KR101403936B1 - 차량촬영시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이더를 이용하여 차량을 검출하고, 검출된 차량을 촬영하기 위한 차량 촬영시스템에 관한 것으로, 촬영된 영상을 기초로 레이더의 정상동작을 판단할 수 있도록 하고, 촬영된 영상 중 차량의 가장 선명한 영상을 빠른 시간에 선택하도록 하며, 선택된 영상을 고해상도로 전송한다.

Description

차량촬영시스템{Camera system for vehicles}

본 발명은 차량을 촬영하기 위한 촬영시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량을 감지하고 감지된 차량을 정확히 촬영하기 위한 차량촬영시스템에 관한 것이다.

도로에는 다양한 목적의 카메라들이 설치되어 통과차량을 촬영하고 있으며, 이들 카메라들이 전력을 적게 소모하면서 정확히 차량영상을 획득할 수 있도록한 다양한 연구들이 시도되고 있다. 특허등록 제1178779호(발명의 명칭: 차량 주행궤적 추적시스템)(이하, 종래기술이라 함)도 이러한 연구결과 중 하나이다.

도 1은 종래기술 구성의 개요를 설명하기 위한 구성도이다.

도 1에 도시된 차량 주행궤적 추적시스템(1)은 제한속도가 설정된 감지구간 내에 수직으로 설치되는 갠트리(10)와, 갠트리(10)의 상부에 설치되어 감지구간 내의 기 설정된 지점을 촬영하여 차량의 영상정보를 획득하는 카메라(2)와, 갠트리(10)의 상부에 설치되어 감지구간 내로 레이더 방출신호를 출사시키며 출사되어 도로 및 차량에 반사되는 반사신호를 수신하는 레이더(3)와, 갠트리(10)의 일측에 설치되어 통제소 및 관제센터 등의 외부와 데이터를 송수신하는 콘트롤러(5)로 이루어진다.

이와 같은 구성의 종래의 추적시스템(1)에 설치된 레이더(3)는 레이더(3)의 안테나로부터 검지영역에 송신되는 송신신호와 안테나에 수신되는 수신신호를 분석하여 차량의 위치 및 속도를 검출하지만 레이더(3)는 기기성능에 따라 분해능(resolution)이 다르기 때문에 위치 및 속도의 신뢰성이 다르게 되고, 레이더(3)의 데이터를 100% 신뢰하여 속도위반을 단속하는 과속차량 단속을 하는 경우에는 민원을 야기시킬 수 있다.

