KR100961095B1 - 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고정 카메라와 PTZ 카메라를 이용하여 위반차량을 정확하게 검출할 수 있는 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템에 관한 것이다. 본 발명의 단속시스템은, 버스전용차로를 주행하는 대상 차량을 촬영하기 위한 고정 카메라와, 대상차량의 번호를 인식하기 위해 지정위치를 줌인 촬영할 수 있는 PTZ 카메라와, 제어신호에 따라 고정카메라 뷰의 지정위치를 자동정렬하여 줌인 촬영하기 위한 PTZ 제어신호를 생성하여 상기 PTZ카메라를 제어하는 카메라 제어부와, 입력된 영상을 분할하여 버스전용차로 운행여부를 확인하는 영상분할부와, 버스전용차로 운행으로 판단되면 분할된 영상에서 대상 차량을 추출하는 차량 추출부와, 추출된 차량의 번호를 인식하거나 번호인식에 실패하면 지정된 위치를 줌인하도록 제어신호를 생성하는 번호인식부와, 차선정보, 차량번호, 차선폭 대비 차폭정보를 이용하여 버스전용차로 위반여부를 판단하여 위반차량으로 판단되면 관련 단속정보를 저장부에 저장함과 아울러 통신부를 통해 관리서버측으로 전송하는 단속제어부로 구성된다.
버스전용차로, 위반, 단속, 카메라, 룩업테이블, 번호인식

Description

버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템{BUS ONLY LANE VIOLATION ENFORCEMENT SYSTEM}
본 발명은 운행중인 버스의 전면부에 카메라를 설치하고 전용차선 내부를 운행하면서 카메라로부터의 입력을 분석하여 버스전용차로를 위반하는 차량을 자동으로 단속하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정 카메라와 PTZ 카메라를 이용하여 위반차량을 정확하게 검출할 수 있는 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 도심의 도로 또는 고속도로 상에서는 중앙 또는 양측에 버스전용차로가 구획되어 있고, 버스전용차로에는 지정된 버스만이 주행하거나 정차할 수 있도록 되어 있다. 이러한 버스전용차로에 승용차, 택시, 승합차 등과 같은 허용되지 않은 차량이 불법적으로 주행할 경우, 정상 버스의 운행에 지장을 주게 된다. 따라서 버스전용차로를 주행하는 위반차량을 단속하기 위하여 공익 근무 요원이나 교통경찰이 길거리에 상주할 필요가 있기 때문에 단속에 따른 인건비가 증가하고 분쟁이 자주 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 카메라를 이용한 전용차로 단속시스템이 제안되어 있다.
대한민국 특허청 등록특허공보에 등록번호 제10-0727031호로 공고된 '차량번호 인식시스템을 이용한 전용차로 단속시스템'은 버스전용차로를 운행하는 버스에 탑재되어 버스전용차로의 전방 또는 후방의 버스전용차로를 촬영하는 카메라모듈과, 카메라모듈의 구동을 제어하고 카메라모듈에서 촬영된 영상을 입력받아 버스전용차로에 위반차량이 있는지를 확인하고 위반차량의 차량번호를 인식하는 제어부를 포함하여 버스전용차로를 운행하는 위반차량을 자동으로 단속하기 위한 것이다.
또한 대한민국 특허청 등록특허공보에 등록번호 제10-0812397호로 공고된 '버스를 이용한 버스전용차로 위반차량 단속방법'에는 버스전용차로내의 차량을 주행중인 버스의 전면에 탑재된 단속 카메라로 촬영하여 영상을 생성한 후 촬영된 영상으로부터 차량의 번호판 이미지를 추출하여 위반차량을 식별하고 위반 차량이라고 판정되는 경우, 무선 통신부를 통해 단속정보를 외부로 전송하는 기술이 개시되어 있다.
