KR100890625B1

KR100890625B1 - 고속주행차량 자동 계중 시스템

Info

Publication number: KR100890625B1
Application number: KR1020070096110A
Authority: KR
Inventors: 조성윤
Original assignee: 조성윤; 김주현
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2009-03-27
Also published as: KR20090030666A

Abstract

본 발명은 고속으로 주행하는 차량의 과적을 효율적으로 계측할 수 있는 고속주행차량 자동 계중 시스템에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 제1 카메라를 통해 촬영된 차량 영상 정보로부터 차량 번호를 인식하는 자동 차량번호 인식장치와; 제2 카메라로부터 촬영된 차량의 영상으로부터 차량의 위치와 이동경로를 추적하여 차량이 통과한 중량 감지 센서의 위치를 계산하고 이로부터 해당 중량 감지 센서에서 검출된 중량 정보를 차선 변경이 발생한 차량의 정보로 보정토록 차량 이동 경로 추적정보를 산출하는 차량 차선 변경 및 차량 추적부와; 상기 제1 및 제2 카메라를 통해 획득한 차량 영상으로부터 추출된 차량의 영상을 이용하여 차종 분류와 과대 화물의 적재 여부를 판단하기 위한 3차원 길이를 계측하는 3차원 길이 계측부와; 상기 제1 및 제2 카메라를 통해 획득한 차량 영상으로부터 추출된 차량의 영상을 이용하여 차종 분류와 과대 화물의 적재 여부를 판단하기 위한 차량 폭을 계측하는 차량 폭 계측부와; 차량의 속도를 검출하는 속도 센서와; 인식한 차량 번호 정보와 3차원 길이 정보 및 차량 폭 정보를 검색 정보로 사용하여 차량 정보가 저장된 차량 정보 데이터베이스를 검색하여 상기 차량의 차종을 구분하고 과적 여부를 검출하는 차종 구분 및 과적 검출부로, 고속주행차량의 자동 계중 시스템을 구현한다.

Description

고속주행차량 자동 계중 시스템{High-speed Weight In Motion}

본 발명은 고속 주행 중인 차량의 등급 및 외형 크기를 3D 영상장치를 통한 비접촉식 측정방식으로 자동 측정할 수 있도록 한 것이다.

국가산업화의 지속적인 발전 및 이에 따른 물동량 증가로 인하여 기반 도로망의 유지보수에 많은 예산이 소요되고 있는 실정이다. 특히 과적차량은 기반 도로의 파손을 가져오는 주된 요소이기 때문에 차량의 중량을 계측하고 과적으로 판단될 경우 과태료를 부가하도록 차량을 계중하는 차량 계중 시스템이 제안되고 있다.

종래에 제안된 차량 계중 시스템은 차량이 정지된 상태에서 차량 중량을 측정하거나 특정 속도 이하에서 차량 중량을 측정한다.

따라서 이러한 종래의 차량 계중 시스템은 차량이 정지된 상태에서 측정하거나 특정 속도 이하에서 측정해야 하기 때문에 차량 유도 및 정차에 따른 교통혼잡을 유도하며, 특히 전체 하중을 계측하기 위하여 각 축 중량을 합산해야 하므로 측정방법에 따른 계측 오차가 심하다는 단점이 있었다.

또한, 차량 계중을 위한 특정 영역을 도로 이면에 확보해야 하고, 계중 장비 위치로 유도하는 과정에서 교통사고 유발을 초래하는 단점도 있었으며, 차량 유도 요구를 묵살하는 차량에 대해서는 속수무책이라는 단점도 있었다.

또한, 피에조센서나 루프센서를 도로면에 매설하고 특정 속도 이하로 측정 시스템을 통과하도록 유도해야하는 종래의 차량 계중 시스템은 속도 감소에 따른 교통흐름의 저하로 인해 불필요하게 발생하는 비용이 오히려 도로면의 유지보수 비용을 상회 하며, 특히 계측을 회피하기 위한 급 차선 변경 및 급가감속에는 대처능력이 전무하고 아울러 사고발생의 원인을 제공하기도 하였다.

