KR101455748B1 - 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치 - Google Patents

적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 적외선 센서를 이용한 횡단대기구역 내의 보행자를 명확히 식별하여 신호등 제어를 효율적으로 운용할 수 있는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치를 개시한다.
본 발명에 따른 감지장치는, 하부가 개방된 소정 형상의 하우징의 내부로 수용되어, 적외선 센서에 의한 보행자 감지를 수행하기 위한 감지모듈이 설치되며, 상기 하우징의 상부로 설치대가 마련되고; 상기 감지모듈은 횡단대기 구역을 제1영역 감지구역, 제2영역 감지구역을 포함하여, 상기 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역을 중첩시킨 중앙감지구역으로 구분하도록 제1센서 및 제2센서가 장착된 제1 절곡면과, 제3센서 및 제4센서가 장착된 제2 절곡면과, 중앙센서가 장착된 중앙 절곡면을 보유하며; 상기 중앙센서는 상기 중앙감지구역을 감시함에 있어 상기 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역에서 검출된 적외선 신호의 에러를 보완하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 카메라를 이용하지 않고 적외선 센서만을 활용하여 보행자 식별이 가능함에 따라, 시스템 개발 환경의 호전적 평가를 유도하고 시스템의 신뢰성을 기반으로 한 설비단가의 격감을 실현할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치{INSTALLATION FOR RECOGNITION PEDESTRIAN USING AN INFRARED RAYS SENSOR}
본 발명은 보행자 감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적외선 센서를 이용하여 건널목 또는 횡단보도 대기자의 보행 진위를 명확하게 판단하여 신호등 시스템의 효율적 운용을 제어할 수 있는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치에 관한 것이다.
본 출원인은 2007년 07월 19일자로 등록된 대한민국 등록특허 제10-074258호 발명의 명칭 '적외선 센서를 이용한 보행자 감지기 모듈 및 그 제어방법'을 제시한바 있다. 본 등록 특허에서 두 개 군으로 이루어진 적외선 센서로부터 두 개의 감지영역을 형성하여 보행자의 이동궤적을 산출함으로써 신호등의 지연 제어를 수행하고, 두 개의 감지영역이 교차하는 공동영역을 통해 보행자의 대시간을 분석하여 신호등의 시그널 생성 제어를 생성하였다.
그러나, 전술된 등록특허는 횡단보도의 보행자에 대한 대기 상황을 판단하기 위한 기술적 제안이 이루어졌으나, 보행자에 대한 대상체의 명확한 분석 예컨대, 반려동물인지, 횡단보도 앞을 지나가는 보행자인지, 자전거 운전자인지, 도로상의 운행 차량인지 등에 대한 분석이 명확하지 않아 시스템 오류의 원인이 되고 있다.
즉, 도 1에서 인지하는 바와 같이 종래 보행자 감지 방법은 센서 영역의 출력에 따라 패턴을 a, b, c, d로 구분한 후, 보행자가 c 패턴에 있는지 판단하는 단계(S301)와, 상기 c 패턴에 있는 경우에 횡단보도 대기선에서 음성멘트가 출력되는 단계(S302)와; 상기 보행자가 c 패턴에 있는 경우에 일정시간 동안 연속하여 보행자를 감시하는 디텍터 타이머를 구동하는 단계(S303)와, 상기 S303단계와 S314단계에서 보행자 감지시간보다 보행자 감지 설정시간이 적은 경우에 디텍터 타이머가 구동하는 과정에서 보행자의 이동여부를 a, b, c, d 패턴 중 어느 패턴에 해당하는지 판단하는 단계(S304)와, 상기 S304에서 b, d 패턴인 경우에 다시 b, d 패턴중 어느 패턴에 해당하는지 판단하는 단계(S305)와, 상기 S305에서 b 패턴인 경우에 b 타이머 구동 시간을 측정하는 단계(S306)와, 상기 b 타이머 구동 시간과, b 패턴 유지 설정시간을 비교하는 단계(S307)와, 상기 b 타이머 구동 시간이 b 패턴 유지 설정시간보다 작은 경우에 d 타이머를 리셋하는 단계(S308)와, 상기 S305에서 d 패턴인 경우에 d 타이머 구동 시간을 측정하는 단계(S309)와, 상기 d 패턴 유지시간과, d 패턴 유지 설정 시간을 비교하는 단계(S310)와, 상기 d 패턴 유지시간이 d 패턴 유지 설정시간보다 작은 경우에 b 타이머를 리셋하는 단계(S311)와, 상기 b 타이머 구동 시간이 b 패턴 유지 설정시간보다 큰 경우 및 d 패턴 유지시간이 d 패턴 유지 설정시간보다 큰 경우에 모든 타이머를 리셋하는 단계(S312)와, 상기 S305에서 a, c 패턴인 경우에 b, d 타이머를 리셋하는 단계(S313)와, 상기 S308단계, S311단계, S312단계 이후에 보행자 감지시간과 보행자 감지 설정시간을 비교하는 단계(S314)와, 상기 보행자 감지시간이 보행자 감지 설정시간보다 큰 경우에 최종 횡단보행자 존재를 신호등 제어기에 전송하는 단계(S315)와, 상기 신호등 제어기에서 횡단보도 횡단에 필요한 음성멘트가 출력되는 단계(S316)와, 상기 S316단계 이후에 모든 타이머를 리셋하는 단계(S317)와, 상기 S317단계 이후에 다음동작 대기시간을 수행하는 단계(S318)로 이루어지고 있다.
