KR101101372B1 - Parking lot management method based on learning using sample elimination method - Google Patents

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KR101101372B1
KR101101372B1 KR1020110055115A KR20110055115A KR101101372B1 KR 101101372 B1 KR101101372 B1 KR 101101372B1 KR 1020110055115 A KR1020110055115 A KR 1020110055115A KR 20110055115 A KR20110055115 A KR 20110055115A KR 101101372 B1 KR101101372 B1 KR 101101372B1
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윤영일
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김효각
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주식회사 넥스파시스템
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Abstract

PURPOSE: A parking surface recognizing method based on the education of a sample eliminating method is provided to enable a user to effectively manage a parking surface within a parking lot by periodically updating data. CONSTITUTION: An adaboost learning theory is applied at a sample image related to a parking surface(S100). A strong classification apparatus is used for plural stages using a cascade type and eliminates a negative sample image(S200). The adaboost learning theory is applied at an input image using a weak classification apparatus and a predetermined weight(S300). A single positive area is recognized as a vehicle based on the overlapping rate of the detected positive area(S400).

Description

샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법{Parking Lot Management Method Based on Learning Using Sample Elimination Method}Parking Lot Management Method Based on Learning Using Sample Elimination Method

본 발명은 주차장의 차량 인식 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주차장에 설치된 카메라의 영상으로부터 차량을 인식해서 주차면의 차량 존재 여부를 판단하고 주차면 사용 가능 여부를 관리하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle recognition system of a parking lot, and more particularly, to a system for recognizing a vehicle from an image of a camera installed in a parking lot, determining whether a vehicle exists on a parking surface, and managing whether a parking surface can be used.

주차장에서 자동차의 주차 여부를 알아내는 방법은 레이저와 같은 센서를 이용한 물리적인 방법과 카메라를 통해 획득한 영상을 분석하는 소프트웨어적인 방법 등 여러 가지가 있다. 소프트웨어적인 방법 중 대표적인 방법으로는 배경(빈 주차 공간)을 미리 저장해두고 입력 영상과의 차이를 이용해 주차된 자동차를 검출하는 알고리즘이 있다. 이 방법은 구현과 적용이 간단하지만 입력 영상의 특성에 물체 검출 결과가 주변 상황 변화에 지나치게 민감하다는 단점이 있다.There are various ways to find out whether a car is parked in a parking lot, such as a physical method using a sensor such as a laser and a software method of analyzing an image acquired by a camera. A typical software method is an algorithm that detects a parked car by storing a background (empty parking space) in advance and using a difference from an input image. This method is simple to implement and apply, but the disadvantage is that the object detection result is too sensitive to changes in the surroundings due to the characteristics of the input image.

최근에는 학습 기반의 물체 검출 알고리즘들이 많이 사용되고 있는데, 여러 학습 기반 알고리즘들 중에서도 특히 아다부스트(AdaBoost) 방법은 구현이 간단하고 검출 속도가 빨라 널리 사용되고 있는 방법 중 하나이다. 하지만 이 방법도 학습시 사용되는 샘플 영상과 실제 검출을 위한 입력 영상과의 특징이 다를 경우 물체 검출율이 낮아지는 단점이 있다. 또한 많은 수의 학습 샘플을 사용할 경우 학습 시간이 지나치게 오래 걸린다는 문제도 있다.Recently, many learning-based object detection algorithms have been used. Among the learning-based algorithms, the AdaBoost method is one of the widely used methods because of its simple implementation and fast detection speed. However, this method also has a disadvantage in that the object detection rate is lowered when the characteristics of the sample image used for learning and the input image for actual detection are different. Another problem is that the training time is too long when using a large number of training samples.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 학습 기반의 차량 인식 방법을 사용하여 주차면 내의 차량 존재 여부를 판단할 수 있는 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법 및 그 기록매체를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to recognize the parking surface based on the learning of the sample removal method that can determine the presence of the vehicle in the parking surface using the learning-based vehicle recognition method A method and a recording medium thereof are provided.