이에 대한 대책으로 선진 각국에서는 각 국가별 환경에 적합한 고속주행차량 계중 시스템(HWIM: High speed Weight In Motion) 개발연구가 본격화되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 차량 계중 시스템에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은 고속 주행차량의 실시간 등급 및 외형 크기를 3D 영상장치를 통한 비접촉식 측정방식으로 자동 측정할 수 있는 고속주행차량 자동 계중 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 계측 대상 차량의 계측 시스템 진입 시 계측 회피 기동을 대처하고 차량의 부피(길이 및 차 폭)의 비접촉 계측이 가능한 고속주행차량 자동 계중 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 비접촉식 영상 검지기를 통해 차량의 흐름을 추적하고 센서의 위치와 차량의 이동경로를 바탕으로 측정된 센서의 정보를 보정할 수 있도록 한 고속주행차량 자동 계중 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 해당 도로를 통과하는 모든 차량에 대한 중량, 속도, 부피 등에 대한 모든 정보를 축적할 수 있도록 하고, 이들 정보를 재가공함으로써 효율적인 유지보수 전략을 도모할 수 있는 고속주행차량 자동 계중 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 "고속주행차량 자동 계중 시스템"은,

자동차용 도로에 매설되어 특정 라인의 차량 진입 및 진출을 감지하는 차량 진출입 감지부에 의해 차량의 진입이 감지되면, 중량 감지 장치에서 그 진입된 차량의 전체 총 중량을 측정하게 된다.

차량 인식 및 판독 장치는 3D CCD카메라, 문자인식 및 판독 모듈로 구성되고, 상기 특정 라인에 진입한 차량의 속도 정보를 추출함과 아울러 영상 정보로부터 번호판 정보를 추출하고, 이를 분석하여 차량 번호를 추출하며, 스테레오 비전 시스템을 활용하여 상기 차량의 영상 정보로부터 차량 등급 및 외형 크기를 비접촉 방식으로 분석한다.

컨트롤러는 차량 진출입 감지부와 중량 감지 장치 및 차량 인식/판독 장치에서 각각 획득한 진입 정보와 중량 정보 및 차량 외형 측정 정보 등을 유효 적절하게 분석 및 조합하여 차량 등급분류 및 부피 과적 여부를 판단하게 되고, 과적시 표시장치에 경고 메시지를 출력한다.

이러한 본 발명에 따르면, 차량의 과적상태 검출이 가능하므로, 과적차량의 특정지역 진입방지나 법규위반 고발조치 등에 활용할 수 있으며, 적극적인 과적단속 장치로써 시스템에 설치된 비디오/스틸 카메라들을 이용하여 법규위반으로 고발 조치하거나 소극적인 접근방법으로써 HWIM 스테이션을 기존의 과적차량 단속지점의 수 킬로미터 이전에 설치하여 적발된 차량을 교통 흐름에 방해를 주지 않고 선별하여 정밀 계측 지점으로 호출하여 해당 차량에 대한 정밀검사(inspection)와 정적 중량 검사(static weighing)를 실시하거나 우회도로 유도방식을 선택할 수 있도록 도모해주는 장점이 있다.

또한, 통과 중량을 초과하는 과적 차량의 교량 진입을 막음으로써 추후 교량 파손 및 유지보수 저해 사항을 사전에 차단할 수 있는 장점이 있으며, 시간당 차량 통과 대수, 차량 타입, 화물적재 유무, 화물차량의 축수, 화물차량 등급, 차량 속도, 통과 차량 간격 등에 대한 정확한 통계자료를 수집할 수 있어 이를 바탕으로 정확한 교통 분석연구를 도움을 줄 수 있는 장점도 있으며, 차량 중량에 따른 차등 요금제의 실시를 도모할 수도 있고, 과적뿐만 아니라 적재 중량에 따른 정확한 등급분류가 가능하기 때문에 일반적인 3등급에 따른 통행료 부과방식을 벗어나 적재 중량에 따른 상세 요금부과를 가능케 해주는 장점도 있다.

나아가 본 발명은 HWIM과 함께 적용되는 Decision-making process를 설정하여 최적화된 도로 관리, 진단, 유지 보수 등을 구현토록 도모해주는 장점이 있으며, 축적되는 다양한 자료들을 최적화된 데이터베이스에 구축하고 도로조건, 구조 및 교통량에 따른 historical information을 제공함으로써 추후 교통량 변화 및 유지보수 요구사항을 예측 판단하여 효율적인 도로 유지보수 시기 및 처리 비용 등을 산출토록 도모해주는 장점이 있으며, 이를 바탕으로 신규 도로건설에 대한 중요한 기초 정보를 도출하도록 도모해주는 장점도 있다.

본 발명에 따른 주행 차량 자동 계중 시스템은 고속주행차량의 실시간 등급 및 외형 크기를 비접촉식 측정방식으로 자동 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한, 계측 대상 차량의 계측 시스템 진입 시 계측 회피 기동을 대처하고 차량의 부피(길이 및 차 폭)의 비접촉 계측이 가능한 장점이 있다.