따라서, 적외선 센서로부터 검출되는 적외선 신호의 검출 패턴에 기반하여 보행자의 행적을 예측하는 것으로서, 제1 감지영역과 제2 감지영역을 포함하여 두 영역의 교차지점인 공통영역을 형성한 후, 각 영역에서의 적외선 검출과 미 검출상태를 판단한다. 그리고, 판단기준으로서 각 감지영역에서의 적외선 검출 및 미검출 상태에 따른 4가지 경우의 수를 토대로 횡단보도 보행자의 존재 여부를 판단하는 것이다.
그러나, 해당 위치에서 반려동물이 존재하는 경우 사람과의 식별이 어려우며, 더욱이 해당 위치에서 속도가 빠른 물체에 대해서는 판단 기준이 마련되지 않아 프로그램 운영의 에러가 발생한다. 이러한 문제는 시스템의 신뢰성을 저하시킬 뿐만 아니라, 사용자의 불편 또는 위험성을 야기하는 근본적인 문제점으로 대두되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-074258호, 등록일자 2007년 07월 19일자, 발명의 명칭 '적외선 센서를 이용한 보행자 감지기 모듈 및 그 제어방법'
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 카메라를 이용하지 않고 적외선 센서만을 활용하여 보행자 식별이 가능함에 따라, 시스템 개발 환경의 호전적 평가를 유도하고 시스템의 신뢰성을 기반으로 한 설비단가의 격감을 실현할 수 있는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 건널목 횡단을 위해 신호 대기 구역인 횡단대기 구역을 제1영역 감지구역, 제2영역 감지구역을 포함하여 제1영역 및 제2영역 감지구역 사이에 설정되는 중앙 감지구역으로서 세 개의 섹터로 분리한 후, 각 섹터 내의 보행자의 위치 변화를 검출하고 위치 변화 패턴에 따라 보행자 중 횡단대기자를 추출함으로써, 신호등 제어의 효율성을 높일 수 있는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 보행자와 반려동물 및 자전차 운행자를 식별함과 동시에, 차도 상의 운행 차량에 대한 검출신호의 원천적 차단을 수행함으로써, 횡단대기자를 명확하게 식별할 수 있는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치는, 다수 개의 적외선 센서를 이용하여 횡단대기구역 내의 보행자를 감지하기 위한 장치에 있어서, 하부가 개방된 소정 형상의 하우징의 내부로 수용되어, 적외선 센서에 의한 보행자 감지를 수행하기 위한 감지모듈이 설치되며, 상기 하우징의 상부로 설치대가 마련되고; 상기 감지모듈은 횡단대기 구역을 제1영역 감지구역, 제2영역 감지구역을 포함하여, 상기 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역을 중첩시킨 중앙감지구역으로 구분하도록 제1센서 및 제2센서가 장착된 제1 절곡면과, 제3센서 및 제4센서가 장착된 제2 절곡면과, 중앙센서가 장착된 중앙 절곡면을 보유하며; 상기 중앙센서는 상기 중앙감지구역을 감시함에 있어 상기 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역에서 검출된 적외선 신호의 에러를 보완하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 제1센서 및 제2센서에서 출력되는 신호는 회로적으로 OR GATE 논리를 적용하여 신호처리가 수행하여, 상기 제1영역 감지구역 내의 보행자를 감시하고; 상기 제3센서 및 제4센서에서 출력되는 신호는 회로적으로 OR GATE 논리를 적용하여 신호처리가 수행하여, 상기 제2영역 감지구역 내의 보행자를 감시하며; 상기 제1영역 감지구역의 감시결과 신호와, 상기 제2영역 감지구역 내의 감시결과 신호와, 상기 중앙 감지영역 내의 감시결과 신호를 디멀티플렉싱(DEMUX)하여 8 가지의 보행자 감시 패턴을 형성하고; 상기 8 가지의 보행자 감시 패턴 중, 상기 중앙 감지영역 내의 감시결과에 기초하여 4 가지의 패턴 오류를 추출함으로써, 적외선 센서의 에러상태를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 감지모듈의 일 측면에는, 도로상으로 유동하는 차량에 대한 적외선 신호를 사전에 차단하기 위한 차단막이 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 횡단대기구역의 