상기와 같은 본 발명의 목적은, The object of the present invention as described above,

주차면을 촬영한 샘플 영상에 아다부스트 학습이론을 적용하여 약한분류기(h(x))와 강한분류기(S(x))를 구하는 단계(S100);Obtaining a weak classifier (h (x)) and a strong classifier (S (x)) by applying the Adaboost learning theory to the sample image photographing the parking surface (S100);

강한분류기(S(x))를 캐스케이드 방식으로 복수 스테이지에 걸쳐 사용함으로써 네가티브 샘플 영상을 제거하는 단계(S200);Removing the negative sample image by using the strong classifier S (x) in a cascade manner over a plurality of stages (S200);

카메라가 촬영하는 입력 영상에 대해 약한분류기(h(x))와 소정의 가중치(α)를 이용하여 아다부스트 학습이론을 적용함으로써 차량이 주차된 포지티브 영역을 검출하는 단계(S300); 및Detecting a positive area in which the vehicle is parked by applying the Adaboost learning theory using the weak classifier h (x) and a predetermined weight α to the input image captured by the camera (S300); And

검출된 복수의 포지티브 영역들의 상호 중첩 비율에 기초하여 단일화된 포지티브 영역을 차량으로 인식하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법에 의해 달성될 수 있다. Recognizing a united positive area as a vehicle based on the mutual overlap ratio of the detected plurality of positive areas (S400) can be achieved by a parking surface recognition method based on the learning of the sample removal method. .

그리고, 네가티브 샘플 영상 제거단계(S200)에서, And, in the negative sample image removal step (S200),

각 스테이지별 강한분류기(S(x))내에는 약한분류기(h(x))가 복수개 구비될 수 있다.In the strong classifier S (x) for each stage, a plurality of weak classifiers h (x) may be provided.

또한, 약한분류기(h(x))의 갯수는 스테이지가 경과함에 따라 증가하도록 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the number of the weak classifier h (x) is preferably provided to increase as the stage passes.

아울러, 포지티브 영역 검출단계(S300)중 약한분류기(h(x))와 가중치(α)를 이용하여 아다부스트 학습이론을 적용할 때, 포지티브 샘플을 소정 비율(K%)이상 포함하는 강한분류기(S(x))의 값인 검출문턱값(ThD) 이상에 대해서만 포지티브 영역이라고 판별하여 검출할 수 있다.In addition, when applying the Adaboost learning theory using the weak classifier (h (x)) and the weight α in the positive region detection step (S300), a strong classifier including a positive sample more than a predetermined ratio (K%) ( Only the detection threshold value Th D , which is a value of S (x), can be determined and detected as a positive area.

여기서, 소정 비율(K%)은 1% ~ 5% 범위의 값을 갖는 것이 바람직하다.Here, the predetermined ratio (K%) preferably has a value in the range of 1% to 5%.

그리고, 인식단계(S400)는 중첩 비율 이하인 영역을 오류로 판단하여 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the recognition step S400 may further include determining and removing an area that is less than or equal to an overlap ratio as an error.

그리고, S100단계 내지 S400 단계는 샘플영상과 입력영상내의 주차면 위치에 따라 각각 수행되는 것이 바람직하다.The steps S100 to S400 are preferably performed according to the parking plane positions in the sample image and the input image, respectively.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 또 다른 카테고리로서 주차면을 촬영한 샘플 영상에 아다부스트 학습이론을 적용하여 약한분류기(h(x))와 강한분류기(S(x))를 구하는 단계(S100);An object of the present invention as described above, the step of obtaining a weak classifier (h (x)) and a strong classifier (S (x)) by applying the Adaboost learning theory to the sample image photographing the parking surface as another category (S100) );

강한분류기(S(x))를 캐스케이드 방식으로 복수 스테이지에 걸쳐 사용함으로써 네가티브 샘플 영상을 제거하는 단계(S200);Removing the negative sample image by using the strong classifier S (x) in a cascade manner over a plurality of stages (S200);

카메라가 촬영하는 입력 영상에 대해 약한분류기(h(x))와 소정의 가중치(α)를 이용하여 아다부스트 학습이론을 적용함으로써 차량이 주차된 포지티브 영역을 검출하는 단계(S300); 및Detecting a positive area in which the vehicle is parked by applying the Adaboost learning theory using the weak classifier h (x) and a predetermined weight α to the input image captured by the camera (S300); And

검출된 복수의 포지티브 영역들의 상호 중첩 비율에 기초하여 단일화된 포지티브 영역을 차량으로 인식하는 단계(S400)를 수행하는 컴퓨터 판독가능 기록매체에 의해서도 달성될 수 있다. It may also be achieved by a computer readable recording medium performing step S400 of recognizing a united positive area as a vehicle based on the mutual overlap ratio of the detected plurality of positive areas.

