KR100645007B1 - 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템 및방법 - Google Patents

영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템 및방법 Download PDF

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KR100645007B1
KR100645007B1 KR1020060021281A KR20060021281A KR100645007B1 KR 100645007 B1 KR100645007 B1 KR 100645007B1 KR 1020060021281 A KR1020060021281 A KR 1020060021281A KR 20060021281 A KR20060021281 A KR 20060021281A KR 100645007 B1 KR100645007 B1 KR 100645007B1
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    • A41—WEARING APPAREL
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    • A41B11/00—Hosiery; Panti-hose
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    • A41B11/123—Elastic or flexible bands attached at the upper end

Abstract

본 발명은 영상검지 기법에 의해 감시영역 내 존재하는 모든 차량을 정확하게 검지하고, 이렇게 검지한 차량을 추적하여 불법 주/정차를 자동으로 단속할 수 있도록 한 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템은 도로가의 불법 주/정차 단속 구역의 가운데에 설치되어 미리 정해진 범위의 전방지역과 후방지역을 각각 감시하는 전방감시 카메라와 후방감시 카메라; 팬, 틸트, 줌 및 포커싱 기능을 구비하여 상기 전방지역 및 상기 후방지역에 불법 주/정차한 차량의 번호판을 확대하여 촬영하는 회전형 카메라; 상기 전방감시 카메라와 상기 후방감시 카메라 및 상기 회전형 카메라를 미리 정해진 높이 및 각도로 지지하는 지지 기둥 및 상기 지지 기둥에 설치되고, 상기 전방감시 카메라와 상기 후방감시 카메라로부터 입력된 영상을 분석하여 불법 주/정차 차량을 검지 및 추적하고, 상기 회전형 카메라를 제어하여 상기 불법 주/정차 차량의 번호판을 확대 촬영하여 인식하는 프로그램이 내장된 제어 박스를 포함하여 이루어진다.
영상, 검지, 카메라, 불법, 자동, 주차, 정차, 무인, 초기, MOG

Description

영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템 및 방법{Manless supervision system of illegal parking/standing by image detection and the method thereof}
도 1은 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템의 대략적인 설치 구성도,
도 2는 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템이 인터넷 통신망을 통하여 통합관리 센터시스템에 연결된 네트워크 구성도,
도 3은 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 방법의 전체적인 동작을 설명하는 흐름도,
도 4는 도 3에서 초기 위반차량 검지 단계를 세부적으로 나타낸 흐름도,
도 5는 도 3에서 차량검지 및 추적 단계를 세부적으로 나타낸 흐름도,
도 6은 본 발명의 영상검지 기법인 MOG를 이용하여 차량을 추출한 결과 영상,
도 7은 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 방법에서 카메라 보정 단계를 설명하기 위한 흐름도,
도 8은 도 7의 카메라 보정 단계에서 고정카메라의 입력영상에서 세로축인 y축 상의 실제거리를 계산하는 원리를 설명하기 위한 도,
도 9는 도 7의 카메라 보정 단계에서 고정카메라의 입력영상에서 가로축인 x축 상의 실제거리를 계산하는 원리를 설명하기 위한 도,
도 10은 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템에 의한 단속차량 증거사진을 보인 예시 영상,
도 11은 본 발명에서 센터 시스템의 운용 단말기에 있는 무인단속 시스템의 화면을 나타낸 도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
10: 회전형 카메라, 11: 전방감시 카메라,
12: 후방감시 카메라, 13: 지지 기둥,
14: 제어 박스, 15: 차량,
16: 전방 감시지역, 17: 후방 감시지역,
18: 도로, 20: 센터시스템,
21a, 21b, 21c: 무인단속 시스템,
22: 통신망, 23: 센터운용 단말기,
24: 차량조회 시스템, 25: 데이터베이스,
26: 고지서 출력장치
본 발명은 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 영상검지 기법에 의해 감시영역 내 존재하는 모든 차량을 정확하게 검지하고, 이렇게 검지한 차량을 추적하여 불법 주/정차를 자동으로 단속할 수 있도록 한 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템 및 방법에 대한 것이다.
일반적으로 불법 주/정차는 도로의 교통흐름을 방해할 뿐만 아니라 화재나 사고발생시 소방차나 구급차의 진로를 방해하여 많은 재산과 인명 피해를 일으키는 원인이 될 수 있기 때문에 각 관할 구청에서는 이를 해결하기 위한 다양한 불법 주/정차 단속 시스템을 시행하고 있다. 현재 시행 중인 불법 주/정차 단속 시스템으로는 단속요원들이 직접 순찰을 하면서 시행하는 것과 무인카메라를 설치하여 시행하는 것으로 나누어 볼 수 있다.