제1 감지구역 및 제2 감지구역은 상기 제1센서 및 제2센서와, 제3센서 및 제4센서에 의해 해당 구역을 20개 내지 40개의 픽셀(Pixel)로 구획 감시하며, 설정된 크기의 상기 픽셀 내에 위치한 사람, 동물에 대한 적외선 검출 면적을 데이터베이스화한 후, 이를 근거로 보행자가 사람인지 동물인지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 설정된 프레임 단위로 보행자에 대한 적외선 신호를 검출하여, 보행자의 이동속도를 산출함으로써, 횡단대기구역 내의 보행자인지 또는 이동수단을 이용하는 탑승자인지를 판별하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제시하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치는, 카메라를 이용하지 않고 적외선 센서만을 활용하여 보행자 식별이 가능함에 따라, 시스템 개발 환경의 호전적 평가를 유도하고 시스템의 신뢰성을 기반으로 한 설비단가의 격감을 실현할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 보행자와 반려동물 및 자전차 운행자를 식별함과 동시에, 차도 상의 운행 차량에 대한 검출신호의 원천적 차단을 수행함으로써, 횡단대기자를 명확하게 식별하여 시스템 운용의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래 적외선 센서를 이용한 보행자 감지모듈의 주요 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 2는 본 발명에 따른 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 보행자 검출 신호의 신뢰성 확보를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 보행자 검출의 신뢰성 확보를 위한 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에서 제시하는 보행자 인식장치는 보행자 신호등이 설치된 횡단보도 또는 건널목의 횡단 대기구역을 감시하고, 해당 구역에서의 보행자 행동 궤적을 추적함으로써, 횡단대기 구역 내에서의 보행자 대기 상태인지를 판단한다. 이를 위해, 횡단대기 구역을 세 개의 섹터로 분리하여, 제1영역 감지구역과 제2영역 감지구역으로 구분하고 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역 사이로 중앙감지 구역을 형성한 후, 각 구역을 적외선 센서로 보행자를 감지한다. 그리고, 이러한 보행자의 움직임 즉, 궤적을 측정하고 궤적의 패턴에 따라 신호 대기자의 존재 여부를 판단하는 것이다.
한편, 본 발명에서는 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역을 감시하기 위한 적외선 센서는 각각으로 두 개가 사용되며, 이는 선등록 출원에서 언급한 바와 같이 움직임이 작은 보행자를 검출하기 위한 것으로, 두 센서로부터 검출된 신호의 위치 좌표(X축으로 10°, Y축으로 10°)를 변경하여 미동 상태의 물체를 인지토록 하고 있다.
본 발명에서 또한 상기 제1영역 감지부 및 제2영역 감지부는 각각으로 두 개의 적외선 센서를 이용하여 해당 구역에서의 미동 물체를 인지토록 한다. 그러나, 본 실시 예에서는 제1영역 감지부 및 제2영역 감지부 이외에, 두 지역의 중앙 위치에서 별도의 중앙감지 구역을 인지하기 위한 중앙센서를 장착한다. 이러한 중앙센서는 횡단대기 구역으로 진입한 보행자를 용이하게 판단하기 위함이다. 예컨대, 제1영역 감지구역 또는 제2영역 감지구역에 존재하는 보행자가 중앙감지 구역으로 이동하는 경우, 이를 용이하게 판단할 수 있게 되는 것이다.
그러면, 전술된 보행자 감지장치를 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도시한 바와 같이, 보행자 감지장치(200)는 하부가 개방된 소정 형상의 하우징(230)의 내부로 수용되어, 적외선 센서에 의한 보행자 감지를 수행하기 위한 감지모듈(210)이 설치되며, 상기 하우징(230)의 상부에는 보행자 감지장치(200)의 고정 설치를 위한 설치대(241)가 마련되고, 보행자의 감지결과를 전기적 신호로 전송하기 위한 신호선(243)이 구비된다.
