KR101043912B1 - 주야 통합 영상 검지기를 이용해 교차로에서의 교통신호를 제어하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교차로 영상검지기의 성능을 개선하여 외부 조도의 영향을 최소화할 수 있도록 주간 또는 야간의 영상 변화나 날씨의 변화 등 외부 환경 변화에 강인한 최적의 영상을 획득하고, 차량의 대기 길이, 대기 차량 댓수 등을 정확히 추정하여 교통 정보를 무선으로 수집 및 모니터링할 수 있으며 교통 흐름을 원활히 하도록 교통 신호를 원격으로 실시간 자동 제어할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
Figure R1020090045584
영상검지기, 교통정보, 교통신호제어, 주야모드제어, 특징점, 대기길이

Description

주야 통합 영상 검지기를 이용해 교차로에서의 교통신호를 제어하는 시스템{System for Controlling Vehicle Transport Signal of Intersection using Day and Night Integrated Traffic Image Detector}
본 발명은 교통 신호 제어를 위한 시스템에 관한 것으로서, 특히, 교차로 영상검지기의 성능을 개선하여 외부 조도의 영향을 최소화할 수 있도록 주간 또는 야간의 영상 변화나 날씨의 변화 등 외부 환경 변화에 강인한 최적의 영상을 획득하고, 차량의 대기 길이, 대기 차량 댓수 등을 정확히 추정하여 교통 정보를 무선으로 수집 및 모니터링하고 교통 흐름을 원활히 하도록 교통 신호를 자동 제어할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
교통 정보 센터에서는 ITS(intelligent Transport System)을 운영하여 교차로 등에서의 차량의 흐름을 파악하고 교통 정보를 수집하며 도 1과 같이 방송망, 위성 통신망, 또는 이동 통신망 등을 통해 교통 정보를 안내할 뿐만 아니라, 필요시 이를 토대로 차량 신호등의 제어에 활용하기도 한다.
특히, 차량의 흐름은 신호등에 의하여도 많은 영향을 받으므로, 차량 신호등을 최적으로 제어하는 것이 요구된다. 일반적인 ITS에서는 루프(loop) 매설형이나 영상 검지형의 방식으로 차량 통행량을 파악하고 있다.
루프 매설형 방식은, 지자기 변화를 검지하는 루프를 차량 진출입을 파악하기 위한 도로에 매설하여 차량 진출입을 검지하고 차량 통행량을 수집한다. 이러한 루프 매설형 방식은 도로에 간단히 루프를 매설하여 신뢰성있는 교통량 정보를 획득할 수 있도록 하고 있으나, 루프 매설 시에 도로를 파손하고 교통 흐름을 방해하는 문제가 있으며, 차량 진출입을 검지할 뿐 차종을 구분하여 교통 정보를 파악할 수 있게 하지는 못한다. 또한, 루프 매설형 방식에서는 위와 같은 방식으로 차량 통행량을 사전에 수집 분석하는 동안에 차량 통행량이 변화될 수 있는데 일정 시간 경과 후에 신호등의 제어에 반영하게 되어 교통량의 변화에 유연하게 대처하지 못하는 문제점이 있다.
영상 검지형 방식은, 교차로 등 차량 진출입을 파악하기 위한 도로 상에 카메라를 설치하여 도로 상의 차량 진출 관련 영상를 실시간으로 수집하므로, 설치 비용이 고가인 단점이 있으나 교통 흐름의 방해 없이도 설치가 용이하고 카메라의 팬/틸트(pan/tilit)를 이용해 다차로에 대한 교통 정보의 수집이 가능하고 교통 흐름의 변화에 대처하기가 용이하므로 널리 사용되고 있다.