이 중에서 먼저 단속요원들에 의한 단속은 구청별 단속요원들 수의 한계가 있기 때문에 전체 위반구역을 수용하는데 무리가 따르고, 공정하지 못한 단속으로 인해 민원의 소지가 야기되고 있으며, 이외에도 단속요원들이 오면 잠시 피해 있다가 없으면 다시 주차위반을 하는 얌체 운전자들을 막을 수 없다는 문제점이 있다. 다음으로, 현재 설치 운용중인 무인카메라에 의한 단속 시스템의 경우에도 수동과 자동으로 나눌 수 있다. 수동 시스템은 상황실에서 운용자가 직접 카메라를 조작하여 단속하는 것으로 단속요원들이 순찰하면서 단속하는 것보다는 적은 인력이 필요하지만 운용자가 있어야만 단속이 가능하다는 점과 하나의 카메라로 단속을 하기 때문에 동시 다발적으로 발생하는 위반차량의 단속에는 비효율적이라는 문제점이 있다.
자동 시스템은 단속영역을 일정간격으로 분할하여 프리셋을 설정한 후 일정 시간간격으로 회전형 카메라를 움직이면서 번호인식을 수행하는 방법으로 진행한다. 즉, 번호인식에 성공하면 해당 위치에 차량이 있다고 판단하고 해당 위치에 차량이 존재하여도 번호인식이 되지 않으면 차량이 없는 것으로 판단하기 때문에 단속효율이 좋지 못하다는 단점이 있다. 또한 이 같은 방법으로 단속을 할 경우 회전형 카메라가 상시 움직이고 있어야 하므로 장비의 수명이 짧아지고 잦은 고장의 원인을 유발하는 문제점이 있었다. 또한 위반차량을 위반순서에 따라 순차적으로 단속하지 못하기 때문에 공정성의 문제가 야기될 수 있으며, 단속률을 전적으로 번호인식 결과에만 의존하기 때문에 단속률이 저조하다는 문제점이 있었다.
한편, 자동 시스템의 이 같은 문제점을 보완하기 위해서 영상검지 기법을 이용한 자동 시스템도 설치 운영 중에 있으나, 영상검지 기술의 부족으로 정확한 차량의 위치를 검지하지 못하고 있으며 한쪽 방향에 대해서만 단속을 하기 때문에 단속범위가 좁다는 문제점이 있다. 더욱이 시스템이 동작을 시작하기 전부터 위반하고 있던 차량들에 대해서는 단속을 하지 못하기 때문에 단속률이 떨어진다는 문제점이 있었다.
다른 한편, 카메라가 설치된 위치로부터 원거리에 떨어진 차량들은 무척 작게 보이기 때문에 이와 같은 원거리의 차량을 단속하기 위해서는 미세한 크기의 차량도 검지할 수 있어야 하나 기존의 자동 시스템에서는 이를 검지해 내지 못하기 때문에 단속거리도 무척 짧다고 하는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 두 개의 검지용 카메라를 사용하여 하나의 카메라는 근 거리을 감시하고 다른 하나의 카메라는 원거리를 확대하여 감시하는 무인단속 시스템이 특허번호 제538526호로 등록되어 있으나, 시스템의 동작 시작 전부터 불법 주/정차 중인 차량에 대해서는 단속을 못할 뿐만 아니라 도로의 한 방향에 대해서만 단속을 할 수 있기 때문에 단속범위가 좁다. 또한 검지중인 차량에 대한 추적을 하지 못하기 때문에 위반중인 차량이 이동하였을 경우 이를 즉시 감지하지 못하고 번호인식을 수행하여 인식결과로 차량의 이동 유무를 판단하기 때문에 차량검지의 정확성도 떨어진다. 아울러, 원거리에 불법 주/정차된 차량의 경우에는 이를 검지하기 못하기 때문에 단속 효율이 떨어진다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 영상검지 기법에 의해 감시영역 내 존재하는 모든 차량을 정확하게 검지하고, 이렇게 검지한 차량을 추적하여 불법 주/정차를 자동으로 단속할 수 있도록 한 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템은 도로가의 불법 주/정차 단속 구역의 가운데에 설치되어 미리 정해진 범위의 전방지역과 후방지역을 각각 감시하는 전방감시 카메라와 후방감시 카메라; 팬, 틸트, 줌 및 포커싱 기능을 구비하여 상기 전방지역 및 상기 후방지역에 불법 주/정차한 차량의 번호판을 확대하여 촬영하는 회전형 카메라; 상기 전방감시 카메라와 상기 후방감시 카메라 및 상기 회전형 카메라를 미리 정해진 높이 및 각도로 지지하는 지지 기둥 및 상기 지지 기둥에 설치되고, 상기 전방감시 카메라와 상기 후방감시 카메라로부터 입력된 영상을 분석하여 불법 주/정차 차량을 검지 및 추적하고, 상기 회전형 카메라를 제어하여 상기 불법 주/정차 차량의 번호판을 확대 촬영하여 인식하는 프로그램이 내장된 제어 박스를 포함하여 이루어진다.