상기 감지모듈(210)은 횡단대기 구역을 연속하는 두 개의 섹터와 중첩된 하나의 섹터로 구분하여 각 섹터를 감시하도록 제1 절곡면(251), 제2 절곡면(253) 및 중앙 절곡면(255)을 보유하며, 상기 제1 절곡면(251) 및 제2 절곡면(253)은 중앙 절곡면(255)을 중심으로 동일한 각도로 절곡된다.
상기 제1 절곡면(251)은 제1센서(221), 제2센서(223)를 통해 제1영역 감지구역을 감시하고, 제2 절곡면(253)은 제3센서(225), 제4센서(227)가 장착되어 제2영역 감지구역을 감시하며, 상기 중앙 절곡면(255)은 제1영역 및 제2영역에 대한 중첩지역을 중앙센서(217)를 통해 감시한다.
미설명된 차단막 설치나사(231)는 감지모듈(210)의 측면에 마련되며, 도로상으로 유동하는 차량에 대한 적외선 신호를 사전에 차단하기 위한 차단막 설치 수단이다.
상기 차단막은 도로상의 차량 운행에 의한 적외선 신호를 차단하기 위한 것으로, 보행자 감지장치(200)의 설치 환경에 따라 도로의 형태가 가변적임을 감안할 때, 적외선 차단과 더불어 플렉시블 재질의 패널이 바람직하다. 본 발명에서 상기 차단막은 알루미늄 재질의 패널 상으로 고무 분말을 코팅하는 것이다.
즉, 50㎛ 내지 100㎛의 미세 분말 고무에 가소제를 섞어서 유체 혼합물을 생성한 후, 상기 알루미늄 패널 상으로 분체 도포하고 챔버 내에서 180℃로 짧은 시간 예컨대 3분 내지 5분 동안 유지한다. 그리고, 상온으로 온도를 낮춰 알루미늄 패널 상으로 코팅을 수행한다. 이는 통상의 금속재질 상으로 고무코팅을 할 경우 금속재질과 고무재질 간의 이격이 발생하여 고무도포가 이탈하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 고무분말을 액체 형태로 가공하여 분체 도포한 후, 금속패널과 액체 고무 간의 접합력을 높이기 위해 고온으로 가열하는 것이다. 필요에 따라, 알루미늄 패널과 고무도포 간의 접착력을 강화시키기 위해 프라이마(Primer) 공정 즉, 알루미뉼 패널 상으로 폐놀(phenol) 수지계의 도료를 칠해서 전처리하여 상기 공정을 수행할 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 보행자 감지장치(200)를 나타낸 분해 사시도이다. 도시한 바와 같이, 하우징(230)의 개방면으로 설치되는 감지모듈(210)의 일 측면으로 차단막(310)이 결합되는 구조이다. 상기 차단막(310)은 외력에 의해 패널의 형상을 변형할 수 있는 플렉시블한 알루미늄 재질로 이루어지고, 차단막(310)의 일단에는 상기 차단막 설치나사(231)와 체결되기 위한 설치홈(311)을 마련한다.
이와 같이, 상기 차단막(310)이 차단막 설치나사(231)에 의해 감지모듈(210)과 체결된 후, 상기 감지모듈(210)은 하우징(230)의 내측면으로 고정 설치된다. 그리고, 상기 설치대(241)와 하우징(230)은 회동 가능한 구조를 가짐에 따라, 하우징(230)의 회동 각도에 의해 상기 제1센서(221) 내지 제4센서(227) 및 중앙센서(217)로부터 횡단대기 구역을 주시하도록 설정할 수 있으며, 상기 차단막(310)을 굴곡시켜 상기 각 센서가 주시하는 구역 내에서 차도 구역을 차단하는 것이다.
이는 차량의 발열로 인하여 적외선이 방출되어 상기 각 센서로부터 검출되는 신호를 사전에 차단하기 위함이다. 본 발명에서 적용하는 적외선 센서는 카메라와 달리 물체의 형상을 감지하는 것이 아니라, 물체의 발열로 인한 적외선을 검출하고 이러한 물체의 이동궤적을 기반으로 보행자를 추출하는 것이다. 따라서, 차도 상의 차량 운행 시 발생하는 적외선은 본 발명의 알고리즘을 수행하기 위한 최대 오류로 지적되기 때문에, 상기 차단막(310)을 이용하여 차도에서 검출되는 적외선을 차단하는 것이다.