대한민국특허청에 등록번호 제10-0727031호로 등록된 '차량번호 인식시스템을 이용한 전용차로 단속시스템'과 제10-0812397호로 등록된 '버스를 이용한 버스전용차로 위반차량 단속방법'은 버스에 탑재된 카메라를 이용하여 전용차로 위반 차량을 검출하는 것이나 수집된 영상이 불확실하고, 영상처리과정이 미흡하여 위반차량 검출에 있어서 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 고정 카메라와 PTZ 카메라를 이용하여 위반차량을 정확하게 검출할 수 있는 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고정 카메라 뷰에서 단속차량을 캐취한 후 PTZ 카메라로 지정된 위치를 자동 정렬하고 룩업테이블을 통해 카메라를 보정하여 정확하게 위반차량을 검출할 수 있는 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 시스템은, 버스전용차로를 주행하는 대상 차량을 촬영하기 위한 고정 카메라; 상기 대상차량의 번호를 인식하기 위해 지정위치를 줌인 촬영할 수 있는 PTZ 카메라; 제어신호에 따라 고정카메라 뷰의 지정위치를 자동정렬하여 줌인 촬영하기 위한 PTZ 제어신호를 생성하여 상기 PTZ카메라를 제어하는 카메라 제어부; 상기 고정 카메라와 상기 PTZ 카메라로부터 영상신호를 입력받는 영상입력부; 입력된 영상을 분할하여 버스전용차로 운행여부를 확인하는 영상분할부; 버스전용차로 운행으로 판단되면 분할된 영상에서 대상 차량을 추출하는 차량 추출부; 상기 추출된 차량의 번호를 인식하거나 번호인식에 실패하면 지정된 위치를 줌인하도록 제어신호를 생성하는 번호인식부; 및 차선정보, 차량번호, 차선폭 대비 차폭정보를 이용하여 버스전용차로 위반여부를 판단하여 위반차량으로 판단되면 관련 단속정보를 저장부에 저장함과 아울러 통신부를 통해 관리서버측으로 전송하는 단속제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템은 GPS신호를 수신하기 위한 GPS수신기를 더 구비하고, 상기 단속제어부는 GPS신호를 이용하여 전용차로주행여부를 판단하고, 단속정보나 동작상태를 표시하는 표시부와 조작을 위한 키입력부를 더 구비할 수도 있다.
또한 상기 카메라 제어부는 고정 카메라로부터 입력된 영상에서 고정카메라 뷰 내부의 줌인 촬영할 지점을 지정하고, 팬(P), 틸트(T), 줌(Z) 룩업 테이블을 참조하여 소프트웨어 컨트롤 모듈로 지정된 점에 대해 PTZ 카메라를 자동으로 정렬하고, 룩업테이블을 이용하여 카메라를 보정하고, 보정된 자료를 이용하여 두 카메라의 뷰를 자동으로 정렬할 수 있다.
본 발명에 따른 버스탑재형 버스전용차로 단속시스템은 고정 카메라와 PTZ 카메라를 이용하고 PTZ 룩업테이블(LUT)에 의한 보정에 의해 위반차량을 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 단속시스템이 장착된 버스가 버스전용차로 상에서 위반차량을 단속하는 개념을 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 버스전용차로(3)는 파란색의 분리선(2)으로 구획되어 허용된 차량만이 주행할 수 있도록 되어 있고, 버스전용차로(3)를 주행하는 버스(1)에는 본 발명에 따른 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템(100)이 장착되어 전방이나 후방에서 불법 주행하는 대상 차량(4)을 단속할 수 있도록 되어 있다.
본 발명의 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템(100)은 버스(1)의 전방이나 후방 등에 설치될 수 있으나 본 발명의 실시예에서는 전방에 설치되어 있다. 따라서 본 발명에 따른 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템(100)은 전방에서 주행하는 대상 차량(4)을 고정 카메라와 PTZ 카메라로 촬영한 후 영상신호처리를 통해 차량번호와 차종 등을 인식한 후 버스전용차로 위반여부를 판단하여 위반차량의 경우 단속정보를 자체에 저장하거나 무선통신수단을 통해 관리서버측으로 전송한다.
도 2는 본 발명에 따른 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템의 전체 구성을 도시한 개략도이다.