그러나, 이와 같은 영상 검지형 방식에서는, 도로 상에 설치된 카메라로부터 영상을 획득하므로 주야간 조도에 의한 성능 차이가 크게 달라지며, 비나 눈 등 날씨에 의하여도 정확도가 떨어지는 문제점이 있으며, 또한, 교통 신호 제어기와 영상 검지기 사이가 유선으로 연결되므로 이를 위한 초기 케이블 매설 비용이나 관리비용이 요구되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 교차로 영상검지기의 성능을 개선하여 외부 조도의 영향을 최소화할 수 있도록 주간 또는 야간의 영상 변화나 날씨의 변화 등 외부 환경 변화에 강인한 최적의 영상을 획득하고, 차량의 대기 길이, 대기 차량 댓수 등을 정확히 추정하여 교통 정보를 무선으로 수집 및 모니터링하고 교통 흐름을 원활히 하도록 교통 신호를 자동 제어할 수 있는 시스템을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 영상 검지기는, 시간 정보, 주위 날씨 정보, 또는 도로 상에 설치된 카메라로부터의 캡쳐 영상에 대한 콘트라스트 정보에 기초하여 주간 모드 또는 야간 모드를 결정하는 주야 모드 제어 장치; 상기 결정된 주간 모드 또는 야간 모드에 따라 상기 카메라의 주광 모드 또는 적외선 모드에 대한 모드 정보를 생성하고, 외부 입력에 따라 상기 카메라의 팬, 틸트, 줌인, 또는 줌아웃을 제어하기 위한 카메라 동작 제어 신호를 생성하는 영상 획득 장치 제어기; 상기 모드 정보와 상기 카메라 동작 제어 신호에 기초하여 상기 카메라를 제어하여 도로 상의 차량 진출입에 대한 상기 캡쳐 영상을 수집하는 영상 획득 장치; 및 상기 캡쳐 영상으로부터 검출한 차량 속도에 기초하여 차선별 대기하는 차량 댓수를 포함한 교통 정보 메시지를 생성하는 디지털 신호 처리부를 포함하고, 상기 교통 정보 메시지는 유선 또 는 무선 통신 방식으로 교통 정보 센터 또는 교통 신호 제어기로 전송되어, 상기 교통 정보 센터에서는 상기 교통 정보 메시지에 따라 유선 또는 무선 통신망을 통하여 교통량 정보를 안내하고, 상기 교통 신호 제어기에서는 상기 교통 정보 메시지에 따라 신호등을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 주야 모드 제어 장치는, 소정 시스템 클럭원을 카운트하여 상기 시간 정보를 생성하는 시스템 클럭 생성부; 습도, 조도, 또는 열 감지 센서에 입력되는 설정값에 기초하여 주위의 습도, 조도, 또는 열을 감지하여 상기 주위 날씨 정보를 디지털 값으로 생성하는 감지부; 상기 캡쳐 영상의 색상 보정에 따라 보정된 상기 캡쳐 영상의 콘트라스트 정보를 생성하는 영상 처리부; 및 상기 시간 정보에 기초하여 주간 시간에는 상기 주간 모드를 결정하고 야간 시간에는 상기 야간 모드를 결정하되, 상기 주간 모드라도 상기 주위 날씨 정보가 흐린 날씨를 나타낼 때 상기 콘트라스트 정보도 임계치 이하이면 상기 야간 모드로 결정하는 주야 모드 제어기를 포함한다.
상기 디지털 신호 처리부는, 상기 캡쳐 영상으로부터 일정 주기로 선택하여 정지 영상을 갱신하는 영상 갱신부; 상기 정지 영상으로부터 도로 상의 차선을 검출하는 차선 검출부; 상기 정지 영상으로부터 도로 상의 상기 차량에 대한 그림자를 포함하여 상기 차량과 상기 차선을 제외한 영상을 추출하는 그림자 추출부; 상기 정지 영상으로부터 상기 차량과 상기 차선을 제외한 영상을 제거하여 차선별 관심 영역을 결정하는 영상 감산부; 상기 관심 영역 내의 각 차량의 특징점 벡터를 추출하여 메모리에 저장하는 특징점 정보부; 상기 메모리에 저장된 특징점 벡터를 이용하여 각 차량의 차량 속도를 검출하는 차량 속도 검출부; 차선별로 상기 차량 속도가 미리 정한 값 보다 작은 대기 차량의 댓수를 추정하는 대기 길이 추정부; 및 상기 차선별 대기 차량의 댓수에 대한 상기 교통 정보 메시지를 생성하는 교통정보 갱신부를 포함한다.
상기 특징점 벡터는, 차량의 모양, 길이, 또는 이전 정지 영상에서의 해당 차량과 비교된 에지 변화량을 포함한다.
상기 교통정보 갱신부는, 타이머의 동작에 따라 일정 시간 간격으로 상기 교통 정보 메시지를 갱신하며, 상기 교통 정보 센터 또는 상기 교통 신호 제어기로부터의 요청에 따라 상기 갱신된 교통 정보 메시지를 상기 교통 정보 센터 또는 상기 교통 신호 제어기로 전송할 수 있다.