더욱이, 차단막(310)의 고무 코팅은 견고한 코팅과 더불어, 알루미늄 패널과 고무 코팅 간의 접착력이 매우 중요하다. 즉, 계절의 변화와 주변 환경의 변화로부터 코팅이 훼손되는 경우, 주변 환경으로부터 발생하는 적외선이 훼손된 코팅부위로부터 반사되어 임의 센서로 입력되기 때문이다.
한편, 본 발명에서는 차도에서 운행하는 차량을 차단막(310)을 통한 물리적 필터링 수행하고 있으나, 인도를 통해 유동상태의 자전거, 오토바이에 대한 검출 수단은 프로그램화된 알고리즘에 기반하여 추출한다.
먼저, 본 발명에서 제시하는 횡단대기 구역은 제1 감지구역 및 제2 감지구역으로 구분하며, 각 감지구역은 각각의 센서 즉, 제1센서(221) 및 제2센서(223)와, 제3센서(225) 및 제4센서(227)에 의해 해당 구역을 20개 내지 40개의 픽셀(Pixel)로 구획 감시한다. 상기 픽셀에 의한 구획 개 수는 적외선 센서의 소자에 따른 것으로, 소자 개발에 따라 픽셀의 개 수는 지속적으로 증가할 수 있으며 이로부터 분석 효율이 높아질 것은 자명할 것이다.
한편, 상기 중앙센서(217)는 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역에 대한 중첩 구역을 중복하여 감시하는 것으로, 횡단대기 구역의 대기자 검출에 신뢰성을 확보하기 위함이다. 여기서, 상기 중앙센서(217)를 이용한 횡단대기 구역의 대기자 감시 알고리즘을 첨부된 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 제1영역 감지영역은 제1센서(221) 및 제2센서(223)에 의해 검출되고, 제2영역구역 감지영역은 제3센서(225) 및 제4센서(227)에 의해 검출된다. 본 출원인에 의해 기 출원된 문헌에서 언급한 바와 같이, 상기 제1센서(221) 및 제2센서(223)는 좌표의 이동을 통해 제1영역 감지영역을 감시하는 것으로, 미동 물체에 대한 감지 효율을 높이기 위함이다. 동일한 방법으로 상기 제3센서(225) 및 제4센서(227) 또한 제2영역 감지영역을 감시함에 있어 좌표 이동을 통해 미동 물체가 검출되도록 한다.
한편, 본 발명에서는 제1영역 감지영역과 제2영역 감지영역의 중첩 지역인 중앙감지 영역을 상기 중앙센서(217)에 의해 별도로 감시토록 하고 있으며, 이는 횡단대기 구역에서의 신호 오류를 방지하기 위함이다. 이를 위해 제1영역 감지구역에서 발생하는 적외선 신호와, 제2영역 감지구역에서 발생하는 적외선 신호 및 중앙 감지구역에서 발생하는 적외선 신호를 디멀티플렉싱(DEMUX)한 후, 신호의 변화를 기반으로 한 보행자 궤적을 추출한다.
이에 앞서, 상기 제1영역 감지구역을 검출하는 제1센서(221) 및 제2센서(223)는 어느 하나의 센서로부터 검출된 신호가 존재할 경우 보행자 감시 단계로 판단한다. 상기 보행자 감시 단계는 감시를 시작하는 프로세스로서, 현재 횡단을 위한 보행자인지 또는 해당 지역을 지나치는 보행자인지를 판단하지는 않는다.
따라서, 제1센서(221) 및 제2센서(223)에서 출력되는 신호는 회로적으로 OR GATE 논리를 적용하여 신호처리가 이루어진다. 상기 제3센서(225) 및 제4센서(227) 또한 동일한 방법으로 OR GATE 논리를 적용하여 신호처리가 이루어진다. 그리고, 중앙 감지영역은 상기 중앙센서(217)에 의해 보행자의 움직임을 검출하는데, 상기 중앙센서(217)의 검출 신호는 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역에서 동일하게 검출되는 신호이다. 결국, 상기 중앙센서(217)는 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역의 중첩 지역에 대한 검출 신호를 재확인하기 위한 수단으로 상정된다.
이와 같이 제1영역 감지구역, 제2영역 감지구역 및 중앙 감지구역의 출력 신호는 디멀티플렉서(401:DEMUX)의 입력단으로 인가되며, 디멀티플렉서(401)의 출력단은 8개의 신호를 출력한다. 각각의 신호는 본 발명에서 보행자 의도를 파악하기 위한 패턴으로 정의된다.