한편, 본 발명의 다른 특징에 따른 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 방법은 도로가의 불법 주/정차 단속 구역의 가운데에 설치되어 미리 정해진 범위의 전방지역과 후방지역을 각각 감시하는 전방감시 카메라와 후방감시 카메라와 팬, 틸트, 줌 및 포커싱 기능을 구비하여 상기 전방지역 및 상기 후방지역에 불법 주/정차한 차량의 번호판을 확대하여 촬영하는 회전형 카메라로부터 포착된 영상에 의해 수행되고, (a) 상기 전방감시 카메라 또는 상기 후방감시 카메라에서 입력되는 영상에 대해 MOG 기법을 사용하여 배경 영상을 지속적으로 갱신하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 갱신된 배경 영상을 현재 입력 영상과 비교한 결과, 차량 화소가 존재하는 경우에는 이를 추출하고, 존재하지 않은 경우에는 단계 (a)로 복귀하는 단계; (c) 상기 단계 (b)에서 추출된 차량 화소의 차량의 크기, 색 및 중심위치 정보를 이용하여 당해 차량을 추적하는 단계; (d) 상기 차량이 정지하는 경우에 정차 지속 시간을 카운팅하여 소정 시간이 경과하면 상기 회전형 카메라에 의해 상기 차량의 번호판을 확대하여 촬영한 후에 번호 인식을 수행하는 단계 및 (e) 상기 번호 인식을 수행한 차량이 미리 정해진 단속 시간 동안 움직임이 없는 경우에 상기 차량의 촬영 사진 및 인식된 번호 정보를 통합관리 센터시스템에 전송하고 단속을 종료하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템 및 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템의 개략적인 설치 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템은 도로(18) 가에 설치되는 지지 기둥(13)에 도로(18)의 전방지역(16)을 감시하는 전방감시 카메라(11), 도로(18)의 후방지역(17)을 감시하는 후방감시 카메라(12) 및 차량의 번호판을 확대하여 촬영하기 위한 회전형 카메라(10)가 적절한 각도 및 방향을 유지한 채로 설치되고, 또한 영상검지장치와 각 카메라(10),(11),(12)의 영상과 단속정보를 원격으로 전송하기 위한 전송장치 및 회전형 카메라(10)를 제어하는 제어장치가 내장된 제어 박스(14)가 설치되어 이루어진다.
전술한 구성에서, 전방감시 카메라(11)와 후방감시 카메라(12)가 설치되는 지지 기둥(13)은 전체 불법 주/정차 단속 구역의 정 가운데에 설치될 수가 있고, 이 경우에 전방감시 카메라(11)와 후방감시 카메라(12)가 각각 단속할 수 있는 전방 감시영역(16) 및 후방 감시영역(17)은 보통 120m 정도이나 이는 감시 카메라(11),(12)의 렌즈에 따라 유동적이 될 수 있다. 회전형 카메라(10)는 패닝(Panning: P)과 틸팅(Tilting: T)이 자유롭고 원거리 물체를 확대할 수 있는 줌(Zoom: Z) 렌즈를 포함하고 있다. 제어 박스(14)에는 불법 주/정차 차량 단속 방법과 관련한 소프트웨어 및 회전형 카메라(10)를 차량의 번호판 부위에 정확하게 위 치시킬 수 있도록 전방감시 카메라(11)와 후방감시 카메라(12)의 각 화소점에 대한 회전형 카메라(10)의 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom) 및 포커스(Focus) 제어용 데이터가 저장된 룩업테이블(Look UP Table; LUT)가 구비되어 있다.
도 2는 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템이 인터넷 통신망을 통하여 통합관리 센터시스템에 연결된 네트워크 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따라 도로의 각지에 산재해 있는 무인단속 시스템(21a),(21b),(21c)은 인터넷 통신망(22)을 통해 통합관리 센터시스템(20)에 연결되어 있는데, 이러한 통합관리 센터시스템(20)은 센터운용 단말기(23), 차적조회 시스템(24), 단속자료 데이터베이스(25) 및 고지서 출력장치(26)로 이루어져 있다.