상기 디지털 신호 처리부는, 상기 캡쳐 영상을 소정 방식으로 부호화하는 부호화된 영상 데이터를 생성하는 동영상 부호화기; 및 상기 부호화된 영상 데이터를 상기 유선 또는 무선 통신망으로 전송될 비트 스트림으로 데이터 포맷을 변환하는 포맷 변환기를 더 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 영상 검지 방법은, 시간 정보, 주위 날씨 정보, 또는 도로 상에 설치된 카메라로부터의 캡쳐 영상에 대한 콘트라스트 정보에 기초하여 주간 모드 또는 야간 모드를 결정하는 단계; 상기 결정된 주간 모드 또는 야간 모드에 따라 상기 카메라의 주광 모드 또는 적외선 모드에 대한 모드 정보를 생성하는 단계; 외부 입력에 따라 상기 카메라의 팬, 틸트, 줌인, 또는 줌아웃을 제어하기 위하여 생성된 카메라 동작 제어 신호와 상기 모드 정보에 기초하여 상기 카메라를 제어하여 도로 상의 차량 진출입에 대한 상기 캡쳐 영상을 수집하는 단계; 및 상기 캡쳐 영상으로부터 검출한 차량 속도에 기초하여 차선별 대기하는 차량 댓수를 포함한 교통 정보 메시지를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 교통 정보 메시지는 유선 또는 무선 통신 방식으로 교통 정보 센터 또는 교통 신호 제어기로 전송되어, 상기 교통 정보 센터에서는 상기 교통 정보 메시지에 따라 유선 또는 무선 통신망을 통하여 교통량 정보를 안내하고, 상기 교통 신호 제어기에서는 상기 교통 정보 메시지에 따라 신호등을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 교통 신호 제어를 위한 영상 검지기에 따르면, 외부 조도의 영향을 최소화할 수 있도록 주간 또는 야간의 영상이나 날씨의 변화에도 최적의 영상을 획득하고, 차량의 대기 길이를 정확히 추정하여 교통 정보를 무선으로 수집 및 모니터링하고 교통 흐름을 원활히 하도록 교통 신호를 자동 제어할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교통 신호 제어를 위한 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교통 신호 제어를 위한 시스템(100)은, DMB, DAB 등 방송망, 위성 통신망, 이동 통신망, 무선 인터넷, 유선 통신망(PSTN, 유선 인터넷 등) 등을 모두 포함할 수 있는 네트워크(110), 교차로 등 도로 상에 설치된 카메라 영상을 수집하는 영상 검지기(120), 영상 검지기(120)로부터의 교통 정보를 바탕으로 네트워크(110)를 통해 교통정보를 안내하는 교통정보 센터(130), 및 차량 신호등의 주변에 설치되어 차량 신호등의 적색, 주황색, 녹색의 점멸을 제어하여 교통 흐름을 제어하는 교통 신호 제어기(140)를 포함한다.
위와 같이 영상 검지기(120), 교통정보 센터(130), 및 교통 신호 제어기(140) 간에는 서로 필요한 신호를 네트워크(110)를 통하여 유선 또는 무선 통신 방식에 따라 주고 받을 수 있으나, 바람직하게는 유선 케이블의 매설 공사의 어려움과 관리비용을 고려하여 위와 같은 DMB, DAB 등 방송망, 위성 통신망, 이동 통신망, 또는 무선 인터넷 등 무선 통신 방식으로 필요한 신호를 주고 받는 것이 궁극적으로 필요하다.
본 발명의 일실시예에 따른 교통 신호 제어를 위한 시스템(100)에서는, 영상 검지기(120)가 시간 정보, 주위 날씨 정보, 또는 도로 상에 설치된 카메라로부터의 캡쳐 영상에 대한 콘트라스트 정보에 기초하여 주위 밝기에 따라 카메라의 주광 모드 또는 적외선 모드에 대한 모드 정보를 결정하여 카메라를 제어하여 도로 상의 차량 진출입에 대한 캡쳐 영상을 수집하고, 캡쳐 영상으로부터 검출한 차량 속도에 기초하여 차선별 대기하는 차량 댓수를 포함한 교통 정보 메시지를 생성하여 네트워크(110)를 통해 유선 또는 무선 통신 방식으로 교통 정보 센터(130) 또는 교통 신호 제어기(140)로 전송할 수 있다. 이에 따라 교통 정보 센터(130)에서는 교통 정보 메시지에 따라 네트워크(110)의 유선 또는 무선 통신망을 통하여 교통량 정보를 안내할 수 있고, 교통 신호 제어기(140)에서는 교통 정보 메시지에 따라 신호등을 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 교통 신호 제어를 위한 시스템(100)에서는, 이와 같이 외부 조도의 영향을 최소화할 수 있도록 주간 또는 야간의 영상이나 날씨의 변화에도 최적의 카메라 영상을 획득하고자 하였으며, 이에 따라 교차로 등에서 차량의 대기 길이를 정확히 추정하여 교통 정보를 무선으로 수집 및 모니터링할 수 있게 하고 교통 흐름을 원활히 하도록 교통 신호, 즉, 차량 신호등을 자동 제어할 수 있게 하였다.