예컨대, 제1영역 감지구역, 제2영역 감지구역 및 중앙 감지구역에서 보행자 신호가 검출되지 않으면, 상기 디멀티플렉서(401)는 'N' 을 출력하고, 제1영역 감지구역에서만 보행자가 검출될 경우, 'A'를 출력한다. 그리고, 제1영역 감지구역, 제2영역 감지구역 및 중앙 감지구역에서 모두 보행자가 검출되지 않는 경우 'G'를 출력한다.
이를 도표로 설명하면 다음과 같다.
c b a DEMUX
0 0 1 A
0 1 0 B
0 1 1 C error
1 0 0 D error
1 0 1 E error
1 1 0 F error
1 1 1 G
0 0 0 N
도시한 바와 같이, 총 8가지의 패턴이 생성되고 이 중에는 4가지의 에러 패턴을 포함한다. 에러 패턴은 횡단보행을 위한 대기자를 검출함에 있어 신호처리에 매우 중요한 신뢰성을 보장한다. 즉, 상기 중앙 감지구역에서 검출되는 신호 c는 제1영역 감지구역과 제2영역 감지구역에서 상호 중첩되는 구역을 의미하는 것으로, 상기 신호 c가 검출될 경우에는 당연히 신호 b 및 신호 a가 검출되어야 한다.
결국, 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역 내에서 적외선 센서에 의해 검출된 신호의 결과 중 중첩 지역에 해당하는 구역 내의 보행자 검출신호는 상기 중앙감지구역에서 동일하게 검출되어야 하며, 이러한 상황을 벗어나는 경우 센서 오류로 판정하여 시스템 보완이 이루어지도록 한다.
한편, 정상적인 패턴은 총 4가지 경우이며, 제1영역 감지구역에서 검출된 보행자가 다음 프레임에서 사라지는 A 패턴과, 제2영역 감지구역에서 검출된 보행자가 다음 프레임에서 사라지는 B 패턴과, 제1영역 감지구역과 제2영역 감지구역에서 검출된 보행자가 중첩 영역인 중앙감지구역으로 이동한 G 패턴과, 제1영역 감지구역, 제2영역 감지구역 및 중앙감지구역에서 보행자가 검출되지 않는 N 패턴으로 구성된다.
상기 프레임이라 함은 적외선 센서에 의해 일정 시간(예컨대, 500msec) 단위로 검출된 적외선 영상 데이터를 의미하는 것으로, 보행자 검출 신호가 비선형적으로 이루어진다. 즉, 현재 시각(T)에서 검출된 적외선 검출신호와, 전(前) 상태(T-500msec)에서 검출된 적외선 검출신호를 비교하여 패턴을 형성하는 것으로, 상기 디멀티플렉서의 입력 신호는 현재 프레임과 전 프레임에서 검출된 신호를 동일 시각에서 수신됨으로 상정한다. 따라서, 이러한 비선형적 검출 패턴에 의해 보행자의 의도를 분석한다.
전술한 바와 같이, A 패턴인 경우에는 제1영역 감지구역으로 보행자가 진입한 후 정지상태를 유지하거나, 해당 지역을 지나치는 것으로 정의되고, B 패턴인 경우는 제2영역 감지구역으로 보행자가 진입한 후 정지상태를 유지하거나 해당 지역을 지나치는 것으로 정의되며, G 패턴인 경우에는 제1영역 감지구역 또는(및) 제2영역 감지구역에서 보행자가 검출된 후 중앙 감지구역으로 이동한 상태로 정의된다.
따라서, 상기 G 패턴은 횡단대기 구역에서 보행자가 신호 대기를 하고 있음으로 판단하며, 이러한 판단 결과 기 프로그램화된 신호등 제어를 수행한다. 신호등 제어는 경찰청 신호기 표준지침에 따라 동작하며, 별도의 음성 안내를 출력하여 보행자의 안정성을 유도할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에서 제시하는 적외선 센서는 전술한 바와 같이, 횡단대기 구역을 다수 개의 픽셀로 구획하여 보행자의 궤적을 파악한다. 여기서, 임의 픽셀에 위치한 보행자를 판단함에 있어, 해당 픽셀 내에 적외선 검출 면적을 판단할 수 있다. 즉, 설정된 크기의 픽셀 내에 위치한 사람, 동물 등에 대한 적외선 검출 면적을 데이터베이스화한 후, 이를 근거로 보행자가 사람인지 동물인지를 판단한다.
보행자를 판단하는 것은 불필요한 신호등 제어를 차단하기 위한 것이나, 제어 프로그램에 따라 횡단 대기 중인 애완견에 대한 신호등의 신호 전환은 가능할 것이다.