본 발명에 따른 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법 및 그 기록매체에 따르면, 아다부스트 이론을 적용하기 때문에 구현이 매우 간단하고, 주차 영상에 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.According to the parking surface recognition method and the recording medium based on the learning of the sample removal method according to the present invention, since the Adaboost theory is applied, the implementation is very simple and can be easily applied to the parking image.

또한, 특징(feature)들이 매우 큰 세트에 대해서는 특징을 선택할 수 있어 편리성이 있다. It is also convenient to select a feature for a very large set of features.

아울러, 아다부스트 이론을 적용하기 때문에 기존의 방법에 비해 효과적으로 차량을 인식할 수 있는 장점이 있다. 또한, 제안된 샘플 제거 방식의 학습 기법은 학습 과정의 시간을 줄여주어 데이터의 갱신을 자주 수행할 수 있으며 정확도도 높아지는 장점이 있다.In addition, since the Adaboost theory is applied, there is an advantage that the vehicle can be recognized more effectively than the conventional method. In addition, the proposed sample elimination method reduces the learning process time, so that data can be updated frequently and the accuracy is improved.

이는 결국 주차장 내의 주차면을 효율적으로 관리하는데 중요한 역할을 하게 된다. This, in turn, plays an important role in efficiently managing the parking surface in the parking lot.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예로서 K = 5% 인 경우 실험 데이터 분포와 문턱 값을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예중 S400단계에서 단일화 전의 포지티브 영역을 나타내는 영상이고,
도 3은 도 2의 영상에 대해 단일화 과정을 거침으로서 각 주차면에 대해 하나의 포지티브 영역이 표시된 영상이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 캐스케이드 방식으로 스테이지를 구성한 강한분류기(10a, 10b, 10c)의 구성도이고,
도 5는 도 4에 구성된 강한분류기(10a, 10b, 10c)를 이용하여 입력 영상을 인식하는 과정을 나타내는 구성도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법을 나타내는 흐름도이다.
The following drawings, which are attached in this specification, illustrate the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention, and therefore, the present invention is limited only to the matters described in the drawings. It should not be interpreted.
1 is a graph showing an experimental data distribution and a threshold value when K = 5% as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an image showing a positive region before unification in step S400 of one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an image in which one positive area is displayed for each parking surface by subjecting the image of FIG. 2 to be unified.
4 is a configuration diagram of the strong classifiers 10a, 10b, and 10c constituting the stage in a cascade manner according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a process of recognizing an input image using the strong classifiers 10a, 10b, and 10c of FIG. 4.
6 is a flowchart illustrating a parking surface recognition method based on learning of a sample removing method according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a parking surface recognition method based on learning of a sample removing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<< 아다부스트Adboost (( AdaBoostAdaboost ) 알고리즘>) Algorithm>

이하에서는 당업자에게 알려진 아다부스트(AdaBoost) 알고리즘에 관하여 설명하기로 한다. 아다부스트는 약한 분류기(weak classifier)에서 강한 분류기를 설계하는 알고리즘이다. Hereinafter, the AdaBoost algorithm known to those skilled in the art will be described. Adamboost is an algorithm for designing strong classifiers from weak classifiers.

Figure 112011043031568-pat00001
Figure 112011043031568-pat00001

여기서, x는 샘플, ht(x) : X → {-1, +1}인 약한 분류기라고 정의하고,Where x is defined as a weak classifier with sample, h t (x): X → {-1, +1},

H(x)= sign(f(x))인 강한분류기(strong classifier)라고 정의한다.This is defined as a strong classifier, where H (x) = sign (f (x)).

주어진 데이터들의 집합이 (x1, y1), (x2, y2), ..., (xm, ym)로 표현되고, 여기서 xi∈X 이고, yi는 yi∈{-1, +1} 또는 yi∈{0, 1}이 될 수 있다.A given set of data is represented by (x 1, y 1), (x 2, y 2), ..., (x m, y m), where x and ∈X i, y i is y i ∈ { -1, +1} or y i ∈ {0, 1}.

Figure 112011043031568-pat00002
Figure 112011043031568-pat00002

[수학식 2]와 같이 연산하여 약한분류기를 계산한다.Calculate the weak classifier by calculating as shown in [Equation 2].

만약 εt ≥ 1/2 이면 멈추고, 그외에는 [수학식 3]과 같이 설정하고, [수학식 4]와 같이 업데이트 한다.If εt ≥ 1/2, stop. Otherwise, set as [Equation 3] and update as [Equation 4].