본 발명의 일실시예에 따른 교통 신호 제어를 위한 시스템(100)의 구체적인 동작 설명을 위하여, 도 3의 영상 검지기(120)의 구체적인 블록도, 도 4의 디지털 신호 처리부(340)의 구체적인 블록도, 도 5의 흐름도, 및 도 6의 교통 정보 메시지의 데이터 포맷을 참조하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 검지기(120)는, 영상 획득 장치(310), 영상 획득 장치 제어기(320), 주야 모드 제어 장치(330), 디지털 신호 처리부(340), 무선 통신 모듈(350)을 포함한다. 여기서, 주야 모드 제어 장치(330)는 주야 모드 제어기(331), 영상 처리부(332), 영상 색상 좌표 수단(333), 감지부(334), 센서 입력부(335), 시스템 클럭 생성부(336), 및 시스템 클럭원(337)을 포함한다.
먼저, 운영자는 카메라의 팬, 틸트, 줌인, 또는 줌아웃 등의 동작을 제어하기 위하여 외부에서 영상 획득 장치 제어기(320)로 소정 설정값들을 입력할 수 있고, 이에 따라 영상 획득 장치 제어기(320)는 카메라의 동작과 관련한 해당 카메라 동작 제어 신호를 생성할 수 있다(S510). 영상 획득 장치 제어기(320)로 입력되는 설정값들은 노트북 PC 등 컴퓨터나 전용 기기로부터 RS-232 시리얼 통신을 통하여 입력될 수 있으며, 이에 따라 영상 획득 장치 제어기(320)가 해당 카메라 동작 제어 신호를 생성하면, 영상 획득 장치(310)는 교차로 등 도로 상에 설치된 카메라를 제어하여 도로 상의 차량 진출입에 대한 캡쳐 영상을 수집할 수 있다(S520).
뿐만 아니라, 주야 모드 제어 장치(330)는 시간 정보, 주위 날씨 정보, 또는 도로 상에 설치된 카메라로부터의 캡쳐 영상에 대한 콘트라스트 정보에 기초하여 주간 모드 또는 야간 모드를 결정하여 영상 획득 장치 제어기(320)로 통보할 수 있다(S510). 이에 따라, 영상 획득 장치 제어기(320)는 주야 모드 제어 장치(330)가 결정한 주간 모드 또는 야간 모드에 따라 상기 카메라의 주광 모드 또는 적외선 모드에 대한 모드 정보를 생성할 수 있으며, 영상 획득 장치(310)는 이와 같은 모드 정보에 따라 카메라를 주광 모드 또는 적외선 모드로 제어하여 도로 상의 차량 진출입에 대한 캡쳐 영상을 수집하게 된다(S520).
교차로 등 차량 진출입이 있는 도로 상에 설치되어 영상을 획득하기 위한 상기 카메라는 와이드한 팬(pan: 방위각) 및 틸트(tilt: 고각), 예를 들어, 팬 0~350도, 틸트 -70~20도(± 5도 오차)로 좌우 또는 상하로 움직일 수 있도록 동작 가능 하며, 해당 도로에 적합하게 설정된 위와 같은 카메라 동작 제어 신호에 따라 일정 팬, 틸트로 주기적인 반복 동작도 가능하다. 또한, 상기 카메라는 위와 같은 모드 정보에 따라 주광 모드에 대하여는 외부 환경의 조도를 이용하여 도로상의 차량 등에 대한 영상을 캡쳐(capture)할 수 있으며, 조도가 떨어질 때에 해당하는 적외선 모드에 대하여는 적외선을 감지하여 도로상의 차량 등에 대한 해당 영상을 캡쳐할 수 있는 촬상 수단이다. 이와 같은 카메라는 디지털 카메라 형태일 수 있고, 적외선 모드가 지원되는 CCTV 용 카메라일 수도 있다.
위와 같은 주야 모드 제어 장치(330)의 동작을 좀더 자세히 설명하면, 먼저, 시스템 클럭 생성부(336)는 시스템 클럭원(clock source)(337)을 카운트하여 상기 시간 정보를 생성할 수 있다. 시스템 클럭원(337)으로서 DMB, DAB 등 방송망, 위성 통신망 등을 통하여 소정 채널에 실려 수신되는 현재 시각 정보를 활용할 수 있다. 이외에도, 수정 발진기 등 자체 발진기를 시스템 클럭원(337)으로 이용하는 것을 제한하는 것은 아니다.