전술한 구성에서, 무인단속 시스템(21a),(21b),(21c)은 실시간 도로영상과 위반차량 단속사진을 압축하여 센터운용 단말기(23)에 전송하는데, 이렇게 전송된 데이터는 실시간으로 센터운용 단말기(23)에 출력되어 단속원이 현재의 단속 상황과 도로상황을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 그리고 단속이 완료된 차량은 차적조회 시스템(24)에 연결하여 차주의 정보와 함께 단속자료 데이터베이스(25)에 저장된다. 또한 단속이 완료된 차량에 대해서는 고지서 출력장치(26)를 통하여 발송 가능한 고지서가 출력되게 된다.
도 3은 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 방법의 전체적인 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 방법에 따르면, 초기 시스템의 동작이 시작된 후에 먼저 단계 S11에서는 초기 위반차량 검지, 즉 시스템의 동작 전부터 불 법 주/정차를 하고 있는 차량의 유무를 검지하게 되는데, 도 4는 도 3에서 초기 위반차량 검지 단계를 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 무인단속 시스템의 동작 시작 후 단계 S30에서 처음 한 장의 입력영상이 입수되면, 단계 S31에서는 해당 영상에 대하여 에지(Edge) 및 채도(Saturation) 성분을 각각 추출하고, 다른 한 편으로는 단계 S32를 수행하여 상기 입력영상에 대해 유사한 성질들을 갖는 픽셀들의 모임인 차량 후보 블랍(Binary Large OBject: BLOB)을 룩업 테이블에 저장한다. 여기에서 단계 S32는 무인 불법 주/정차 단속 시스템의 전방감시 카메라(11) 또는 후방감시 카메라(12)를 통해 입력된 영상으로부터 영상의 높이에 따른 차량의 길이와 폭, 즉 블랍을 저장하게 된다.
다음으로, 단계 S33 및 단계 S34에서는 상기 에지 및 채도 성분과 차량 후보 블랍의 룩업 테이블에 저장된 차량 후보 블랍 내에서의 에지와 채도 성분의 픽셀수의 비율을 고려하여 일정 비율(R) 이상, 예를 들어 0.5 이상(이 값은 초기영상의 밝기나 현장에 따라 0.5 내지 1의 범위 내에서 설정하여 적용될 수 있다)일 경우 일차적으로 해당 블랍을 차량으로 간주한다. 다음으로, 단계 S35에서는 이전에 룩업테이블에 저장된 차량 후보 블랍과의 겹침을 체크하는데, 겹치는 경우에는 단계 S33으로 복귀하는 반면에 겹치지 않는 경우에는 최종적으로 불법 주/정차 차량이라고 판단하고 단계 S36으로 진행하여 당해 불법 주/정차 차량을 표시하게 된다. 그리고 이렇게 표시된 차량의 정보는 다음 단계 S12에서 차량 검지 및 추적에 사용되게 된다.
다시 도 3으로 돌아가서, 단계 S12에서는 현 시점부터의 위반차량 검지 및 추적을 시작하게 되는데, 이 단계 S12에서는 전 단계인 단계 S11에서 검지된 차량 정보도 같이 이용하게 된다.
도 5는 도 3에서 차량검지 및 추적 단계를 세부적으로 나타낸 흐름도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 먼저 단계 S51에서 전방감시 카메라(11) 또는 후방감시 카메라(12)에서 영상이 입력되면 다시 단계 S52에서는 첫 번째 입력 영상인지를 판단한다. 단계 S52에서의 판단 결과, 첫 번째 영상인 경우에는 단계 S53으로 진행하여 배경을 생성한 후에 단계 S51로 복귀하는데, 이러한 배경 생성은 입력 영상 내에서 각각의 화소단위로 가우시안(Gaussian) 모델을 형성하면서 이루어지게 된다. 즉, 단계 S52에서 첫 번째 영상이 아닌 경우에는 단계 S54 및 단계 S56에서 현재 입력된 영상과 기 구축된 배경 영상을 화소별로 비교하여 차량을 구성하는 화소인지를 판단한다. 단계 S56에서의 판단 결과, 차량을 구성하는 화소가 아닌 경우에는 단계 S57 및 S55에서 배경을 갱신하여 이를 배경 영상으로 하고, 차량을 구성하는 화소인 경우에는 단계 S58 및 단계 S59를 수행하여 차량을 구성하는 부분을 추출하여 추적하게 된다.