또한, 본 발명에서는 설정된 프레임 단위로 보행자 신호를 검출함에 따라 검출 대상물에 대한 이동 속도를 산출하게 된다. 여기서, 이동 속도는 프레임 간격 예컨대 500msec 동안에 주시하는 물체의 이동을 속도로 환산하는 것으로, 이로부터 통상의 보행자 보행 속도인지, 자전거 속도인지 또는 애완 동물의 이동속도인지를 판단한다.
도 5는 본 발명에 따른 보행자 판별을 위한 제어장치를 설명하기 위한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 기 설정된 픽셀의 크기를 기준으로 인체의 형상정보가 등록저장되는 인체형상정보 데이터베이스(505)와, 상기 픽셀의 크기를 기준으로 인체의 크기정보가 등록저장되는 인체크기정보 데이터베이스(507)와, 상기 픽셀의 크기 및 설정된 프레임 시간 정보를 기준으로 보행자의 보행속도정보가 등록저장되는 보행속도정보 데이터베이스(509)와, 감시 대상물을 촬상한 적외선 센서의 검출신호를 수신하고, 상기 인체형상정보 데이터베이스(505) 및 인체크기정보 데이터베이스(507)로부터 추출된 인체정보를 기반으로 현재 촬상된 감시 대상물이 보행자인지를 판단하고, 상기 보행속도정보 데이터베이스(509)로부터 보행자의 평균 이동속도 정보를 추출한 후, 상기 감시 대상물의 유동 속도가 보행자 속도인지를 판단하며, 상기 감시 대상물이 보행자이고 유동 속도가 보행자의 평균 속도일 경우, 횡단대기구역 내의 신호 대기자를 판별하는 보행자 감지 알고리즘(503)을 인에이블 시키는 제어장치(501)를 포함한다.
상기 보행자 감지 알고리즘(503)은 전술된 보행자 판별을 위한 것으로, 모듈화된 프로그램으로 상기 제어장치(501)에 탑재된 구조를 갖는다. 따라서, 상기 보행자 감지 알고리즘(503)은 제어장치(501)의 최종 판단에 기반하여, 신호등 제어가 이루어진다.
상기 인체형상정보 데이터베이스(505)로 등록되는 정보는 횡단대기구역으로 진입하거나 대기하고 있는 보행자를 적외선 센서로 검출한 적외선 영상의 형태를 의미한다. 이러한 적외선 영상의 형태는 인체를 사선 방향으로 적외선 촬상한 것으로서 평균화된 인체형상을 추출하기 위한 수단이다.
사선방향으로 촬상된 인체형상은 애완동물과 식별이 용이하지 않을 수 있으나, 상기 인체크기정보 데이터베이스(507)에 등록된 보행자의 검출신호 크기를 토대로 애완동물과 명확히 식별할 수 있게 된다. 상기 제어장치(501)는 이와 같이 인체형상 및 인체크기 정보를 기반으로 횡단대기구역 내에 존재하는 감시 대상물이 사람인지 동물인지를 명확하게 식별하게 된다.
또한, 상기 제어장치(501)는 감시 대상물의 이동 속도를 판별하는데, 상기 보행속도정보 데이터베이스(509)로부터 제공되는 평균 이동속도 정보를 토대로 보행자인지 또는 자전거, 오토바이 등에 탑승한 보행자인지를 판단한다. 물론, 보행자의 평균 보행속도는 별도의 데이터베이스화를 하지 않고 수치화된 정보로 제공되어, 해당 수치를 기반으로 보행자의 이동상태를 판단할 수 있을 것이다.
그러나, 평균 보행자의 보행속도 데이터를 기반으로 보행자를 판단할 경우, 보행 장애를 갖는 보행자가 누락될 수 있기 때문에, 다수 상황에 대한 보행속도 판단이 필요하게 된다. 예컨대, 일반 보행자 속도를 1.5Km/h 내지 3Km/h 대역으로 정의될 경우, 휠체어로 이동하는 보행자는 보행자로 인지될 수 없게 된다. 따라서, 휠체어로 이동하는 보행자의 속도 대역, 전동 휠체어로 이동하는 보행자의 속도 대역, 목발로 이동하는 보행자의 속도 대역 등 각 상황에 따른 보행 속도정보가 데이터베이스화 되어야 하는 것이다.
이와 같이 상기 제어장치(501)는 현재 검출된 보행자의 속도와 상기 보행속도정보 데이터베이스(509)로부터 추출된 보행자의 속도를 비교하여 보행자인지, 자전거 탑승자인지, 오토바이 탑승자인지를 판단한다. 이러한 판단 결과는 상기 보행자 감지 알고리즘(503)의 구동 여부를 결정한다.