Figure 112011043031568-pat00003
Figure 112011043031568-pat00003

Figure 112011043031568-pat00004
Figure 112011043031568-pat00004

여기서 Zt는 노말라이제이션 계수이고,Where Z t is the normalization coefficient,

다음의 [수학식 5]와 같이 강한 분류기(H(x))를 계산한다. Calculate a strong classifier (H (x)) as shown in Equation 5 below.

Figure 112011043031568-pat00005
Figure 112011043031568-pat00005

우선, 초기 가중치 D1(i) =1/m 이고, (x1, y1), (x2, y2), ..., (xm, ym)는 주어진 데이터들의 집합으로서 데이터의 위치와 목표치를 표현한다. 그리고, 각 데이터의 초기 가중치는 1/m 으로 설정한다.First, the initial weight D 1 (i) = 1 / m, where (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), ..., (x m , y m ) is the set of data given Express position and target value. And the initial weight of each data is set to 1 / m.

t = 1, ...,T 일 때, 데이터 집합과 초기 설정이 끝나면 1 ~ T까지 반복한다. 이 때 반복하는 작업들을 설명하면 다음과 같다.When t = 1, ..., T, repeat from 1 to T after the data set and initial setup. The repetitive tasks are described as follows.

i) 첫번째로 ht 의 값을 구한다.i) First, find the value of h t .

여기서 에러율을 나타내는 ε의 값이 가장 작게 되는 hi라는 직선을 구한다. hi 직선은 H라는 모든 직선이 들어있는 큰 가설공간에서 뽑은 하나의 직선을 나타낸다. Dt는 잘못 인식된 에러들에 대하여 가중치를 곱해서 전체 에러값을 계산하게 된다. 만약 에러값(εt)이 0.5 보다 크면 터무니 없는 에러값이라고 판단하여 작업을 중단한다.Here, a straight line called h i is obtained, in which the value of epsilon representing the error rate is the smallest. The line h i represents one straight line drawn from a large hypothetical space containing all the straight lines H. Dt calculates the total error value by multiplying the weights of the errors that are incorrectly recognized. If the error value (ε t ) is greater than 0.5, it is determined that the error value is ridiculous and the operation is stopped.

ii) 에러값(εt)이 0.5 보다 작으면 계속해서 작업을 수행하는데, 이 때, αt 라는 가중치를 [수학식 3]과 같이 연산한다. [수학식 3]은 Zt를 최소화하기 위해서 설정된 공식이다. 본 명세서에서는 그 증명을 간략하게 설명하기로 한다. 우선, 업퍼 바운드 이론(Upper bound theorem)에서 만약 데이터가 잘못 분류된 경우라면 yi f(xi) <= 0 이다. 즉 exp(-yif(xi)) > 1 라는 것을 함축하고 있으므로 이 식을 이용할 수 있다. 다시 말해, m 개중 잘못된 에러를 측정한 결과가 Zt라는 값의 1 ~ t까지의 곱보다 작아야 한다. 따라서 Zt라는 값이 작아지면 당연히 에러는 그 값보다 작아야하므로 작아지게 된다. 결국 전체적인 에러를 최소화하려면 Zt라는 값을 최소화하면 된다.ii) If the error value ε t is less than 0.5, the operation is continued. At this time, the weight α t is calculated as shown in [Equation 3]. Equation 3 is a formula set to minimize Zt. In the present specification, the proof will be briefly described. First, in the upper bound theorem, y i f (x i ) <= 0 if the data is misclassified. This implies that exp (-y i f (x i ))> 1. In other words, the result of measuring the wrong error out of m should be less than the product of 1 to t of the value of Zt. Therefore, if the value of Zt is smaller, the error must be smaller than that value. After all, to minimize the overall error, you can minimize the value of Zt.