감지부(334)는 습도, 조도, 또는 열 감지 센서 등 주위 날씨 관련 정보를 감지하기 위한 각종의 센서를 포함하고, 센서 입력부(335)를 통하여 습도, 조도, 또는 열 감지 센서에 입력되는 설정값에 기초하여 주위의 습도, 조도, 또는 열 등 날씨 관련 정보를 감지하여 상기 주위 날씨 정보를 디지털 값으로 생성할 수 있다. 운영자는 센서 입력부(335)를 통하여 습도, 조도, 또는 열 감지 센서 등을 적절히 동작시키기 위한 영점 조정, 게인 조정 등의 소정 설정값을 입력할 수 있다.
영상 처리부(332)는 영상 획득 장치(310)가 획득한 상기 캡쳐 영상에 대하여 영상 색상 좌표 수단(333)을 이용해 색상을 보정할 수 있고, 이와 같이 보정된 상 기 캡쳐 영상에 대해 해당 콘트라스트 정보를 생성할 수 있다. 운영자는 캡쳐 영상의 색상이 적절하지 않은 경우에 영상 색상 좌표 수단(333)에 관리되는 테이블값을 변경할 수 있고, 이에 따라 영상 처리부(332)는 해당 테이블값에 따라 하여 R(Red), G(Green), B(Blue) 색상의 보정이나 감마 보정 등을 수행할 수 있고, 색상이 보정된 캡쳐 영상에 대하여 최저 밝기 대비 최대 밝기(명암비)를 산출하는 소정 알고리즘에 따라 콘트라스트 정보를 산출하여 주야 모드 제어기(331)로 출력할 수 있다.
이에 따라, 주야 모드 제어기(331)는 시스템 클럭 생성부(336)가 생성하는 시간 정보에 따라 일출, 일몰 등 주간과 야간을 구분하기 위한 소정 시간대를 구분하여, 주간 시간에는 카메라를 주광 모드로 동작시키기 위한 주간 모드를 결정할 수 있고 야간 시간에는 카메라를 적외선 모드로 동작시키기 위한 야간 모드를 결정할 수 있다. 이때, 주야 모드 제어기(331)는 위와 같은 주간 모드인 경우라도, 감지부(334)가 생성하는 주위 날씨 정보가 흐린 날씨를 나타낼 때 영상 처리부(332)로부터의 콘트라스트 정보도 임계치 이하이면 야간 모드인 것으로 결정하는 것이 가능하다.
위와 같이, 주야 모드 제어 장치(330)는 시스템 클럭 생성부(336)로부터의 시간 정보, 감지부(334)로부터의 주위 날씨 정보, 또는 영상 처리부(332)로부터의 콘트라스트 정보에 기초하여 주간 모드 또는 야간 모드를 결정할 수 있으며, 이를 영상 획득 장치 제어기(320)로 통보할 수 있다.
이와 같이 영상 획득 장치 제어기(320)로부터의 카메라 동작 제어 신호와 모 드 정보에 기초하여 영상 획득 장치(310)가 적절히 카메라를 필요한 방향으로 제어하고 주광/적외선 모드로 동작시켜서, 도로 상의 차량 진출입에 대한 캡쳐 영상을 수집함에 따라, 디지털 신호 처리부(340)는, 캡쳐 영상을 소정 방식으로 부호화하여 교통 정보 센터로 전송함으로써 운영자가 해당 동영상으로부터 도고 교통 상황을 모니터링하게 할 수 있으며(S530), 특히, 위와 같은 캡쳐 영상으로부터 검출한 차량 속도에 기초하여 차선별 대기하는 차량 댓수를 포함한 교통 정보 메시지를 생성할 수 있다(S540~S590).
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신호 처리부(340)는, 영상 갱신부(410), 영상 감산부(420), 차선 검출부(421), 그림자 추출부(422), 특징점 정보부(430), 메모리(431), 차량 속도 검출부(432), 대기 길이 추정부(440), 교통 정보 갱신부(450), 타이머(451), 동영상 부호화기(460), 및 포맷 변환기(470)를 포함한다.
먼저, 동영상 부호화기(460)는 영상 획득 장치(310)로부터의 캡쳐 영상을 소정 방식으로 부호화하여(encoding) 부호화된 영상 데이터를 생성할 수 있다. 이에 따라 포맷 변환기(470)는 상기 부호화된 영상 데이터를 네트워크(110)로 전송될 무선 통신 방식(또는 유선 통신 방식도 가능)에 따른 소정 비트 스트림으로 데이터 포맷을 변환할 수 있다. 무선 통신 모듈(350)은 포맷 변환기(470)가 생성하는 캡쳐 영상의 비트 스트림을 방송망, 이동 통신망 등의 네트워크(110)를 통해 무선으로 교통정보센터(130)로 전송할 수 있다(S530). 소정 유선 통신 모듈을 이용하는 경우에, 포맷 변환기(470)가 생성하는 캡쳐 영상의 비트 스트림을 소정 전용 유선망을 통해 교통정보센터(130)로 전송하는 것도 가능하다.