또한, 비접촉식 영상 검지기를 통해 차량의 흐름을 추적하고 중량 감지 센서의 위치와 차량의 이동경로를 바탕으로 측정된 중량 감지 센서의 정보를 보정 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 해당 도로를 통과하는 모든 차량에 대한 중량, 속도, 부피 등에 대한 모든 정보를 축적할 수 있도록 하고, 이들 정보를 재가공함으로써 효율적인 유지보수 전략을 도모해주는 장점도 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 고속주행차량 자동 계중 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이고, 도 2는 도 1에 따른 고속주행차량 자동 계중 시스템을 도시한 블록도로서, 차량 진출입 감지부(110)와, 중량 감지 장치(120)와, 차량 인식 및 판독장치(130)와, 표시장치(140)와, 컨트롤러(150)로 구성된다.

차량 진출입 감지부(110)는 루프 코일 센서(loop coil sensor)(111)(112)를 이용해서 루프 코일의 인덕턴스(inductance) 변화를 통하여 도로 특정 라인의 차량 진입 및 진출을 감지하여 계측 대상 차량의 진출입을 인식하도록 한다.

중량 감지 장치(120)는 하중 감지 센서(121)인 피에조 크리스털 센서를 이용 하여 주행 차량의 각 바퀴별 축 하중을 감지하고 측정차량 전체의 총 중량신호를 추출하게 된다.

차량 인식 및 판독장치(130)는 3D CCD 카메라(131) 및 문자인식 및 판독 소프트웨어(S/W) 모듈로 구성되어, 상기 특정 라인에 진입한 차량의 속도 정보를 추출함과 아울러 영상 정보로부터 번호판 정보를 추출하고, 이를 분석하여 차량 번호를 추출하며, 스테레오 비전 시스템을 활용하여 상기 차량의 영상 정보로부터 차량 등급 및 외형 크기를 비접촉 방식으로 분석한다.

차량 인식 및 판독장치(130)는 2대의 CCD 카메라를 이용 스테레오 비전 인식 기술을 응용하여 차량의 3차원 영상을 획득함으로써 외형의 크기와 차선 진입 각도, 길이 등을 인식하여 정해진 차선의 센서부분 통과 여부와 부피 과적 즉 차선 폭을 초과하거나 정해진 총 허용 길이 침해 여부를 판독한다.

표시장치(140)는 과적 차량 운전자에게 과적 관련 위반사항 경고 및 추후 조치를 통보하여 과적 차량을 해당 도로로부터 이탈 혹은 상세 과중 측정을 위해 특정 지역으로 유도하도록 한다.

컨트롤러는 측정 차량의 총 중량(gross weight), 차량 인식 및 판독 정보를 이용하여 도로교통법규 규정 범위 적용을 판단한다. 컨트롤러는 부가적으로 통신 모듈을 포함하고 있어 중앙 통제 컴퓨터로 데이터를 전송하여 중앙 컴퓨터 데이터베이스에 자료를 축적하고 차량 정보를 검색할 수 있는 검색기능도 제공할 수 있도록 한다.

참고로, 상술한 중앙통제 시스템은 각 HWIM(고속주행차량 자동 계중 시스템) 으로부터 획득한 차량 계중 정보를 체계적인 저장관리 시스템(DBMS)을 통해 저장 관리하며, 이로부터 지식(knowledge)을 생성할 수 있는 지식정보 체계를 구축하여 도로망 관리에 필요한 관리 정보를 제공한다. 또한, HWIM 시스템 운영정보를 관리함과 아울러 통제 관리한다.

이러한 본 발명은 측정 대상 차량이 고속주행차량 자동 계중 시스템이 설치된 도로로 주행을 하면, 차량 진출입 감지부(110)의 루프 코일 센서(loop coil sensor)(111)에서 측정 대상 차량의 진입을 검출하게 된다. 여기서 루프 코일 센서(111)는 루프 코일의 인덕턴스(inductance) 변화를 이용하여 도로 특정 라인의 차량 진입을 감지하게 된다.

차량 진입이 감지된 후 계측 대상 차량이 전진을 하면 중량 감지 장치(120)의 하중감지센서(121)에 의해 계측 대상 차량의 중량 측정이 시작된다. 여기서 하중감지센서(121)는 도 1에 도시된 바와 같이, 특정 차량 라인에 유효 적절한 개수로 매설된다.