이러한 Zt값을 최소화하기 위해서는 가중치(at)를 잘 선정해야되는데 가장 이상적인 식이 [수학식 3]이라 할 수 있다.In order to minimize the Zt value, the weight (a t ) should be selected well, and the most ideal equation may be referred to as [Equation 3].

iii) 가중치(at)를 셋팅하고 [수학식 4]와 같이 모든 데이터 셋에 대하여 Dt+1 의 값을 업데이트하게 된다. 즉, 잘못(wrong) 매치된 부분에 대하여 가중치를 더 높게주고 잘(correct) 매치된 데이터들은 가중치를 낮게 해준다. 왜냐하면 Dt(i)의 합이 1이 되야 하기 때문이다. iii) The weight (a t ) is set and the value of D t + 1 is updated for all data sets as shown in [Equation 4]. That is, higher weights are used for the poorly matched parts and correct matched data lowers the weights. Because the sum of Dt (i) must be 1.

iv) 그리고, 다시 i)번부터 반복 수행한다.iv) Then, the process is repeated from step i).

v) 사용자가 지정한 t번 만큼 반복하고 끝나던가 에러가 0.5보다 커져서 끝나던가 둘 중 하나인데 어쨋든 작업이 완료되면 각각의 반복에서 계산했던 약한분류기 값을 선형결합하여 우리가 원하는 강한분류기 값을 얻게 된다. 강한분류기값을 구함으로서 아다부스트 알고리즘은 완료된다.v) It repeats t times you specified and ends or the error is greater than 0.5, and either way. When the work is done, we linearly combine the weak classifier values calculated in each iteration to get the strong classifier values we want. . By obtaining a strong classifier value, the Adboost algorithm is completed.

<학습 과정><Learning course>

이하에서는 아다부스트(AdaBoost) 학습 방법을 주차면을 촬영한 샘플 영상에 적용하여 차량을 인식하는 구체적인 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a specific embodiment of recognizing a vehicle by applying an AdaBoost learning method to a sample image photographing a parking surface will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저 본 실시예에서, 주차장의 주차면에 주차된 차량을 인식하기 위하여 설명의 편의성을 위해 다음과 같이 가정하도록 한다. First, in the present embodiment, in order to recognize the vehicle parked on the parking surface of the parking lot, it is assumed as follows for convenience of description.

i) 카메라는 주차면을 바라보는 방향으로 고정되어 설치되어 있다고 가정한다.i) It is assumed that the camera is fixedly installed in a direction facing the parking surface.

ii) 2개 ~ 4개의 주차면을 하나의 블록으로 보고, 카메라는 이 블록 하나를 촬영하는 것으로 가정한다.
ii) See two to four parking planes as a block, and the camera assumes to shoot one block.

기존에 많이 사용되는 인식 알고리즘인 아다부스트(AdaBoost) 학습 방법은 얼굴 인식등의 분야에서 널리 사용되는 알고리즘이다. 이 방법에서는 학습 샘플을 가장 잘 분류하는 약한 분류기(h(x)) 들을 선별한 후, 이들의 조합을 통해 강한 분류기를 만드는 방법이다. 그리고 이렇게 만들어진 강한 분류기를 캐스케이드(cascade) 방식으로 여러 단계에 걸쳐 사용한다. AdaBoost learning method, which is a widely used recognition algorithm, is widely used in the field of face recognition. This method selects the weak classifiers (h (x)) that best classify the learning samples, and then combines them to create a strong classifier. The cascaded strong classifier is then used in cascade.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 캐스케이드 방식으로 스테이지를 구성한 강한분류기(10a, 10b, 10c)의 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어 3개의 강한분류기(10a, 10b, 10c)를 직렬로 구성한다(3개의 스테이지로 구분). 그리고 각 강한분류기(10a, 10b, 10c) 내부에는 복수개의 약한분류기(20)가 포함되어 있다. 예를 들어, 첫번째 스테이지인 제 1 강한분류기(10a)에는 5개의 약한분류기(20)가 포함되고, 제 2 강한분류기(10b)에는 20개의 약한분류기(20)가 포함되고, 제 3 강한분류기(10c)에는 100개의 약한분류기(20)가 포함된다. 즉, 스테이지가 진행될 수록 각 강한분류기 내에는 많은 수의 약한분류기(20)가 포함된다. 4 is a configuration diagram of the strong classifiers 10a, 10b, and 10c in which a stage is configured in a cascade manner according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 4, for example, three strong classifiers 10a, 10b and 10c are configured in series (divided into three stages). Each of the strong classifiers 10a, 10b, and 10c includes a plurality of weak classifiers 20. For example, the first strong classifier 10a, which is the first stage, includes five weak classifiers 20, and the second strong classifier 10b includes 20 weak classifiers 20, and the third strong classifier 10 10c) includes 100 weak classifiers 20. That is, as the stage progresses, each of the strong classifiers includes a large number of weak classifiers 20.