한편, 영상 갱신부(410)는 영상 획득 장치(310)가 수집하는 캡쳐 영상으로부터 일정 주기, 예를 들어, 1초 단위, 10초 단위..등으로 선택하여 정지 영상을 갱신하여 출력할 수 있다.
차선 검출부(421)는 영상 갱신부(410)에서 출력되는 정지 영상으로부터 도로 상의 차선을 검출할 수 있다(S540). 그림자 추출부(422)는 상기 정지 영상으로부터 도로 상의 차량에 대한 그림자를 포함하여 차량과 차선을 제외한 영상을 추출할 수 있다(S540). 예를 들어, 차선 검출부(421) 및 그림자 추출부(422)는 잡음 등 불필요한 영상의 제거를 위하여 입력 영상에 대하여 저역 통과 필터링, 가우시안(Gaussian) 필터링, 중간값(Median) 필터링 등의 전처리(pre-processing)를 수행할 있고, 해당 정지 영상을 히스토그램(Histogram) 알고리즘, 에지(Edge) 알고리즘, 레이블링(Labeling) 알고리즘 등에 따라 분석하여 차선을 검출해 내거나, 차량과 차선 이외의 영상을 구분하여 추출할 수 있다.
영상 감산부(420)는 영상 갱신부(410)로부터의 정지 영상에서 그림자 추출부(422)가 추출한 차량과 차선을 제외한 영상을 제거함으로써, 차선 검출부(421)가 검출한 차선에 기초하여 차량 대기 길이를 추정할 차선별 관심 영역을 결정할 수 있다(S550).
특징점 정보부(430)는 이와 같은 관심 영역 내의 각 차량의 특징점 벡터를 추출하여 메모리(431)에 저장할 수 있다(S560). 여기서, 특징점 벡터는, 차량의 모양(승용차, 버스, 트럭 등을 구분하기 위한 윤곽 모양), 길이(차량 크기를 가늠할 차량의 길이), 또는 이전 정지 영상에서의 해당 차량과 비교된 에지(edge) 변화량(차량의 움직임을 파악하기 위한 윤곽 에지의 이동량) 등을 포함할 수 있다.
차량 속도 검출부(432)는 위와 같이 메모리(431)에 저장된 특징점 벡터를 이용하여 각 차량의 차량 속도를 검출할 수 있다(S570). 예를 들어, 승용차, 버스, 트럭 등의 차량 길이별로 에지 변화량에 기초하여 각 차량의 차량 속도를 검출할 수 있다.
대기 길이 추정부(440)는 차선별로 상기 차량 속도가 미리 정한 값 보다 작은 대기 차량의 댓수를 추정할 수 있다(S580). 교통 정보 갱신부(450)는 상기 차선별 차량의 대기 길이와 대기 차량의 댓수 등에 대한 교통 정보 메시지를 생성할 수 있다. 교통 정보 갱신부(450)는 타이머(451)의 동작에 따라 일정 시간 간격으로 위와 같이 생성된 교통 정보 메시지를 갱신할 수 있으며, 갱신된 교통 정보 메시지를 교통 정보 센터(130)로 전송할 수 있고, 또한, 교통 신호 제어기(140)로부터의 무선 요청에 따라 위와 같이 갱신되는 교통 정보 메시지를 교통 신호 제어기(140)로 전송할 수도 있다(S590). 또는, 교통 정보 센터(130)가 교통 정보 메시지를 수신하면, 교통 신호 제어기(140)로부터의 무선 요청에 따라 교통 정보 센터(130)에서 해당 교통 정보 메시지를 교통 신호 제어기(140)로 전송하는 것도 가능하다.