본 발명에 따른 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 버스전용차로를 주행하는 대상 차량을 촬영하기 위한 고정카메라(102)와, 대상차량의 번호를 인식하기 위해 지정위치를 줌인 촬영할 수 있는 PTZ 카메라(104), PTZ 제어신호에 따라 PTZ 카메라(104)를 구동하기 위한 구동부(106), 번호인식부의 제어신호에 따라 고정카메라 뷰의 지정위치를 자동정렬하여 줌인 촬영하기 위한 PTZ 제어신호를 생성하는 카메라 제어부(108), 고정 카메라와 PTZ 카메라로부터 영상신호를 입력받는 영상입력부(110), 입력된 영상을 분할하여 버스전용차로 운행여부를 확인하는 영상분할부(112), 버스전용차로 운행으로 판단되면 분할된 영상에서 차량을 추출하는 차량 추출부(114), 추출된 차량의 번호를 인식하거나 번호인식에 실패하면 지정된 위치를 줌인하도록 제어신호를 생성하는 번호인식부(116), GPS신호를 수신하는 GPS수신기(120), GPS신호에 의해 현재위치를 산출하는 위치산출부(122), 현재위치정보와 차선정보, 차량번호, 차선폭 대비 차폭정보 등으로 버스전용차로 위반여부를 판단하여 위반차량으로 판단되면 관련 단속정보를 저장부(126)에 저장함과 아울러 통신부(124)를 통해 관리서버측으로 전송하는 단속제어부(118)로 구성된다. 또한 단속정보나 동작상태를 표시하는 표시부(128)와 조작을 위한 키입력부를 더 구비할 수 있으며, 다운로드를 위한 RS-232C나 USB 포트 등을 구비할 수 있다. 여기서, PTZ는 팬(Pan), 틸트(Tilt), 줌(Zoom)을 나타내고, GPS는 위성항법시스템인 Global Positioning System을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 고정 카메라(102)는 버스전용차로 전방을 전체적으로 촬영하고, PZT 카메라(104)는 구동부(106)의 구동에 따라 지정 위치를 줌인 촬영한다.
영상입력부(110)는 고정 카메라(102)와 PTZ 카메라(104)로부터 영상신호를 입력받아 전처리하고, 영상분할부(112)는 카메라(102,104)로부터 받은 영상을 분할(segmentation)하여 단속시스템 탑재 버스가 현재 버스전용차로 내부를 운행하고 있는지 확인한다. 버스전용차로 내부 운행 여부는 버스전용차로를 나타내는 파란색 분리선을 찾고, 파란 분리선이 파선이 아닌 실선 형태로 있는지 확인하여 판단한다. 버스전용차로에 대한 GPS 정보가 확보되어 있는 경우에는 GPS 정보를 활용할 수도 있다.
차량추출부(114)는 단속시스템 탑재 버스가 버스전용차로 내부를 운행하는 것으로 확인되면, 입력된 영상 안에 대상 차량이 존재하는지 확인하고 대상 차량이 있으면 해당 차량의 영상을 추출한다. 대상차량의 추출은 영상분할부(112)에서의 분할된 결과를 이용한다.
번호인식부(116)는 차량번호 인식 모듈을 이용하여 번호인식 여부를 확인한 후, 번호인식에 실패하면 대상 차량의 번호판 위치를 줌인 촬영할 수 있도록 제어신호를 카메라 제어부(108)로 전송한다.
카메라 제어부(108)는 번호인식부(116)의 제어신호에 따라 고정 카메라 뷰 내부에 임의의 점을 지정하여 PTZ별 룩업테이블을 생성하고, 소프트웨어 콘트롤 모듈을 통해 지정된 점에 대해 PTZ 카메라를 자동 정렬하여 PTZ 카메라의 중앙이 고정 카메라의 지정된 위치에 자동 정렬되게 PTZ제어신호를 생성한 후 룩업테이 블(LUT)을 통한 카메라 보정을 통해 두 카메라 뷰의 자동정렬을 수행한다. 카메라 구동부(106)는 PTZ제어신호에 따라 PTZ 카메라(104)를 구동하여 PTZ 카메라(104)로부터 입력된 확대영상으로 번호인식을 다시 시도할 수 있게 한다.