또한 레이더(3)의 안테나는 통상적으로 빔 폭이 넓은 형태보다 빔 폭이 좁아 수신전력이 높고, 검지위치에 정확성을 갖도록한 협빔형 안테나를 사용하기 때문에 안테나의 설치각도가 변형되는 경우나, 안테나 표면에 이물질이 부착되는 경우에는 정확한 위치의 탐색이나 속도의 산출에 이상이 발생할 수 있으며 이런 경우 시스템 전체에 대한 신뢰성이 무너지게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 고려하여 착안한 것으로, 레이더에 의하여 차량이 검출될 때, 검출된 차량이 존재할 수 있는 신뢰영역이 카메라 촬영영역과 중복될 때 레이더에 의하여 검출된 차량 위치와 속도, 카메라에 의하여 검출된 차량의 위치와 속도가 기 설정된 이상의 오차가 발생하는 지에 따라서 레이더의 정상작동여부를 검출하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 레이더(R)에 의하여 차량이 검출될 때 촬영을 개시하는 카메라(C)와, 상기 카메라(C)와 상기 레이더(R)와 데이터를 송수신하며 상기 카메라(C)로 상기 차량을 촬영하도록 제어하는 제어장치로 이루어지는 차량 촬영시스템에 있어서: 카메라(C)의 촬영영역을 도로에 투영시킬 때 투영영역의 시작점을 b라 하고, 투영영역의 종료점을 d라 정의할 때, 상기 제어장치는 상기 레이더(R)에 의하여 검출된 차량이 b에 도달할 때 상기 카메라를 구동시켜 촬영을 개시하고, 상기 검출된 차량이 d에 도달할 때 상기 카메라의 구동을 종료하도록 하고, 상기 카메라에 의하여 촬영된 영상들 내에 상기 차량의 영상이 검출되지 않는 경우에 상기 레이더(R)는 비정상인 것으로 판정하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결수단은 도로상을 주행하는 차량의 위치가 P로 검출될 때, P±△L/2의 위치 내에 차량이 존재하여, 신뢰영역이 △L인 레이더(R)와, 상기 차량을 촬영하는 카메라(C)와, 상기 카메라(C)와 상기 레이더(R)와 데이터를 송수신하며 상기 카메라(C)로 상기 차량을 촬영하도록 제어하는 제어장치로 이루어지는 차량 촬영시스템에 있어서: 카메라(C)의 촬영영역을 도로에 투영시킬 때 투영영역의 시작점을 b라 하고, 투영영역의 종료점을 d라 하고, 상기 카메라(C)가 설치된 도로 상의 위치를 기준위치(0)라 할 때 상기 제어장치는 상기 레이더(R)에 의하여 검출된 차량의 위치로부터 △L/2를 뺀 위치가 b에 일치하면 촬영을 시작하도록 카메라를 제어하고, 상기 레이더(R)에 의하여 검출된 차량의 위치로부터 △L/2를 더한 위치가 d에 일치하면 촬영을 종료하도록 카메라를 제어하고, 상기 카메라에 의하여 촬영된 영상들 내에 차량이 존재하지 않으면 상기 레이더(R)는 비정상적인 것으로 판정하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 제어장치는 상기 카메라로부터 촬영된 영상에 ID를 부여하는 제어모듈; 상기 ID가 부여된 영상을 임시로 저장하는 영상처리모듈; 상기 ID가 부여된 영상을 저해상도로 변환하여 저장하는 저해상도 영상처리모듈; 상기 저해상도 영상처리모듈에 저장된 영상 중에서 상기 차량이 기설정된 위치에 가장 인접한 최선명 영상을 추출하는 영상추출모듈을 포함하며, 상기 제어모듈은 상기 영상추출모듈에서 추출된 최선명 영상의 ID를 입력받고 상기 최선명 영상의 ID와 일치하는 ID의 고해상도의 영상을 상기 영상처리모듈로부터 검출하여 통신망을 통하여 외부의 서버로 전송하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 영상추출모듈은 상기 차량이 상기 기설정된 위치로부터 두 번째로 근접된 차 선명영상을 더 추출하고, 상기 최 선명영상과 상기 차 선명영상의 내에서 상기 차량의 이동거리를 도로에 투영시켜 실제 이동거리를 산출하고, 상기 최 선명영상과 상기 차 선명영상의 촬상시간 간격으로 나누어 상기 차량의 속도를 산출하는 속도산출모듈을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 레이더(R)에 의하여 검출되는 상기 기설정된 위치에 대한 상기 차량의 속도와 상기 속도산출모듈에서 산출되는 상기 차량의 속도가 기설정된 범위 내의 오차일 때 상기 레이더(R)가 정상인 것으로 판정하는 레이더 정상판정모듈을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면,

1) 레이더가 정확히 동작하는지를 검출할 수 있어, 교통정보 및 차량속도 검출에 정확성을 기할 수 있다.

2) 또한 고화질 영상을 저화질 영상으로 변환시키고, 저화질 영상의 스트림으로부터 외부 서버에 전송하여야 할 가장 양호한 상태로 촬상된 영상의 ID를 결정하고, 동일 ID의 고해상도의 영상을 외부 서버에 전송함으로써 차량이 가장 식별하기가 용이한 상태로 촬상된 고화질 영상을 서버에서 보관하도록 한다.

도 1은 종래기술 구성의 개요를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 구성도이다.

갠트리(10)에는 카메라(C)와, 레이더(R)가 설치되어 있으며, 레이더(R)는 일직선상의 도로의 A점과 B점 사이의 검지영역을 통과하는 차량을 검지하고 있으며, 카메라(C)는 b 점과 d' 점 사이의 촬영영역을 촬영하게 된다. 이때 b 점과 d' 점사이의 촬영영역을 도로에 투영하게 되면 b와 d 사이의 투영영역에 투영되게 되며, bd 사이의 실제 차량의 이동거리는 촬영영역의 사진상에 차량의 이동거리를 투영영역에 투영시킨 거리와 같다.

카메라(C)는 전력소비를 방지하기 위하여 레이더(R)에 차량이 검출되는 경우에만 동작한다.

또한 레이더(R)는 속도측정에 적합한 FM-CW 방식이 바람직하나, 이에 국한되지 않고 펄스 방식, SS(Spread Spectrum) 방식이 이용될 수 있다.

이때, 레이더(R)에 의하여 도로상의 특정 위치(P)에 차량이 검출되었을 때, 실제 차량이 위치는 P점에 존재한다기 보다는 P점을 중심으로 앞뒤로 (P±△L/2)의 위치에 존재하기 때문에, 즉 P점을 중심으로 △L의 신뢰영역내에 차량이 존재하게 된다. 신뢰영역의 크기는 레이더(R)의 성능, 특히 분해능에 의하여 좌우되는 것으로, 레이더(R)의 설치 전에 실험적으로 정하여진다.