그리고 이러한 차량 추적 과정에서는 배경이 나뭇가지의 흔들림 등에 의해 영향을 받는 것을 최소화시키기 위해 MOG (Mixture Of Gaussians)나 그 가우시안 분포(Gaussians Distribution)의 standard deviation인 σ값의 최소 문턱치를 설정하는 방식으로 수정된 MOG를 사용하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 영상검지 기법인 MOG를 이용하여 차량을 추출한 결과 영상 이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 차량과 배경이 혼재되어 있는 화면(30)으로부터 차량만이 배경으로부터 정확하게 추출되어 있는 화면(32)을 확인할 수 있는데, 본 발명의 방법에서는 이렇게 추출한 차량의 크기, 색 및 중심위치 정보를 이용하여 당해 차량을 추적할 수가 있게 된다. 또한 차량이 전방감시 영역(16)에서 후방감시 영역(17)으로 이동하거나 그 반대인 경우에는 이를 제어 박스(14)에 알림으로써 지속적인 추적이 가능하도록 한다. 그리고 이러한 추적정보는 전방감시 영역(16) 또는 후방감시 영역(17) 안에 들어온 개별 차량에 대하여 현재 차량의 위치와 정차 유무를 판단하는데 사용될 수가 있다.
다시 도 3으로 복귀하여, 단계 S13에서는 단계 S12를 통해 추적된 차량이 정지하였는지를 체크하게 된다. 단계 S13에서의 판단 결과, 차량이 정지하게 되면 단계 S14로 진행하여 정차한 시간부터 카운팅을 하여 미리 정해진 촬영시간에 도달하였는지를 판단하는데, 여기에서 정차하던 차량이 움직이게 되면 그 전의 정차시간을 0으로 초기화하고, 다시 정차하게 되면 다시 시간 카운팅을 하게 된다. 다음으로 단계 S14에서의 판단 결과, 미리 정해진 촬영시간에 도달하지 않은 경우에는 단계 S12로 복귀하는 반면에 도달한 경우에는 단계 S15 및 단계 S16을 수행하여 번호판 위치로 회전형 카메라(10)를 이동시킨 상태에서 사진 촬영을 수행하게 된다. 여기에서 사진 촬영은 보통 한 번에 2장에서 4장으로 하고 촬영 간격은 임의로 조절 가능하나 통상 5분 이상 정차해 있는 차량을 주/정차 위반차량으로 구분하기 때문에 처음 촬영은 차량이 정차한 후 10~20초 사이에 촬영하고, 마지막 촬영은 첫 촬영 후 5분이 경과한 경우에 행하는 것이 바람직하다. 그리고 5분 이내로 정차해 있 다가 감시 영역을 벗어난 차량은 그 전에 촬영된 사진을 모두 삭제하고 단속 대상에서 제외시키게 되면 단속의 공정성을 담보할 수가 있게 된다.
한편, 단계 S15에서 회전형 카메라(10)를 해당 차량의 번호판 위치로 정확하게 이동시키기 위해서는 전방감시 카메라(11) 또는 후방감시 카메라(12)와 회전형 카메라(10)사이의 사전 보정작업이 필요하다. 여기에서, 보정이라 함은 전방감시 카메라(11) 및 후방감시 카메라(12) 촬영 영상의 특정한 위치로 회전형 카메라(10)를 정확하게 이동시키기 위해 전방감시 카메라(11) 및 후방감시 카메라(12)의 모든 화소별 위치에 따른 팬(Pan)/틸트(Tilt)/줌(Zoom)/포커스(Focus; 수동 포커스의 경우만 해당) 정보를 사전에 계산하여 룩업테이블(LUT)에 저장해 놓는 작업을 말한다. 이와 같이, 종래의 시스템은 단순히 프리셋 기능을 이용하여 보정 작업을 행하기 때문에 회전형 카메라를 차량 번호판의 위치로 정확하게 이동시키기 어려우나 본 발명에서는 차량 번호판 위치로 회전형 카메라를 정확하게 이동시킬 수가 있다.
도 7은 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 방법에서 카메라 보정 단계를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 단계 S61에서는 고정 카메라, 즉 전방감시 카메라(11) 또는 후방감시 카메라(12)의 입력 영상에서 가로를 x축으로, 세로를 y축이라 임의로 설정한 후에 x-y축 상의 모든 점에 대해서 실제거리를 계산하여 미리 저장시켜 둔다.
도 8은 도 7의 카메라 보정 단계에서 고정카메라의 입력영상에서 세로축인 y축 상의 실제거리를 계산하는 원리를 설명하기 위한 도이며, 도 9는 도 7의 카메라 보정 단계에서 고정카메라의 입력영상에서 가로축인 x축 상의 실제거리를 계산하는 원리를 설명하기 위한 도이다. 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 전방감시 카메라(11) 및 후방감시 카메라(12)가 설치된 지지 기둥(13)부터 입력영상의 세로(y)축에 있는 각 화소점 사이의 거리(dy)는 아래의 수학식 1 또는 수학식 2에 의해 계산될 수 있고, 입력영상의 가로(x)축의 중심선에서부터 좌우측에 있는 각 화소점 사이의 거리(dx)는 아래의 수학식 3 및 수학식 4에 의해 구해질 수 있다.