만일, 줌인을 통해서도 인식이 불가능한 차량에 대해서는 해당 차량이 있는 영상을 시스템 내의 저장부(126)에 저장하여 차후 수동으로 판별할 수 있게 한다.
위치산출부(122)는 GPS수신기(120)로부터 수신된 신호로 현재 주행위치를 산출하고, 단속제어부(118)는 추출된 차량이 버스전용차로 위반 차량인지의 여부를 확인한다. 즉, 단속제어부(118)는 차폭과 차선 폭의 비, 그리고 차량번호인식 정보를 활용하여 버스전용차로 위반여부를 판별하고, 위반으로 판단되면 단속된 차량에 대하여 차량번호 인식정보, GPS 정보, 해당 차량의 영상, 기타 단속에 필요한 정보를 저장부(126)에 저장한다. 저장부(126)에 저장된 단속정보는 나중에 오프라인(offline)으로 내려 받을 수도 있다.
그리고 통신부(124)는 단속제어부(118)의 제어에 따라 단속정보를 미도시된 관리서버측으로 실시간 전송하고, 관리서버는 위반차량에 대한 통지, 벌금부과 등을 관리한다.
도 3은 본 발명에 따른 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템의 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, S1 단계에서는 고정 카메라(102)나 PTZ 카메라(104)로부터 영상을 입력받고, S2 단계에서는 GPS신호를 입력받는다.
S3 및 S4 단계에서는 카메라(102,104)로부터 받은 영상을 분 할(segmentation)하여 버스전용차로 내부를 운행하고 있는지 확인한다. 버스전용차로 내부 운행 여부는 버스전용차로를 나타내는 파란색 분리선을 찾고, 파란 분리선이 파선이 아닌 실선 형태인지를 확인한다.
S5 및 S6 단계에서는 버스전용차로 내부 운행이 확인되면, 입력된 영상 안에 대상 차량이 존재하는지 확인하고 있으면 추출한다.
S7 및 S8 단계에서는 번호인식 가능여부를 판별하고, S9 단계에서는 번호인식이 불가능하면 PTZ 제어절차에 따라 PTZ 카메라(104)를 제어하여 줌인 영상을 획득한다. 즉, 차량번호판 부분이 번호를 인식하기에 작은 경우 PTZ 카메라의 줌 기능을 이용하여 확대 포착한다. 줌인을 통해서도 인식이 불가능한 차량에 대해서는 해당 차량이 있는 영상을 시스템 내의 저장부(126)에 저장하고 차후 수동 판별한다.
S10 단계에서는 추출된 차량이 버스전용차로 위반 차량인지의 여부를 확인한다. 위반차량 여부 판별은 차폭과 차선 폭의 비 그리고 차량번호인식 정보를 활용한다.
S11 단계에서는 단속된 차량에 대하여 차량번호 인식 정보, GPS 정보와 기타 단속에 필요한 정보를 시스템 내의 저장부(126)에 저장하고, S12 단계에서는 단속정보를 통신부(124)를 통해 관리서버로 실시간 전송한다.
도 4는 본 발명에 따라 PTZ 카메라를 자동 제어하여 지정된 위치를 자동으로 확대할 뿐만 아니라 자동으로 정렬하여 재촬영하는 절차를 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 고정 카메라(102)로부터 입력된 영상에서 고정 카메라 뷰 내부의 줌인 촬영할 지점을 지정하고, 팬(P), 틸트(T), 줌(Z) 룩업 테이블을 참조하여 소프트웨어 컨트롤 모듈로 지정된 점에 대해 PTZ 카메라(104)를 자동으로 정렬한다(S401~S404). 이때 룩업테이블(LUT)을 이용하여 카메라를 보정하고, 보정된 자료를 이용하여 두 카메라의 뷰를 자동으로 정렬한다(S405,S406).