차량의 축 중량을 측정하기 위한 기본적인 센서로서 피에조 센서, 피에조 필름 센서 등이 활용되고 있으나, 본 발명에서는 압전기 크리스탈(piezoelectric crystal)을 시스템의 기본 센서로 적용하였다. 이러한 센서를 이용한 중량 감지 장치(120)는 기계적인 압력이 가해지면 하중방향에 따라 전하를 방출함으로써 크리스털 편에 가해지는 기계적인 힘(load)을 전기적 신호로 변환하여 그 크기를 측정할 수 있도록 물리적인 계측 도구를 제공해 준다.

차량의 바퀴가 하중감지센서(121)의 패드를 지나갈 때 수직력이 작용하여도 센서 패드 면이 변형되지 않도록 센서를 설계하는 것이 바람직하며, 타이어가 부가하는 기계적 압력에 의해 전하(electron)를 방출하여 부하에 비례하는 전기적 신호를 변환하게 된다.

하중감지센서(121)로부터 얻어지는 전기신호를 전하 증폭기(charge amplifier)를 이용하여 효율적으로 전압 신호(voltage signal)로 변환하고, 적분기를 통해 적분한 후 반전 증폭기를 이용하여 소정 레벨로 증폭한다. 이후 그 증폭된 아날로그 검출 신호를 디지털 신호로 변환하여 하나의 축에 대한 중량으로 산출하고, 각 축 별로 산출된 중량을 가산하여 차량에 대한 총 중량으로 컨트롤러(150)에 제공한다.

다음으로, 차량이 계측 대상 영역 안으로 진입하면 차량 인식 및 판독 장치(130)는 2개의 CCD 카메라(131)로 차량 영상을 촬영하고, 그 촬영된 영상 정보를 처리 및 분석하여 과적 여부를 판단하기 위해 필요한 정보를 추출하여 컨트롤러(150)에 제공한다.

HWIM 시스템에서 측정된 정보는 중량 감지 장치(120)의 하중 감지 센서(121)가 매설되어 있는 도로 차선의 위치에서 입력된 정보를 바탕으로 처리된다. 그러나 설치된 하중 감지 센서(121)의 위치에서 측정 대상의 차량이 급 차선변경을 하는 경우, 기존의 시스템은 각 차선에서 측정된 정보들 간에 혼동을 초래하는 오류가 발생하였으며, 이로 인해 정확한 차량 계중이 불가능하였다. 또한, 입력된 하중계측 신호를 분석하기 위한 중요 파라미터 중 속도가 미치는 영향이 매우 크다. 그러나 이를 회피하기 위하여 계측 센서 통과 시 급속한 속도 감속 및 증가에 효율적으 로 대처할 수 있는 방안도 제시되지 않았다.

반면, 본 발명에서는 상기와 같은 종래 차량 계중 시스템에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서, 비접촉식 영상 검지기를 통해 차량의 흐름을 추적하고 하중 감지 센서의 위치와 차량의 이동경로를 바탕으로 측정된 하중 감지 센서의 정보를 보상할 수 있도록 하였다. 또한, 차량의 각종 정보를 수집하여 HWIM 센서를 통해 수집한 중량 정보의 보완 자료로 이용할 수 있도록 하였다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면 측정된 중량 감지 장치의 데이터로 과적 여부를 판단하여 단속대상을 결정한다. 중량 감지 장치에 의해서 과적으로 판단되었을 때 과적으로 추정되는 차량을 단속하기 위해 해당 차량의 번호판을 인식하여 전방에 위치한 전광 안내판을 통하여 과적 차량의 운전자에게 후속 조치를 통보하거나 단속정보를 표시한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 차량의 번호판 인식을 위해 별도의 CCD 카메라(131)를 통해 차량의 번호판을 촬영한다. 촬영된 영상은 자동 차량번호 인식장치(AVI: Automatic Visual Identification)(132)에 전달되고, 번호판 영역 추출부(132a)는 글자영역에서의 휘도변화를 기본으로 4와 같이 번호판 영역을 추출하고 도 5a와 같이 추출된 영역의 이치화를 통해 번호판 정보를 인식한다.

차량 번호 위치 분리부(132b)는 상기 인식된 번호판 정보로부터 지역번호, 용도구분, 차량번호의 위치를 분리해내게 되고, 문자 인식부(132c)는 도 5c와 같이 분리된 각 영역을 문자 인식을 통해 한글코드와 숫자로 변환하여 번호판 정보를 추출하여 차종 구분 및 과적 검출부(136)에 전달한다.