Figure 112006016133611-pat00001
Figure 112006016133611-pat00002
Figure 112006016133611-pat00003
Figure 112006016133611-pat00004
위의 수학식 1 내지 4에서, h는 전방감시 카메라(11) 또는 후방감시 카메라(12)의 설치 높이를 나타내고, θ는 전방감시 카메라(11) 또는 후방감시 카메라(12)를 꼭지점으로 할 때 그 수직선부터 입력영상의 세로축 하한선(D miny ) 사이의 각도를 나타내며, φ y 는 전방감시 카메라(11) 및 후방감시 카메라(12)를 꼭지점으로 할 때 입력영상의 세로축 하한선(D miny )과 상한선(D maxy )이 이루는 각도를 나타내고, φ y/ r y 는 전방감시 카메라(11) 및 후방감시 카메라(12)를 꼭지점으로 할 때 상기 D y 와 D miny 사이의 각도를 나타낸다. 다시 h X 는 전방감시 카메라(11) 및 후방감시 카메라(12)에서 입력영상 중앙의 구하고자 하는 지점 사이의 거리를 나타내고, φ x/ r x 는 전방감시 카메라(11) 및 후방감시 카메라(12)를 꼭지점으로 하는 상기 D X 사이의 각도를 나타낸다.
이와 같이 하여, 입력영상의 x축 및 y축의 각 화소에 대한 실제 거리의 계산 및 저장이 종료된 후에 단계 S62에서는 전방감시 카메라(11) 및 후방감시 카메라(12)의 입력영상의 임의의 한 화소점을 대표 보정점으로 지정하는 한편, 단계 S65에서는 회전형 카메라 구동부(미도시)에 대한 소프트웨어 콘트롤을 수행하고, 다시 단계 S63에서는 이러한 대표 보정점에 대한 회전형 카메라(10)의 팬(Pan) 및 틸트(Tilt) 값을 구하여 저장하게 된다. 다음으로 단계 S64에서는 이러한 대표 보정점에 대한 팬(Pan) 및 틸트(Tilt) 값에 의해 전방감시 카메라(11) 및 후방감시 카메라(12)의 모든 화소점에 대한 팬(Pan) 및 틸트(Tilt) 값을 보정하게 된다.
한편, 이와 함께 단계 S66에서는 상기 단계 S61에서 실제 계산된 거리값에 의거하여 회전형 카메라(10)로부터 입력영상의 임의의 한 지점까지의 실제 대각선의 길이를 계산하고, 다시 단계 S67에서는 단계 S66에서 구해진 대각선 길이에 대한 줌(Zoom) 및 포커스(Focus) 값을 저장한다. 다음으로, 단계 S68에서는 단계 S67 에서 구해진 줌(Zoom) 및 포커스(Focus) 값에 의거하여 전방감시 카메라(11) 및 후방감시 카메라(12)의 입력영상의 모든 화소점에 대한 줌(Zoom) 및 포커스(Focus) 값을 보간하게 되는데, 이를 위해 제어 박스(14)에는 회전형 카메라(10)의 거리에 따른 줌(Zoom) 및 포커스(Focus) 값이 미리 테이블의 형태로 저장되어 있다. 마지막으로 단계 S70에서는 이렇게 구해진 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom) 및 포커스(Focus) 값을 룩업테이블(LUT)에 저장하는데, 이렇게 저장된 값은 속도 및 시간 값이 아니고 절대위치로부터의 각도 및 스텝수일 수가 있다. 그리고 향후 제어 박스(13)에서는 이러한 룩업테이블(LUT)을 조회하여 자동으로 회전형 카메라(10)를 불법 주/정차 차량의 위치로 정확하게 이동시킨 후에 그 차량 번호판을 촬영하기 위해 촬영 영상을 확대시킬 수가 있다.
다시 도 3으로 돌아가서, 단계 S17에서는 회전형 카메라(10)에 의해 촬영된 불법 주/주정차 차량의 입력영상에 대해 그 차량 번호판의 인식이 성공하였는지를 판단하는데, 이는 번호인식이 성공한 차량에 대해서는 더 이상 불필요한 번호인식을 하지 않기 위해서이다. 단계 S17에서의 판단 결과, 이미 번호 인식에 성공한 경우에는 단계 S19로 진행하여 단속완료 여부를 체크, 즉 사전에 설정된 단속정보를 이용하여 현재 촬영한 차량에 대해 단속완료까지의 촬영을 다 했는지를 체크한다. 단계 S19에서의 판단 결과, 단속완료까지의 촬영이 다 된 경우에는 단계 S20으로 진행하여 통합관리 센터시스템(20)에 이렇게 촬영한 사진과 차량번호를 전송하고, 통합관리 센터시스템(20)은 수신한 데이터를 단속자료 데이터베이스(25)에 저장한다. 이후 통합관리 센터시스템(20)에서는 차적조회 시스템(24)에서 당해 차량에 대 한 차적을 조회한 후에 고지서 발급장치(26)를 통해 고지서를 발부하게 된다.