교통 정보 갱신부(450)가 생성하는 교통 정보 메시지의 데이터 포맷은 도 6과 같다. 도 6에서, 'Number'는 교차로의 해당 방향에 대하여 부여된 해당 영상 감지기의 번호를 나타내고, 'Video Image Detector Name'는 영상 감지기에 부여된 감지기의 별칭을 나타낸다. 이외에도, 'Valid Time'은 메시지를 무선으로 전송 시에 사 용 가능한 유효시간을 나타내고, 'Extended Header'는 확장 헤더 또는 데이터가 있는 경우에 사용하며, 추가적인 헤더 또는 데이터가 있음을 나타내는 'Flag', 해당 데이터의 길이 'Length', 해당 데이터의 타입을 나타내는 'Flag' 사용자가 추가로 삽입하는 'UserSet'으로 이루어져 있다. 'N-Length'은 검출된 차선 수 만큼의 정보의 갯수를 나타내며, 'Intersection's Locate'는 검지기가 설치된 교차로의 지역명을 의미하며, 자유 공간 내에 전송된 무선 데이터가 이웃하는 교차로에 도달 시에 패킷을 구분이 되도록하며 이웃하는 교차로의 정보를 공유할 수 있게 한다. 'Camera Position'은 카메라가 설치된 각도 또는 높이를 나타낸다. 'Que-Length' 해당 차선의 대기 길이, 'Average Vehicle Speed'는 해당 차선에 평균적인 차량 속도를 나타내며, 'Number of a vehicle'는 해당 차선의 대기 길이에 포함되는 대기 차량의 댓수를 의미하며 '#. Small', '#. Middle', '#. Big'는 각각 차량의 크기 별로의 차량의 댓수를 의미한다. 'Error Redundancy Code'는 확장 부분('Extended Header')을 제외한 나머지 데이터의 에러 검출 또는 교정 코드를 의미한다. 이외에도, 'Extended Header'에서 정의한 'Length'만큼 추가적인 데이터 'Extended Data'가 포함되며, 'Total Packet Error Redundancy Code'에 전체의 에러 보정 또는 검출 코드를 삽입할 수 있다.
위와 같은 데이터 포맷을 가지는 교통 정보 메시지는 유선 또는 무선 통신 방식으로 교통 정보 센터(130) 또는 교통 신호 제어기(140)로 전송되고, 교통 정보 센터(130)에서는 해당 교통 정보 메시지에 따라 유선 또는 무선 통신망을 통하여 웹서버, 이동 통신 단말 등으로 교통량 정보를 안내할 수 있으며, 교통 신호 제어 기(140)에서는 해당 교통 정보 메시지에 따라 차량 신호등을 적절히 제어하여 교통 흐름이 원활하게 유지되도록 할 수 있다(S600). 예를 들어, 대기 차량의 댓수가 일정 크기 이상이면 신호등의 녹색등의 턴온(turn-on) 유지 시간을 평소의 설정치 보다 길게 할 수 있으며, 그렇지 않은 경우에는 평소의 설정치에 따라 신호등의 녹색등의 턴온(turn-on) 유지 시간을 다른 방향의 신호등과 동일한 시간으로 유지하게 할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 일반적인 ITS 운영도를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교통 신호 제어를 위한 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 검지기의 구체적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 신호 처리부의 구체적인 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 교통 신호 제어를 위한 시스템의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 교통 정보 메시지의 데이터 포맷을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (7)

  1. 시간 정보, 주위 날씨 정보, 또는 도로 상에 설치된 카메라로부터의 캡쳐 영상에 대한 콘트라스트 정보에 기초하여 주간 모드 또는 야간 모드를 결정하는 주야 모드 제어 장치;
    상기 결정된 주간 모드 또는 야간 모드에 따라 상기 카메라의 주광 모드 또는 적외선 모드에 대한 모드 정보를 생성하고, 외부 입력에 따라 상기 카메라의 팬, 틸트, 줌인, 또는 줌아웃을 제어하기 위한 카메라 동작 제어 신호를 생성하는 영상 획득 장치 제어기;
    상기 모드 정보와 상기 카메라 동작 제어 신호에 기초하여 상기 카메라를 제어하여 도로 상의 차량 진출입에 대한 상기 캡쳐 영상을 수집하는 영상 획득 장치; 및
    상기 캡쳐 영상으로부터 검출한 차량 속도에 기초하여 차선별 대기하는 차량 댓수를 포함한 교통 정보 메시지를 생성하는 디지털 신호 처리부를 포함하고,