차종 구분 및 과적 검출부(136)는 컨트롤러(150)에 해당 정보를 전송하여 차량 정보 데이터베이스(151)에 이를 등록하게 된다. 컨트롤러(150)의 과적 유무 판단부(153)는 AVI(132)를 통해서 얻어진 정보를 중앙 통제 데이터베이스에 전달하여 DB검색을 통해 해당 차량의 기록을 검색할 수 있도록 한다. 또한, 영상신호 분석을 통해서 시간당 교통량 및 통과 차량 등급, 속도, 총 누적 하중 등의 중요 도로운행 정보들을 수집할 수 있다.

다음으로, 도로면에 설치된 HWIM 센서를 이용한 과적차량 단속시스템에서 단속을 회피하기 위해 중량 감지 센서가 설치된 위치에서 차선변경을 함으로써 오동작을 일으킬 수 있다. 따라서 본 발명에서는 차량 차선 변경 및 차량 추적부(133)는 CCD 카메라(138)를 통해 입력되는 영상으로부터 차량의 위치와 이동경로를 추적하여 차량이 통과한 중량 감지 센서의 위치를 계산하고 이로부터 해당 중량 감지 센서에서 검출된 중량 정보를 차선 변경이 발생한 차량의 정보로 보정을 한다.

이를 위해서, 도로면에 설치된 중량 감지 센서의 위치는 입력된 카메라의 화면에 위치와 방향을 지정하고 각 중량 감지 센서의 위치를 설정한다. 차선 영역 추출부(133a)는 연속된 입력 화면에서 매 프레임마다 입력된 화면과 차량을 제외한 배경 화면을 연산하여 움직임이 발생한 차량 영역을 추출한다.

차량 이동 경로 추적부(133b)는 매 프레임마다 추출된 차량 영역을 검출하여 이전 화면과 현재 화면에서 차량의 이동경로를 추적하고 각 영역별 설정된 중량 감지 센서의 위치와 비교하여 통과한 센서의 고유번호를 추출한다. 해당 중량 감지 센서의 측정된 값을 검색하여 현재 차량의 중량으로 산정되도록 보정 한다.

도 6a 내지 도 6c는 측정 대상 차량의 차선 변경과 중량 감지 센서의 위치를 보인 것이고, 도 7a 내지 도 7d는 차선 변경시 중량 감지 센서에서 검출된 중량 데이터의 변화 그래프이고, 도 7e는 차량의 이동 경로를 추적하여 보정된 중량 감지 데이터를 도시한 것이다.

한편, 3차원 길이 계측부(134) 및 차량 폭 계측부(135)는 입력 영상에서 추출된 차량의 영상을 이용하여 차종 분류와 과대 화물의 적재 여부를 판단하기 위한 3차원 길이 및 차량 폭을 계측하여 차종 구분 및 과적 검출부(136)에 제공한다.

즉, 3차원 길이 계측부(134)는 2개의 CCD 카메라(138)로부터 입력된 도로 영상 위에 도로면에 설정된 기준 패턴의 길이와 방향, 카메라(138)의 설치 위치를 입력하면 이로부터 3차원 공간에서 카메라의 시야각과 도로면의 각도, 거리를 이용해 카메라 모델의 파라미터를 계산하고, 화면상의 위치와 길이를 바탕으로 실제 길이를 계산한다.

일반적으로 CCD 카메라(138)에 나타나는 영상은 도 8에 도시한 바와 같이, 렌즈의 초점거리와 각도에 따른 원근사영(Perspective projection)의 형태로 나타난다. CCD 카메라(138)의 설치 위치에 따른 시각좌표의 변환을 통해 3차원 공간상의 좌표가 2차원 평면에 사용되었을 때 각 화소 사이의 거리와 시야 평면의 변환을 통해 3차원 좌표와 2차원 좌표 사이의 관계를 구할 수 있다.

도 9와 같이 CCD 카메라(138)의 시점과 투영중심선 사이의 관계는 기울어진 프러스텀(frustum) 뷰 볼륨을 직각투영(Othographic Projection)을 했을 때 직육면체 형태의 뷰 볼륨으로 변환하는 과정과 같다. 즉 공간상의 한점 P(x, y, z)과 평 면에 사영된 점 Q 사이의 관계는 전단변환(Shearing) 했을 때의 좌표 P(x', y', z')를 구하고, 크기변환(scaling)을 통해 직각투영에서 Q에 대응하는 위치 P(x",y",z")를 계산함으로써 구할 수 있다.