한편, 단계 S20에서 번호인식에 성공하지 못한 차량인 경우에는 단계 S18로 진행하여 번호 인식을 수행한 후에 단계 S19로 진행하고, 단계 S19에서 단속이 완료되지 아니한 경우에는 단계 S12로 복귀하게 된다.
도 10은 본 발명의 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템에 의한 단속차량 증거사진을 보인 예시 영상이다. 도 10에서 예시한 바와 같이, 불법 주/정차 차량의 증거사진으로는 번호판을 확대 촬영한 사진(40), 차량의 전체 윤곽을 찍은 사진(41),(42) 및 차량의 주변 배경이 나오도록 찍은 사진(43)을 증거사진으로 보관하는 것이 바람직하다.
도 11은 본 발명에서 센터 시스템의 운용 단말기에 있는 무인단속 시스템의 화면을 나타낸 도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 센터운용 단말기(23)에는 전방감시 카메라(11)와 후방감시 카메라(12) 및 회전형 카메라(10)에 의해 자동으로 추적되어 실시간으로 입력된 영상이 디스플레이 되고 있으며, 현재 단속중인 차량에 대한 정보도 디스플레이 되고 있음을 알 수가 있다.
본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템 및 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템 및 방법에 따르면, 동일 방향을 향해 설치된 근거리 카메라와 원 거리 카메라를 채택하는 대신에 서로 다른 방향을 향해 설치된 카메라를 채택하고 있기 때문에 보다 넓은 영역에 걸쳐서 불법 주/정차를 단속할 수가 있게 된다.
또한, 본 발명은 무인단속 시스템이 동작을 시작하기 전부터 불법으로 주/정차해 있는 차량을 정확하게 검지할 수가 있어서 단속 효율이 향상되고, 회전형 카메라를 차량의 번호판에 보다 정확하게 위치시킬 수 있음으로 해서 단속 효율이 더욱 향상되게 된다.
나아가, 본 발명은 MOG기반 영상검지 기법을 사용하고 있기 때문에 정확한 차량의 윤곽을 검지할 수 있으며, 검지된 차량을 계속적으로 추적할 수 있기 때문에 차량의 상태변화에 따른 단속을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 도로가의 불법 주/정차 단속 구역의 가운데에 설치되어 미리 정해진 범위의 전방지역과 후방지역을 각각 감시하는 전방감시 카메라와 후방감시 카메라;
    팬, 틸트, 줌 및 포커싱 기능을 구비하여 상기 전방지역 및 상기 후방지역에 불법 주/정차한 차량의 번호판을 확대하여 촬영하는 회전형 카메라;
    상기 전방감시 카메라와 상기 후방감시 카메라 및 상기 회전형 카메라를 미리 정해진 높이 및 각도로 지지하는 지지 기둥;
    상기 지지 기둥에 설치되고, 상기 전방감시 카메라와 상기 후방감시 카메라로부터 입력된 영상을 분석하여 불법 주/정차 차량을 검지 및 추적하고, 상기 회전형 카메라를 제어하여 상기 불법 주/정차 차량의 번호판을 확대 촬영하여 인식하는 프로그램이 내장된 제어 박스;
    상기 제어 박스 내에 구비되고, 상기 전방감시 카메라 및 후방감시 카메라의 모든 화소별 위치에 따른 회전형 카메라의 팬, 틸트, 줌 및 포커스의 제어 데이타가 사전에 계산하여 저장되어 있는 룩업테이블로 구성되어;
    상기 전방감시 카메라 또는 상기 후방감시 카메라에 의해서 촬영된 차량이 단속구역 내에서 미리 정해진 시간 동안 움직이지 않는 경우에 상기 룩업테이블에 저장되어 있는 회전형 카메라의 팬, 틸트, 줌 및 포커스의 제어 데이터에 따라 상기 회전형 카메라를 차량의 번호판에 정확하게 위치시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 영상검지 기법을 이용한 불법 주/정차 무인단속 시스템.