그리고, 학습과정에서 제 1 강한분류기(10a)의 입력측에는 샘플 영상이 입력된다. In the learning process, a sample image is input to the input side of the first strong classifier 10a.

먼저 아다부스트 학습으로 약한 분류기(h(x))를 n개 찾는다. x는 샘플을 나타내며, 본 실시예에서는 카메라가 촬영한 주차면의 샘플 영상을 나타낸다. 그리고 약한 분류기(h(x))는 샘플 영상내에 해당 특징(feature)의 위치와 크기 등의 정보를 가지게 된다. 그리고 모든 포지티브 샘플과 네가티브 샘플에 대해 강한 분류기(S(x), 앞서 설명한 일반적인 아다부스트 이론중 H(x)에 해당됨)를 [수학식 6]을 사용하여 계산한다(S100).First, we find n weak classifiers (h (x)) by adboost learning. x represents a sample, and in the present embodiment, represents a sample image of the parking surface photographed by the camera. The weak classifier h (x) has information such as the location and size of the feature in the sample image. Then, a strong classifier (S (x), corresponding to H (x) in the general Adaboost theory described above) for all the positive and negative samples is calculated using Equation 6 (S100).

Figure 112011043031568-pat00006
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여기에서 α는 h(x)의 가중치를 의미한다. 본 실시예에서, 가중치(α)는 0~무한대의 값을 가질 수 있지만 에러율(ε)이 1/2(50%)일때 0, 에러율(ε)이 1%일 때 2정도의 값을 가질 수 있고, 에러율(ε)이 0.1% 일때 3 정도의 값을 가질 수 있다. Α represents a weight of h (x). In this embodiment, the weight α may have a value of 0 to infinity, but may have a value of 0 when the error rate ε is 1/2 (50%) and about 2 when the error rate ε is 1%. And, when the error rate (ε) is 0.1% can have a value of about 3.

도 1과 같이 포지티브 샘플을 임의의 비율 K% 만큼 포함하는 S(x) 값을 검출 문턱값(ThD)으로 정의하고, 네가티브 샘플의 S(x)값들 중 최소값과 검출문턱값(ThD)의 중간값을 샘플 제거 문턱값(ThE)으로 결정한다. 여기서, K는 0%~100% 범위의 값을 가질 수 있고, 실험을 통해 특히 1% ~ 5% 범위일 때 가장 좋은 결과를 나타냈다. 그리고 각 단계마다 값이 샘플 제거 문턱값(ThE) 보다 작은 네가티브 샘플은 확실한 네가티브로 판단하여 학습데이터에서 제거한다(S200). 네가티브 샘플이 존재하지 않거나 사용자가 미리 정의한 최대 단계 수만큼 위의 과정을 반복한다. 이 과정에서 검출 문턱값(ThD)을 낮출수록 인식률이 높아지지만 필요 단계 수가 많아지게 된다. 이와 같이 각 단계마다 확실하게 네가티브인 샘플을 제거해 줌으로써 다음 단계에서는 아직 불확실한 샘플에 더 비중을 주는 효과를 주게 되어 최종 인식률이 향상된다.Also it detects the S (x) values comprising a positive sample by K% arbitrary ratio, such as first threshold value (Th D) in the positive and the minimum value of S (x) values of the negative samples and the detection threshold value (Th D) The median of is determined as the sample removal threshold Th E. Here, K may have a value in the range of 0% to 100%, and the experiment showed the best results especially in the range of 1% to 5%. In each step, the negative sample whose value is smaller than the sample removal threshold Th E is determined as a positive negative and removed from the training data (S200). Repeat the above procedure for the maximum number of pre-defined steps, if no negative sample exists. In this process, as the detection threshold Th D decreases, the recognition rate increases, but the number of necessary steps increases. In this way, by eliminating certain negative samples at each step, the next step gives more weight to the still uncertain sample, which improves the final recognition rate.