투영중심선과 시점의 Z축을 일치시키고 이를 화면의 투영 평면으로 사영했을 때 좌표를 구하기 위해 전단변환을 수행한다. 이때 점 P의 x 및 y의 변화량은 시점 O까지의 거리에 비례하며 다음의 관계가 성립한다.

여기서

이로부터 전단변환을 행렬의 형태로 표현하면 아래의 [수학식1]과 같다.

직각원근투영의 형태로 변환된 P(x', y', z')은 크기조절 변환(Scaling)을 통해 직각투영으로 변환하여 대응하는 2차원 평면상의 위치를 구할 수 있다. 프러 스텀 안의 점 P(x', y', z')은 시점까지의 거리에 비례하여 투영중심선으로 가까워지고 z'은 변하지 않는다.

이때 z"=z'=z로 원래 값을 유지하며 아래의 [수학식2]가 성립한다.

그러므로 직각투영변환을 행렬로 표현하면 아래의 [수학식3]과 같다.

임의 위치에서 공간상의 점 P와 카메라의 뷰 평면상에 나타나는 점 Q사이의 관계는 아래의 [수학식4]와 같다.

입력 영상에 단위길이에 대한 시작점과 종료 점을 입력하면 2차원 평면에서의 좌표값을 구할 수 있고 위의 식에서 행렬

의 역행렬을 구함으로써 3차원 공간에서의 좌표값을 구할 수 있다.

임의의 차량영상이 입력되면 구해진 행렬로부터 3차원 공간상에서의 좌표값을구하고 측정된 화면의 화소 사이의 거리로부터 실제 길이를 추정할 수 있다.

차종구분 및 과적 검출부(136)는 영상에서 검출된 차량의 폭과 길이를 바탕으로 차종을 분류하며 적재물의 폭을 계산하여 과대 화물의 적재 여부를 판단한다.

컨트롤러(150)는 시스템 전반을 제어하며, 중량 감지 장치(120)와 차량 인식 및 판독 장치(130)에서 제공되는 정보를 분석하여, 계측 대상 차량의 과적 여부를 판단하고, 과적시 표시장치(140)를 통해 저장된 경고 메시지를 출력한다.

여기서 컨트롤러(150)는 차량 인식 및 판독 장치(130)로부터 출력되는 차량 이동 경로 추적 값에 따라 중량 감지 장치(120)에서 검출된 중량 감지 데이터를 보정하게 되고, 그 보정된 중량 감지 데이터와 차량 인식 및 판독 장치(130)에서 제공되는 차량 번호 정보와 차종 구분 및 과적 검출 정보를 기초로 차량 정보 데이터베이스에 저장된 과적 정보와 비교하여 최종적으로 과적 여부를 판단하고, 과적시 상기 표시장치(140)로 경고 메시지를 출력하게 된다.

여기서 표시장치(140)는 예를 들면, LED와 같은 소형 디스플레이 수단으로 구현되거나, LCD와 같은 데이터 표시 장치를 이용하여 구현된다. 이러한 표시장치(140)는 통상적인 주지된 구성이 될 수 있다.

차량 정보 데이터베이스는 예를 들면, EEPROM 또는 플래시 롬과 같은 비휘발성 메모리이면 족하며, 고용량의 하드 디스크 또는 네트워크 접속이 가능한 대용량 저장 장치로도 구현될 수 있다. 차량 정보 데이터베이스는 차량의 번호별로 해당 차량의 차종, 차주, 차량 등록지와 같은 차량 정보와 차종별 과적 정보 즉, 차종별 중량에 따른 기준 과적 정보가 저장된다.

차량 정보 데이터베이스에 저장된 차량 정보는 차량 인식 및 판독 장치(130)에 의해 억세스될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 고속주행차량 자동 계중 시스템은 고속주행중인 차량의 차종별 과적을 판단할 수 있어 차량의 계중을 위해 교통이 정체되거나 운전자가 과적 차량 유도 요구를 묵살하더라도 자동으로 계중 및 과적 여부를 판단하여 처리할 수 있는 장점을 갖는다.

부가적으로 본 발명에 따른 주행 차량 자동 계중 시스템은 해당 시스템에 의해 계중되는 차량의 번호별 진입·진출 이력 정보를 저장하고 이를 제공할 수 있다.