  2. 도로가의 불법 주/정차 단속 구역의 가운데에 설치되어 미리 정해진 범위의 전방지역과 후방지역을 각각 감시하는 전방감시 카메라와 후방감시 카메라와 팬, 틸트, 줌 및 포커싱 기능을 구비하여 상기 전방지역 및 상기 후방지역에 불법 주/정차한 차량의 번호판을 확대하여 촬영하는 회전형 카메라로부터 포착된 영상에 의해 수행되고,
    (a) 상기 전방감시 카메라 또는 상기 후방감시 카메라에서 입력되는 영상에 대해 MOG 기법을 사용하여 배경 영상을 지속적으로 갱신하는 단계;
    (b) 상기 단계 (a)에서 갱신된 배경 영상을 현재 입력 영상과 비교한 결과, 차량 화소가 존재하는 경우에는 이를 추출하고, 존재하지 않은 경우에는 단계 (a)로 복귀하는 단계;
    (c) 상기 단계 (b)에서 추출된 차량 화소의 차량의 크기, 색 및 중심위치 정보를 이용하여 당해 차량을 추적하는 단계;
    (d) 상기 차량이 정지하는 경우에 정차 지속 시간을 카운팅하여 소정 시간이 경과하면 상기 회전형 카메라에 의해 상기 차량의 번호판을 확대하여 촬영한 후에 번호 인식을 수행하는 단계 및
    (e) 상기 번호 인식을 수행한 차량이 미리 정해진 단속 시간 동안 움직임이 없는 경우에 상기 차량의 촬영 사진 및 인식된 번호 정보를 통합관리 센터시스템에 전송하고 단속을 종료하는 단계를 포함하여 이루어진 영상검지 기법에 의한 불법 주/정차 차량 무인단속 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    (pa) 상기 전방감시 카메라 또는 상기 후방감시 카메라에서 입력되는 최초 영상에서 불법 주/정차된 차량이 존재하는지의 여부를 검지하는 초기 위반차량 검지 단계를 더 구비하되, 상기 초기 위반차량 검지 단계(pa)는 다시,
    (pa1) 무인단속 시스템의 동작 시작 후 최초 입수된 입력영상에 대해 에지 및 채도 성분을 각각 추출하는 한편 상기 입력영상에 대해 유사한 성질들을 갖는 픽셀들의 모임인 차량 후보 블랍을 룩업테이블에 저장하는 단계;
    (pa2) 상기 에지 및 상기 채도 성분과 상기 차량 후보 블랍의 룩업 테이블에 저장된 차량 후보 블랍 내에서의 에지와 채도 성분의 픽셀수의 비율이 미리 정해진 기준치(R) 인지를 판단하는 단계;
    (pa3) 상기 단계(pa2)에서의 판단 결과, 상기 기준치(R) 이상인 경우에는 일차적으로 해당 블랍을 차량으로 간주하는 단계 및
    (pa4) 이전에 룩업테이블에 저장된 차량 후보 블랍과의 상기 차량으로 간주된 블랍의 겹침을 체크하여 겹치지 않는 경우에만 최종적으로 불법 주/정차 차량이라고 간주하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 영상검지 기법에 의한 불법 주/정차 차량 무인단속 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 (d)에서 상기 회전형 카메라에 의한 확대 촬영을 위한 이동은 그 팬, 틸트, 줌 및 포커스에 대한 제어 데이터가 미리 저장되어 있는 룩업테이블을 참조하여 수행되되, 상기 이동형 카메라 제어용 룩업테이블의 생성은,
    상기 전방감시 카메라 및 상기 후방감시 카메라의 입력 영상의 모든 화소점에 대해 실제거리를 계산하여 미리 저장시키는 단계;
    상기 전방감시 카메라 및 상기 후방감시 카메라의 입력영상의 임의의 한 화소점을 대표 보정점으로 지정한 후에 상기 대표 보정점에 대한 상기 회전형 카메라의 팬 및 틸트 값을 구하여 저장하는 단계;
    상기 대표 보정점에 대한 팬 및 틸트 값에 의해 상기 전방감시 카메라 및 상기 후방감시 카메라의 모든 화소점에 대한 팬 및 틸트 값을 보정는 단계;
    상기 계산된 실제거리에 의거하여 상기 회전형 카메라로부터 입력영상의 임의의 한 지점까지의 실제 대각선의 길이를 계산하는 단계;
    상기 대각선 길이에 대한 줌 및 포커스 값을 구하여 저장하는 단계;
    상기 저장된 줌 및 포커스 값에 의거하여 상기 전방감시 카메라 및 상기 후방감시 카메라의 입력영상의 모든 화소점에 대한 줌 및 포커스 값을 보간하여 저장하는 단계 및
    상기 단계들에서 저장된 팬, 틸트, 줌 및 포커스 값을 룩업테이블에 저장하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 영상검지 기법에 의한 불법 주/정차 차량 무인단속 방법.
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