<인식 과정><Recognition process>

도 5는 도 4에 구성된 강한분류기(10a, 10b, 10c)를 이용하여 입력 영상을 인식하는 과정을 나타내는 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 강한분류기(10a)의 입력에는 카메라(미도시)에 의해 촬영된 영상(입력영상)이 들어온다. 이 때, 입력영상의 모든 검출영역에 대해 제 1 강한분류기(10a)가 수행된다. 수행결과 포지티브(차량 있음)로 판단된 경우에 제 2 강한분류기(10b)가 수행된다. 그리고 제 2 강한분류기(10b)에서 포지티브로 판단된 경우 제 3 강한분류기(10c)가 수행된다. 그리고 제 3 강한분류기(10c)에서 최종적으로 포지티브라고 판단하게 된다(S300).FIG. 5 is a block diagram illustrating a process of recognizing an input image using the strong classifiers 10a, 10b, and 10c of FIG. 4. As illustrated in FIG. 5, an image (input image) captured by a camera (not shown) is input to the input of the first strong classifier 10a. At this time, the first strong classifier 10a is performed on all detection areas of the input image. When it is determined that the result is positive (the vehicle is present), the second strong classifier 10b is performed. If it is determined as positive by the second strong classifier 10b, the third strong classifier 10c is performed. Then, the third strong classifier 10c finally determines to be positive (S300).

제 1, 2, 3 강한분류기(10a, 10b, 10c)에서 네가티브라고 판단된 경우 해당 영역은 차량이 아닌 것으로 결정하게 된다. 이와 같이 수행하는 이유는 작은 수의 약한분류기(20)부터 먼저 적용함으로써 빠른 속도로 확실하게 차량이 아닌 것을 제거할 수 있기 때문이다. If it is determined that the first, second, and third strong classifiers 10a, 10b, and 10c are negative, the corresponding area is determined to be not a vehicle. The reason for doing this is that by first applying a small number of weak classifiers 20, it is possible to reliably remove the non-vehicle at high speed.

물체 검출 시에는 카메라가 촬영중인 입력 영상에 대해 학습과정에서 구한 각 단계들의 약한 분류기(h(x))와 가중치(α)를 이용해 아다부스트 검출을 수행한다. 이 때, 제안하는 방법에서 사용할 최종 판별식은 기존 아다부스트 방법에서의 문턱값을 검출 문턱값(ThD)으로 변경한 [수학식 7]을 사용한다. [수학식 7]과 같이 문턱값을 검출 문턱값(ThD)으로 변경한 강한 분류기를 H(x)라 한다. When the object is detected, the boost is detected using the weak classifier (h (x)) and the weight α of each step obtained in the learning process on the input image being photographed by the camera. In this case, the final discriminant used in the proposed method uses Equation 7 in which the threshold value of the existing Ad Boost method is changed to the detection threshold Th D. As shown in [Equation 7], the strong classifier in which the threshold is changed to the detection threshold Th D is called H (x).

Figure 112011043031568-pat00007
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위의 [수학식 7]을 통해 1의 값을 갖는 포지티브로 검출된 영역들을 대상으로 다음 단계의 판별을 수행한다. 이 과정은 기존의 캐스케이드 방식의 검출 방식과 같다. 앞서 설명한 캐스케이드 아다부스트 방법을 사용하여 검출된 차량의 위치는 같은 차량에 대해서도 서로 겹치는 영역(도 2중 겹쳐진 다수의 적색 사각형에 해당)이 많이 나타나게 된다(도 2 참조). 이 문제를 해결하기 위해서는 겹쳐진 영역을 하나로 합쳐서(단일화) 하나의 차량으로 판단하는 방법이 필요하다. 이 방법은 전체 영역 중 일정 비율 이상 겹치는 영역을 계산하여 가장 많이 겹치는 영역을 결정하고 해당 영역과 겹치는 영역을 제거하는 과정을 반복하여 더 이상 겹치는 영역을 없을 때까지 반복함으로 이루어진다(도 3의 단일화된 2개의 적색 사각형에 해당). 그리고 최종 영역들중 일정 비율 이하로 겹치는 영역은 오류로 판단하고 제거한다(S400).The following step discrimination is performed on the positively detected regions having a value of 1 through Equation 7 above. This process is the same as the conventional cascade detection method. The location of the vehicle detected using the above-described cascade ad-boost method is that many overlapping regions (corresponding to a plurality of overlapping red squares in FIG. 2) also appear for the same vehicle (see FIG. 2). In order to solve this problem, there is a need for a method in which overlapping areas are combined into one and determined as one vehicle. This method consists of calculating the overlapping area over a certain percentage of the total area to determine the most overlapping area, and removing the overlapping area until there is no more overlapping area (unification of FIG. 3). 2 red squares). The overlapping area below a predetermined ratio among the final areas is determined as an error and is removed (S400).