또한 카메라(C) 및 레이더(R)가 설치된 직하부의 도로의 위치를 기준점 0으로 하고, 차량이 ‘가’, ‘나’, ‘다’, ‘라’ 순으로 접근해 기준점을 통과하여 멀어진다고 할 때, 도 2에서 ‘가’는 특정 차량이 레이더(R)의 검지영역에 진입함으로써 차량이 레이더(R)에 의하여 검출된 위치를 점으로 표시한 것으로, 실제 차량이 위치할 수 있는 신뢰영역은 ‘가’ 점을 중심으로 △L의 영역이다. 차량이 레이더(R)에 의하여‘가’의 위치로 검출될 때 실제 차량은 레이더(R)의 검지영역에는 존재하게 되나 카메라(C)의 촬영영역 내에는 존재하지 않게 된다.

또한 레이더(R) 상에 차량이 차량이 검출된 위치로부터 △L/2를 뺀 위치가 b에 일치하는 ‘나’의 위치로 나타나는 경우, 즉 차량의 신뢰영역의 최종점이 투영영역의 시작점과 일치하기 때문에 레이더(R)에 의하여 차량의 위치가‘나’로 판독된 후에는 차량이 카메라(C)의 촬영영역 내에 존재할 가능성이 있다. ‘다’의 위치에서는 차량의 신뢰영역이 모두 촬영영역 내에 위치하게 되므로 차량은 촬영영역 내에 존재하게 된다. 상기 레이더(R)에 의하여 검출된 차량의 위치로부터 △L/2를 더한 위치가 d에 일치하게 되면 즉 레이더(R) 에 의하여 차량이 ‘라’를 통과한 후에는 실제 차량은 카메라(C)의 촬영영역을 벗어나게 된다.

따라서 카메라(C)는 레이더(R)에 의하여 차량이‘나’내지 ‘라’내에 존재할 때 촬영동작을 수행하여야 촬영된 영상 내에 차량이 존재할 수 있다.

역으로 레이더(R) 상으로 ‘나’내지 ‘라’의 위치에 차량이 존재할 때 카메라로 촬영영역을 촬영할 때 영상 내에 차량이 존재하지 않게 되면 레이더(R)는 오류동작을 발생시키고 있기 때문에 관리자에 의하여 보수되어져야 한다.

bd 사이의 거리가 신뢰영역△L 보다 크다면 레이더 상에 b점을 통과하고, d점을 통과하기 전에 실제로 촬영영역 내에 차량이 존재하여야 하기 때문에 레이더 상에 차량이 b 내지 d 점을 통과할 때 까지만 촬영하게 되면 촬영된 영상 내에 차량의 영상이 존재하게 된다. 카메라(C)의 촬영영역은 통상적으로 10m 내지 30m로 결정되기 때문에 이 영역에서 레이더의 신뢰영역은 매우 작고 bd 사이의 거리가 신뢰영역△L 보다 크게 되므로 레이더 상에 차량이 b 내지 d 점을 통과할 때 까지만 촬영하게 되면 촬영된 영상 내에 차량의 영상을 확인할 수 있다. 마찬가지로 레이더 상에 차량이 b 내지 d 점을 통과할 때 까지만 촬영하였는데 차량영상을 발견할 수 없게 되면 레이더는 부정확한 것이다.

차량에 대한 영상의 추출은 차량의 전면 영상이 가장 크게 추출될 수 있도록 설정된 위치에 차량이 도달됐을 때 추출되며, 차량의 속도는 설정된 위치에 가장 인접된 두 차량간의 거리 및 두 프레임간의 시간차에 의해서 산출된다.

도 3은 본 발명의 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

레이더(R)로부터 검출되는 차량의 검출신호 및 차량의 속도는 제어장치(100)의 제어모듈(11)에 입력되며, 제어모듈(11)의 구동신호에 의하여 카메라(C)는 구동되어 초당 30 프레임으로 도로를 촬영하며, 촬영된 영상은 제어모듈(11)로 전송된다.

제어모듈(11)에 차량의 검출신호가 입력되면 제어모듈(11)은 검출신호를 레이더 정상판정모듈(19)에 전달하는 한편, 카메라(C)에서 촬영된 영상에 ID를 부여하여 영상 처리모듈(13)과 저해상도 영상처리모듈(14)에 전송하도록 하고, 저해상도 영상처리모듈(14)은 카메라(C)에서 촬영된 2메가픽셀의 영상을 저해상도(5000픽셀)의 영상으로 변환함으로써 영상 내에 차량의 존재유무 및 차량의 속도를 빠르게 감지할 수 있도록 한다. 이와 같이 저해상도 영상처리모듈(14)에서 저해상도로 변환된 영상은 영상추출모듈(15), 속도산출모듈(17), 레이더 정상판정모듈(19)에 각각 입력된다.

