확인하는 과정과,

상기에서 1차, 2차 선택된 차량의 선택 위치를 카메라 캘리브레이션을 적용하여 1차,2차 실제 위치와 입력 시간의 차이를 산출하는 과정과,

상기에서 산출된 1차,2차 실제위치와 시간차를 이용하여 속도를 측정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 방법.
제6항에 있어서, 차량 길이 측정 단계는

디지털 영상 데이터를 입력시키는 과정과,

차량길이 측정을 위한 영상을 선정하여 정지시키는 과정과,

차량 앞 부분을 1차 클릭하고 차량 뒷 부분을 2차 클릭하는 과정과,

상기 클릭된 위치를 카메라 캘리브레이션을 적용하여 실제 좌표를 계산하는 과정과,

상기 좌표를 이용하여 차량 길이를 산출하고 저장하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 방법.
제10항에 있어서, 아래의 식을 이용하여 차량길이로부터 점유시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 방법.

점유 시간 = 차량길이 / 속도
제8항 내지 제10항 중 어느 한항에 있어서,

디지털 영상데이터를 입력시킨 후 마우스로 좌표를 선정하면 그 입력 좌표를 중심으로 템플릿을 생성하는 과정과,

그 생성된 템플릿을 매칭시키면서 교통관련 영상을 입력시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 캘리브레이션을 이용한 교통정보 추출 방법.