또한 차량 인식 과정에서 주차면의 위치에 따라서 좌, 우, 중앙으로 구별하고 학습을 수행할 때에도 각각 따로 수행하여 인식률을 높일 수 있다.In addition, according to the location of the parking surface in the vehicle recognition process can be distinguished to the left, right, and center, and even when performing the learning separately can increase the recognition rate.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명 보다는 후술하는 특허등록 청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허등록 청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope and equivalent concept of the claims are included in the scope of the present invention. Should be interpreted.

10a : 제 1 강한분류기,
10b : 제 2 강한분류기,
10c : 제 3 강한분류기,
20 : 약한분류기.
10a: the first strong classifier,
10b: second strong classifier,
10c: third strong classifier,
20: weak classifier.

Claims (8)

주차면을 촬영한 샘플 영상에 아다부스트 학습이론을 적용하여 약한분류기(h(x))와 강한분류기(S(x))를 구하는 단계(S100);
상기 강한분류기(S(x))를 캐스케이드 방식으로 복수 스테이지에 걸쳐 사용함으로써 네가티브 샘플 영상을 제거하는 단계(S200);
카메라가 촬영하는 입력 영상에 대해 상기 약한분류기(h(x))와 소정의 가중치(α)를 이용하여 상기 아다부스트 학습이론을 적용함으로써 차량이 주차된 포지티브 영역을 검출하는 단계(S300); 및
검출된 복수의 포지티브 영역들의 상호 중첩 비율에 기초하여 단일화된 포지티브 영역을 차량으로 인식하는 단계(S400)를 포함하며,
상기 S100단계 내지 상기 S400 단계는 상기 샘플영상과 상기 입력영상 내의 주차면 위치에 따라 각각 수행되는 것을 특징으로 하는 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법.
Obtaining a weak classifier (h (x)) and a strong classifier (S (x)) by applying the Adaboost learning theory to the sample image photographing the parking surface (S100);
Removing the negative sample image by using the strong classifier S (x) over a plurality of stages in a cascade manner (S200);
Detecting a positive area in which a vehicle is parked by applying the Adaboost learning theory to the input image captured by the camera using the weak classifier (h (x)) and a predetermined weight α (S300); And
Recognizing a united positive area as a vehicle based on the mutual overlap ratio of the detected plurality of positive areas (S400),
Steps S100 to S400 are performed according to the learning of the sample removing method, characterized in that performed according to the location of the parking surface in the sample image and the input image, respectively.
제 1 항에 있어서,
상기 네가티브 샘플 영상 제거단계(S200)에서,
각 스테이지별 상기 강한분류기(S(x))내에는 상기 약한분류기(h(x))가 복수개 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법.
The method of claim 1,
In the negative sample image removal step (S200),
And a plurality of weak classifiers (h (x)) are provided in the strong classifier (S (x)) for each stage.
제 2 항에 있어서,
상기 약한분류기(h(x))의 갯수는 상기 스테이지가 경과함에 따라 증가하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법.
The method of claim 2,
The number of the weak classifier (h (x)) is a parking surface recognition method based on the learning of the sample removal method, characterized in that it is provided to increase as the stage passes.
제 1 항에 있어서,
상기 포지티브 영역 검출단계(S300)중 상기 약한분류기(h(x))와 상기 가중치(α)를 이용하여 상기 아다부스트 학습이론을 적용할 때,
포지티브 샘플을 소정 비율(K%)이상 포함하는 강한분류기(S(x))의 값인 검출문턱값(ThD) 이상에 대해서만 포지티브 영역이라고 판별하여 검출하는 것을 특징으로 하는 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법.
The method of claim 1,
In the positive region detection step S300, when the weak booster h (x) and the weight α are applied to the adaboost learning theory,
Based on the learning of the sample removal method, the positive sample is detected and detected as a positive area only for the detection threshold value Th D , which is the value of the strong classifier S (x) including the predetermined ratio (K%) or more. Parking surface recognition method.
제 4 항에 있어서, 상기 소정 비율(K%)은 1% ~ 5% 범위의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법.The method of claim 4, wherein the predetermined ratio (K%) has a value ranging from 1% to 5%. 제 1 항에 있어서,
상기 인식단계(S400)는,
상기 단일화된 포지티브 영역의 중첩 비율이 일정비율 이하인 영역을 오류로 판단하여 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 제거 방식의 학습에 기초한 주차면 인식방법.
The method of claim 1,
The recognition step (S400),
And determining to remove an area having an overlapping ratio of the unified positive area equal to or less than a predetermined ratio as an error and removing the detected area.
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