룩업 테이블은 카메라로 취득한 영상의 모든 점들의 실제 거리를 구하여 형성한다. 본 발명은 Inigo가 제안한 2차원 영상내의 각 점에 대한 3차원의 실제 거리 계산 방법을 이용하여 카메라로부터 취득한 영상내의 모든 점들의 실제 거리를 구한다. 그리고 카메라로부터 차량까지의 실제 대각선 길이를 이용하여 회전형 카메라의 줌(Z)값들을 대각선 길이에 따라 대표값들을 샘플링하고, 이를 이용하여 카메라의 모든 영역에 대한 줌(Z) 값들을 보간하여 각각의 줌(Z)별 룩업 테이블에 저장하는 것이다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 단속시스템이 장착된 버스가 버스전용차로 상에서 위반차량을 단속하는 개념을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템의 전체 구성을 도시한 구성 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템의 동작 절차를 도시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따라 PTZ 카메라를 자동 제어하여 지정된 위치를 자동으로 확대할 뿐만 아니라 자동으로 정렬하여 재촬영하는 절차를 도시한 순서도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 버스전용차로 단속시스템 102: 고정카메라
104: PTZ 카메라 106: 구동부
108: 카메라제어부 110: 영상입력부
112: 영상분할부 114: 차량추출부
116: 번호인식부 118: 단속제어부
120: GPS 122: 위치산출부
124: 통신부 126: 저장부
128: 표시부

Claims (5)

  1. 버스전용차로를 주행하는 대상 차량을 촬영하기 위한 고정 카메라;
    상기 대상차량의 번호를 인식하기 위해 지정위치를 줌인 촬영할 수 있는 PTZ 카메라;
    제어신호에 따라 고정카메라 뷰의 지정위치를 자동정렬하여 줌인 촬영하기 위한 PTZ 제어신호를 생성하여 상기 PTZ카메라를 제어하는 카메라 제어부;
    상기 고정 카메라와 상기 PTZ 카메라로부터 영상신호를 입력받는 영상입력부;
    입력된 영상을 분할하여 버스전용차로 운행여부를 확인하는 영상분할부;
    버스전용차로 운행으로 판단되면 분할된 영상에서 대상 차량을 추출하는 차량 추출부;
    상기 추출된 차량의 번호를 인식하거나 번호인식에 실패하면 지정된 위치를 줌인하도록 제어신호를 생성하여 상기 카메라 제어부로 출력하는 번호인식부; 및
    차선정보, 차량번호, 차선폭 대비 차폭정보를 이용하여 버스전용차로 위반여부를 판단하여 위반차량으로 판단되면 관련 단속정보를 저장부에 저장함과 아울러 통신부를 통해 관리서버측으로 전송하는 단속제어부로 구성되고,
    상기 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템은 GPS신호를 수신하기 위한 GPS수신기를 더 구비하고, 상기 단속제어부는 GPS신호를 이용하여 전용차로 주행여부를 판단하며,
    상기 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템은 단속정보나 동작상태를 표시하는 표시부와, 조작을 위한 키입력부를 더 구비하고,
    상기 카메라 제어부는 고정 카메라로부터 입력된 영상에서 고정 카메라 뷰 내부의 줌인 촬영할 지점을 지정하고, 팬(P), 틸트(T), 줌(Z) 룩업테이블을 참조하여 소프트웨어 컨트롤 모듈로 지정된 점에 대해 PTZ 카메라를 자동으로 정렬하며,
    상기 카메라 제어부는 상기 룩업테이블을 이용하여 카메라를 보정하고, 보정된 자료를 이용하여 두 카메라의 뷰를 자동으로 정렬하며,
    상기 PTZ 카메라에 의한 줌인을 통해서도 인식이 불가능한 차량에 대해서는 해당 차량이 있는 영상을 시스템 내의 저장부에 저장하여 차후 수동으로 판별할 수 있게 하고,
    상기 단속제어부는 차폭과 차선 폭의 비, 차량번호인식 정보를 활용하여 버스전용차로 위반여부를 판별하고, 위반으로 판단되면 단속된 차량에 대하여 차량번호 인식정보, GPS 정보, 해당 차량의 영상을 상기 저장부에 저장하며,
    상기 단속제어부의 제어에 따라 단속정보를 관리서버측으로 실시간 전송하는 통신부를 갖추고, 관리서버는 위반차량에 대한 통지, 벌금부과를 관리하는 것을 특징으로 하는 버스 탑재형 버스전용차로 단속시스템.
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