레이더 정상판정모듈(19)은 도 2에서 레이더(R)의 직하부의 위치를 기준위치(0점)으로 할 때, 레이더(R)에 의하여 검출된 차량의 위치에 △L/2을 뺀 위치가 b점에 일치하게 되는지를 검출하고, 일치하는 경우에 제어모듈(11)로 하여금 카메라(C)가 촬영영역을 촬영하도록 하며, 레이더(R)에 의하여 검출된 차량의 위치에 △L/2을 더한 위치가 d점에 일치하게 되면 카메라(C)의 촬영을 종료하도록 한다. 레이더 정상판정모듈(19)은 이와 같은 촬영시간 동안에 촬영된 영상을 저해상도 영상처리모듈(14)로부터 입력받아 영상들 내에 차량이 존재하는 지를 검출하고, 차량이 존재하지 않을 때에는 레이더(R)에 이상이 있는 것으로 판정한다.

또한 bd 사이의 거리가 △L 보다 크다면 레이더 정상판정모듈(19)은 레이더(R)에 의하여 검출된 차량의 위치가 b점부터 d점까지의 시간동안 차량을 촬영하도록 하고, 촬영된 영상을 저해상도 영상처리모듈(13)로부터 입력받아 영상들 내에 차량이 존재하는지를 검출하고, 차량이 존재하지 않을 때에는 레이더(R)에 이상이 있는 것으로 판정한다.

또한 저해상도 영상처리모듈(14)에 입력된 영상들은 영상추출모듈(15)에 입력되게 된다. 영상추출모듈(15)은 도로의 영상이 촬영되는 면, 즉 도 2의 dd' 면에서 가장 차량이 선명하게 차량의 전면이 촬영되는 위치, 기설정된 위치인 q(도로에 투영한 위치Q)에 가장 근접한 위치의 영상(최 선명 영상)과, 동일차량의 전면이 q에 두 번째로 근접된 위치의 영상(차 선명영상)을 추출한다.

영상추출모듈(15)은 이와 같이 두 개의 영상을 추출하여 속도산출모듈(17)로 전송하고, 두 개의 영상에서 차량의 전면의 이동거리를 도로에 투영시켜 실제 이동거리를 추출하고, 두 개의 영상의 촬영된 시간간격으로 나누어 차량의 속도를 산출하고, 기설정된 속도를 초과하게 되면 속도위반차량으로 판정하고, 위반차량의 속도정보와 최 선명영상의 프레임ID를 제어모듈(11)에 전송한다.

영상처리모듈(13)은 카메라에서 촬영된 2M 픽셀급의 고해상도 영상 중 제어모듈(11)로부터 입력되는 최 선명영상의 프레임ID를 입력받아 최 선명영상을 추출하고, 추출된 영상으로부터 차량번호를 추출한다. 이와 같이 고화질의 영상으로부터 차량번호를 추출하게 됨으로써 차량번호인식률의 에러를 대폭 낮출 수 있으며, 차량번호와 고화질의 차량영상을 매칭시켜 저장함으로써 차량검색을 매우 용이하게 할 수 있다.

또한 과속차량인 경우에 차량번호와, 속도, 차량영상을 매칭시켜 저장함으로써 검색용이, 민원을 해소시킬 수 있다.

또한 속도산출모듈(17)에서 산출된 차량의 속도는 레이더 정상판정모듈(19)로 전송되고, 레이더 정상판정모듈(19)은 레이더(R)로부터 입력된 차량의 Q 위치에서 속도와 속도산출모듈(17)에서 산출된 속도를 비교하여 기설정된 값 보다 큰 오차가 발생되는 경우 레이더(R)에 이상이 있는 것으로 판정한다.

이와 같이 레이더 정상판정모듈(19)은 레이더(R)로부터 차량의 위치와 카메라(C)에서 촬영된 차량영상의 유무를 비교하고, 레이더(R)로부터 전송되는 차량의 속력과 속도산출모듈(17)에서 검출되는 차량의 속력을 서로 비교하여 이상이 없는 경우에만 정상으로 판정한다.