이에 따라 컨트롤러(150)는 진입·진출 차량의 계중 정보가 저장되는 통행 정보 데이터베이스와, 차량 번호별 차량의 진입·진출 이력 정보를 상기 통행 정보 데이터베이스에 저장하는 도로 통행 정보 수집부를 더 포함할 수 있다.

통행 정보 데이터베이스는 예를 들면, EEPROM 또는 플래시 롬과 같은 비휘발성 메모리이면 족하며, 고용량의 하드 디스크 또는 네트워크 접속이 가능한 대용량 저장 장치로도 구현될 수 있다. 통행 정보 데이터베이스는 차량번호별 통행 시간별 측정된 속도, 중량 등의 정보가 저장된다. 도로 통행 정보 수집부는 차량번호별 통행 시간별 측정된 속도, 중량 등의 정보를 수신하여 통행 정보 데이터베이스에 저장하며, 네트워크를 통해 연결된 중앙 관제 센터에 주기적으로 제공하여 전체 교통량 산출 등에 이용될 수 있도록 한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고속주행차량 자동 계중 시스템을 개략적으로 도시한 개요도.

도 2는 도 1에 따른 고속주행차량 자동 계중 시스템을 도시한 블록도.

도 3은 도 2의 차량 인식 및 판독 장치의 일 예를 도시한 블록도.

도 4는 차량 영상으로부터 추출한 번호판 영역 예시도.

도 5a는 추출한 번호판 영역의 이치화한 화면이고, 도 5b는 상기 추출한 번호판 영역을 분할한 영역 분할 화면이고, 도 5c는 상기 분할 영역을 인식한 결과 데이터이다.

도 6a 내지 도 6c는 계측 대상 차량의 차선 변경과 센서의 위치도.

도 7a 내지 도 7d는 차선 변경에 따라 중량 감지 센서에서 검출한 중량 데이터이고, 도 7e는 검출한 중량 데이터를 보정한 중량 데이터이다.

도 8은 카메라의 위치와 차량 영상의 관계도.

도 9는 원근사영을 통한 좌표변환 관계도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110… 차량 진출입 감지부

120… 중량 감지 장치

130… 차량 인식 및 판독 장치

140… 표시장치

150… 컨트롤러

Claims

제1 카메라를 통해 촬영된 차량 영상 정보로부터 차량 번호를 인식하는 자동 차량번호 인식장치와;

제2 카메라로부터 촬영된 차량의 영상으로부터 차량의 위치와 이동경로를 추적하여 차량이 통과한 중량 감지 센서의 위치를 계산하고 이로부터 해당 중량 감지 센서에서 검출된 중량 정보를 차선 변경이 발생한 차량의 정보로 보정토록 차량 이동 경로 추적정보를 산출하는 차량 차선 변경 및 차량 추적부와;

상기 제1 및 제2 카메라를 통해 획득한 차량 영상으로부터 추출된 차량의 영상을 이용하여 차종 분류와 과대 화물의 적재 여부를 판단하기 위한 3차원 길이를 계측하는 3차원 길이 계측부와;

상기 제1 및 제2 카메라를 통해 획득한 차량 영상으로부터 추출된 차량의 영상을 이용하여 차종 분류와 과대 화물의 적재 여부를 판단하기 위한 차량 폭을 계측하는 차량 폭 계측부와;

상기 차량의 속도를 검출하는 속도 센서와;

상기 인식한 차량 번호 정보와 3차원 길이 정보 및 차량 폭 정보를 검색 정보로 사용하여 차량 정보가 저장된 차량 정보 데이터베이스를 검색하여 상기 차량의 차종을 구분하고 과적 여부를 검출하는 차종 구분 및 과적 검출부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고속주행차량 자동 계중 시스템.
제1항에 있어서, 상기 자동 차량번호 인식장치는,

글자영역에서의 휘도변화를 바탕으로 번호판 영역을 추출하고 그 추출된 영역의 이치화를 통해 번호판 정보를 인식하는 번호판 영역 추출부와;

상기 인식된 번호판 정보로부터 지역번호, 용도구분, 차량번호의 위치를 분리하는 차량 번호 위치 분리부와;

상기 분리된 각 영역을 문자 인식을 통해 한글코드와 숫자로 변환하여 번호정보를 인식하는 문자 인식부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속주행차량 자동 계중 시스템.
제1항에 있어서, 상기 차량 차선변경 및 차량 추적부는,

연속으로 입력되는 화면에서 매 프레임마다 입력된 화면과 차량을 제외한 배경 화면을 연산하여 움직임이 발생한 차량 영역을 추출하는 차선 영역 추출부와;