    상기 디지털 신호 처리부는, 상기 캡쳐 영상으로부터 일정 주기로 선택하여 정지 영상을 갱신하는 영상 갱신부; 상기 정지 영상으로부터 도로 상의 차선을 검출하는 차선 검출부; 상기 정지 영상으로부터 도로 상의 상기 차량에 대한 그림자를 포함하여 상기 차량과 상기 차선을 제외한 영상을 추출하는 그림자 추출부; 상기 정지 영상으로부터 상기 차량과 상기 차선을 제외한 영상을 제거하여 차선별 관심 영역을 결정하는 영상 감산부; 상기 관심 영역 내의 각 차량의 특징점 벡터를 추출하여 메모리에 저장하는 특징점 정보부; 상기 메모리에 저장된 특징점 벡터를 이용하여 각 차량의 차량 속도를 검출하는 차량 속도 검출부; 차선별로 상기 차량 속도가 미리 정한 값 보다 작은 대기 차량의 댓수를 추정하는 대기 길이 추정부; 및 상기 차선별 대기 차량의 댓수에 대한 상기 교통 정보 메시지를 생성하는 교통정보 갱신부를 포함하며,
    상기 교통 정보 메시지는 유선 또는 무선 통신 방식으로 교통 정보 센터 또는 교통 신호 제어기로 전송되어, 상기 교통 정보 센터에서는 상기 교통 정보 메시지에 따라 유선 또는 무선 통신망을 통하여 교통량 정보를 안내하고, 상기 교통 신호 제어기에서는 상기 교통 정보 메시지에 따라 신호등을 제어하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주야 모드 제어 장치는,
    소정 시스템 클럭원을 카운트하여 상기 시간 정보를 생성하는 시스템 클럭 생성부;
    습도, 조도, 또는 열 감지 센서에 입력되는 설정값에 기초하여 주위의 습도, 조도, 또는 열을 감지하여 상기 주위 날씨 정보를 디지털 값으로 생성하는 감지부;
    상기 캡쳐 영상의 색상 보정에 따라 보정된 상기 캡쳐 영상의 콘트라스트 정보를 생성하는 영상 처리부; 및
    상기 시간 정보에 기초하여 주간 시간에는 상기 주간 모드를 결정하고 야간 시간에는 상기 야간 모드를 결정하되, 상기 주간 모드라도 상기 주위 날씨 정보가 흐린 날씨를 나타낼 때 상기 콘트라스트 정보도 임계치 이하이면 상기 야간 모드로 결정하는 주야 모드 제어기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 특징점 벡터는,
    차량의 모양, 길이, 또는 이전 정지 영상에서의 해당 차량과 비교된 에지 변화량을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 교통정보 갱신부는,
    타이머의 동작에 따라 일정 시간 간격으로 상기 교통 정보 메시지를 갱신하며,
    상기 교통 정보 센터 또는 상기 교통 신호 제어기로부터의 요청에 따라 상기 갱신된 교통 정보 메시지를 상기 교통 정보 센터 또는 상기 교통 신호 제어기로 전송하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리부는,
    상기 캡쳐 영상을 소정 방식으로 부호화하는 부호화된 영상 데이터를 생성하는 동영상 부호화기; 및
    상기 부호화된 영상 데이터를 상기 유선 또는 무선 통신망으로 전송될 비트 스트림으로 데이터 포맷을 변환하는 포맷 변환기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 검지기.
  7. 시간 정보, 주위 날씨 정보, 또는 도로 상에 설치된 카메라로부터의 캡쳐 영상에 대한 콘트라스트 정보에 기초하여 주간 모드 또는 야간 모드를 결정하는 단계;
    상기 결정된 주간 모드 또는 야간 모드에 따라 상기 카메라의 주광 모드 또는 적외선 모드에 대한 모드 정보를 생성하는 단계;
    외부 입력에 따라 상기 카메라의 팬, 틸트, 줌인, 또는 줌아웃을 제어하기 위하여 생성된 카메라 동작 제어 신호와 상기 모드 정보에 기초하여 상기 카메라를 제어하여 도로 상의 차량 진출입에 대한 상기 캡쳐 영상을 수집하는 단계; 및
    상기 캡쳐 영상으로부터 검출한 차량 속도에 기초하여 차선별 대기하는 차량 댓수를 포함한 교통 정보 메시지를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 교통 정보 메시지를 생성하는 단계는, 상기 캡쳐 영상으로부터 일정 주기로 선택하여 정지 영상을 갱신하는 단계; 상기 정지 영상으로부터 도로 상의 차선을 검출하는 단계; 상기 정지 영상으로부터 도로 상의 상기 차량에 대한 그림자를 포함하여 상기 차량과 상기 차선을 제외한 영상을 추출하는 단계; 상기 정지 영상으로부터 상기 차량과 상기 차선을 제외한 영상을 제거하여 차선별 관심 영역을 결정하는 단계; 상기 관심 영역 내의 각 차량의 특징점 벡터를 추출하여 메모리에 저장하는 단계; 상기 메모리에 저장된 특징점 벡터를 이용하여 각 차량의 차량 속도를 검출하는 단계; 차선별로 상기 차량 속도가 미리 정한 값 보다 작은 대기 차량의 댓수를 추정하는 단계; 및 상기 차선별 대기 차량의 댓수에 대한 상기 교통 정보 메시지를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 교통 정보 메시지는 유선 또는 무선 통신 방식으로 교통 정보 센터 또는 교통 신호 제어기로 전송되어, 상기 교통 정보 센터에서는 상기 교통 정보 메시지에 따라 유선 또는 무선 통신망을 통하여 교통량 정보를 안내하고, 상기 교통 신호 제어기에서는 상기 교통 정보 메시지에 따라 신호등을 제어하는 것을 특징으로 하는 영상 검지 방법.
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