본 발명에서는 카메라(C)에 의하여 차량의 검출속도와, 속도판정속도를 높이기 위하여 고해상도 영상을 저해상도로 변환하는 과정을 거치고 있으나, 앞으로 영상처리과정이 획기적으로 고도화 된다면 저해상도로 변환하는 과정 없이 직접 처리될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서 갠트리(10)를 향하여 접근하는 차량에 대하여 기술되었으나, 갠트리(10)로부터 멀어져가는 차량에 대하여도 본 발명의 기술은 동일하게 적용된다.

10: 갠트리 11: 제어모듈
13: 영상처리모듈 14: 저해상도 영상처리모듈
15: 영상추출모듈 17: 속도산출모듈
19: 레이더정상판정모듈 R: 레이더
C: 카메라

Claims (5)

1. 레이더(R)에 의하여 차량이 검출될 때 촬영을 개시하는 카메라(C)와, 상기 카메라(C)와 상기 레이더(R)와 데이터를 송수신하며 상기 카메라(C)로 상기 차량을 촬영하도록 제어하는 제어장치로 이루어지는 차량 촬영시스템에 있어서:
   카메라(C)의 촬영영역을 도로에 투영시킬 때 투영영역의 시작점을 b라 하고, 투영영역의 종료점을 d라 정의할 때,
   상기 제어장치는 상기 레이더(R)에 의하여 검출된 차량이 b에 도달할 때 상기 카메라를 구동시켜 촬영을 개시하고, 상기 검출된 차량이 d에 도달할 때 상기 카메라의 구동을 종료하도록 하고, 상기 카메라에 의하여 촬영된 영상들 내에 상기 차량의 영상이 검출되지 않는 경우에 상기 레이더(R)는 비정상인 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 차량 촬영시스템.
2. 도로상을 주행하는 차량의 위치가 P로 검출될 때, P±△L/2의 위치 내에 차량이 존재하여, 신뢰영역이 △L인 레이더(R)와, 상기 차량을 촬영하는 카메라(C)와, 상기 카메라(C)와 상기 레이더(R)와 데이터를 송수신하며 상기 카메라(C)로 상기 차량을 촬영하도록 제어하는 제어장치로 이루어지는 차량 촬영시스템에 있어서:
   카메라(C)의 촬영영역을 도로에 투영시킬 때 투영영역의 시작점을 b라 하고, 투영영역의 종료점을 d라 하고, 상기 카메라(C)가 설치된 도로 상의 위치를 기준위치(0)라 할 때
   상기 제어장치는
   상기 레이더(R)에 의하여 검출된 차량의 위치로부터 △L/2를 뺀 위치가 b에 일치하면 촬영을 시작하도록 카메라를 제어하고, 상기 레이더(R)에 의하여 검출된 차량의 위치로부터 △L/2를 더한 위치가 d에 일치하면 촬영을 종료하도록 카메라를 제어하고, 상기 카메라에 의하여 촬영된 영상들 내에 차량이 존재하지 않으면 상기 레이더(R)는 비정상적인 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 차량 촬영시스템.
3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서, 상기 제어장치는
   상기 카메라로부터 촬영된 영상에 ID를 부여하는 제어모듈;
   상기 ID가 부여된 영상을 임시로 저장하는 영상처리모듈;
   상기 ID가 부여된 영상을 저해상도로 변환하여 저장하는 저해상도 영상처리모듈;
   상기 저해상도 영상처리모듈에 저장된 영상 중에서 상기 차량이 기설정된 위치에 가장 인접한 최선명 영상을 추출하는 영상추출모듈을 포함하며,
   상기 제어모듈은 상기 영상추출모듈에서 추출된 최선명 영상의 ID를 입력받고 상기 최선명 영상의 ID와 일치하는 ID의 고해상도의 영상을 상기 영상처리모듈로부터 검출하여 통신망을 통하여 외부의 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 촬영시스템.
4. 청구항3에 있어서, 상기 영상추출모듈은 상기 차량이 상기 기설정된 위치로부터 두 번째로 근접된 차 선명영상을 더 추출하고, 상기 최 선명영상과 상기 차 선명영상의 내에서 상기 차량의 이동거리를 도로에 투영시켜 실제 이동거리를 산출하고, 상기 최 선명영상과 상기 차 선명영상의 촬상시간 간격으로 나누어 상기 차량의 속도를 산출하는 속도산출모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 촬영시스템.
5. 청구항4에 있어서, 상기 레이더(R)에 의하여 검출되는 상기 기설정된 위치에 대한 상기 차량의 속도와 상기 속도산출모듈에서 산출되는 상기 차량의 속도가 기설정된 범위 내의 오차일 때 상기 레이더(R)가 정상인 것으로 판정하는 레이더 정상판정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 촬영시스템.

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