상기 매 프레임마다 추출된 차량 영역을 검출하여 이전 화면과 현재 화면에서 차량의 이동경로를 추적하고 각 영역별 설정된 중량 감지 센서의 위치와 비교하여 통과한 중량 감지 센서의 고유번호를 추출하고, 해당 중량 감지 센서의 측정된 값을 검색하여 현재 차량의 중량을 보정토록 중량 보정 값을 산출하는 차량 이동 경로 추적부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속주행차량 자동 계중 시스템.
제3항에 있어서, 상기 차량 이동 경로 추적부는,

도로면에 설치된 중량 감지 센서의 위치와 입력된 카메라의 화면에 위치와 방향을 지정하고 각 중량 감지 센서의 위치를 미리 설정한 후 중량 보정 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 고속주행차량 자동 계중 시스템.
제1항에 있어서, 상기 3차원 길이 계측부는,

상기 제2 카메라로부터 입력된 도로 영상 위에 도로면에 설정된 기준 패턴의 길이와 방향, 카메라의 설치 위치가 입력된 상태에서, 3차원 공간에서 카메라의 시야각과 도로면의 각도, 거리를 이용해 카메라 모델의 파라미터를 계산하고, 화면상의 위치와 길이를 바탕으로 실제 차량의 길이를 계산하는 것을 특징으로 하는 고속주행차량 자동 계중 시스템.
주행중인 차량의 진입 및 진출을 감지하는 차량 진출입 감지부와;

상기 차량 진출입 감지부를 통해 진입 감지된 차량의 속도와 하중에 따른 총 중량을 감지하는 중량 감지 장치와;

카메라 및 문자인식 및 판독 소프트웨어모듈을 구비하고, 상기 진입한 차량의 속도 정보를 추출함과 아울러 촬영된 차량의 영상 정보로부터 3차원 영상을 획 득하여 차량 외형의 크기와 차선 진입 각도, 길이 등을 인식하여 정해진 차선의 센서부분 통과 여부와 부피 과적 여부를 판단하는 차량인식 및 판독장치와;

계중 차량의 과적 여부를 디스플레이하는 표시 장치와;

상기 시스템 전반을 제어하며, 상기 차량 인식 판독 장치로부터 출력되는 차량 이동 경로 추적 값에 따라 상기 중량 감지 장치에서 검출한 차량 중량 감지 데이터를 보정하고, 고속으로 주행중인 차량의 과적 여부를 판단하여 과적시 상기 표시 장치에 경고 메시지를 출력하는 컨트롤러;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속주행차량 자동 계중 시스템.
제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는,

상기 보정된 중량 감지 데이터와 상기 차량 인식 및 판독 장치에서 제공되는 차량 번호 정보와 차종 구분 및 과적 검출 정보를 기초로 차량 정보 데이터베이스에 저장된 과적 정보와 비교하여 최종적으로 과적 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 고속주행차량 자동 계중 시스템.
제6항에 있어서, 상기 차량 인식 및 판독 장치는,

제1 카메라를 통해 촬영된 차량 영상 정보로부터 차량 번호를 인식하는 자동 차량번호 인식장치와;

제2 카메라로부터 촬영된 차량의 영상으로부터 차량의 위치와 이동경로를 추적하여 차량이 통과한 중량 감지 센서의 위치를 계산하고 이로부터 해당 중량 감지 센서에서 검출된 중량 정보를 차선 변경이 발생한 차량의 정보로 보정토록 차량 이동 경로 추적정보를 산출하는 차량 차선 변경 및 차량 추적부와;

상기 제1 및 제2 카메라를 통해 획득한 차량 영상으로부터 추출된 차량의 영상을 이용하여 차종 분류와 과대 화물의 적재 여부를 판단하기 위한 3차원 길이를 계측하는 3차원 길이 계측부와;

상기 제1 및 제2 카메라를 통해 획득한 차량 영상으로부터 추출된 차량의 영상을 이용하여 차종 분류와 과대 화물의 적재 여부를 판단하기 위한 차량 폭을 계측하는 차량 폭 계측부와;

상기 차량의 속도를 검출하는 속도 센서와;

상기 인식한 차량 번호 정보와 3차원 길이 정보 및 차량 폭 정보를 검색 정보로 사용하여 차량 정보가 저장된 차량 정보 데이터베이스를 검색하여 상기 차량의 차종을 구분하고 과적 여부를 검출하는 차종 구분 및 과적 검출부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 고속주행차량 자동 계중 시스템.