200 : 보행자 감지장치 210 : 감지모듈
217 : 중앙센서 221 : 제1 센서
223 : 제2 센서 225 : 제3 센서
227 : 제4 센서 230 : 하우징
231 : 차단막 설치나사 241 : 설치대
243 : 신호선 251 : 제1 절곡면
253 : 제2 절곡면 255 : 중앙 절곡면
310 : 차단막 311 : 설치홈
401 : 디멀티플렉서 501 : 제어장치
503 : 보행자 감지 알고리즘
505 ~ 509 : 데이터베이스

Claims (10)

  1. 다수 개의 적외선 센서를 이용하여 횡단대기구역 내의 보행자를 인식하기 위한 장치에 있어서,
    하부가 개방된 소정 형상의 하우징(230)의 내부로 수용되어, 적외선 센서에 의한 보행자 감지를 수행하기 위한 감지모듈(210)이 설치되며, 상기 하우징(230)의 상부로 설치대(241)가 마련되고;
    상기 감지모듈(210)은 횡단대기 구역을 제1영역 감지구역, 제2영역 감지구역을 포함하여, 상기 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역을 중첩시킨 중앙감지구역으로 구분하도록 제1센서(221) 및 제2센서(223)가 장착된 제1 절곡면(251)과, 제3센서(225) 및 제4센서(227)가 장착된 제2 절곡면(253)과, 중앙센서(217)가 장착된 중앙 절곡면(255)을 보유하며;
    상기 중앙센서(217)는 상기 중앙감지구역을 감시함에 있어 상기 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역에서 검출된 적외선 신호의 에러를 보완하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1센서(221) 및 제2센서(223)에서 출력되는 신호는 회로적으로 OR GATE 논리를 적용하여 신호처리를 수행하여, 상기 제1영역 감지구역 내의 보행자를 감시하고;
    상기 제3센서(225) 및 제4센서(227)에서 출력되는 신호는 회로적으로 OR GATE 논리를 적용하여 신호처리를 수행하여, 상기 제2영역 감지구역 내의 보행자를 감시하며;
    상기 제1영역 감지구역의 감시결과 신호와, 상기 제2영역 감지구역 내의 감시결과 신호와, 상기 중앙 감지영역 내의 감시결과 신호를 디멀티플렉싱(DEMUX)하여 8 가지의 보행자 감시 패턴을 형성하고;
    상기 8 가지의 보행자 감시 패턴 중, 상기 중앙 감지영역 내의 감시결과에 기초하여 4 가지의 패턴 오류를 추출함으로써, 적외선 센서의 에러상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징(230)은 상기 설치대(241)를 중심으로 회동하여 횡단대기구역을 감시하기 위한 각도 설정이 가능한 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지모듈(210)의 일 측면에는 도로상으로 유동하는 차량에 대한 적외선 신호를 사전에 차단하기 위한 차단막(310)이 장착되는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 차단막(310)은 알루미늄 패널 상으로 고무 분말이 코팅되며;
    상기 코팅은 50㎛ 내지 100㎛의 미세 분말 고무에 가소제를 섞어서 유체 혼합물을 생성하고, 상기 유체 혼합물을 상기 알루미늄 패널 상으로 분체 도포하여 챔버 내에서 180℃로 3분 내지 5분 동안 유지한 후, 상온으로 온도를 낮춰 알루미늄 패널 상으로 코팅을 수행하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 횡단대기구역의 제1영역 감지구역 및 제2영역 감지구역은 상기 제1센서(221) 및 제2센서(223)와, 제3센서(225) 및 제4센서(227)에 의해 해당 구역을 20개 내지 40개의 픽셀(Pixel)로 구획 감시하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    설정된 크기의 상기 픽셀 내에 위치한 사람, 동물에 대한 적외선 검출 면적을 데이터베이스화한 후, 이를 근거로 보행자가 사람인지 동물인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    설정된 프레임 단위로 보행자에 대한 적외선 신호를 검출하여, 보행자의 이동속도를 산출함으로써, 횡단대기구역 내의 보행자인지 또는 이동수단을 이용하는 탑승자인지를 판별하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프레임 간격은 500msec인 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치.
  10. 제 1 항, 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감지모듈(210)은 기 설정된 픽셀의 크기를 기준으로 인체의 형상정보가 등록저장되는 인체형상정보 데이터베이스(505)와, 상기 픽셀의 크기를 기준으로 인체의 크기정보가 등록저장되는 인체크기정보 데이터베이스(507)와, 상기 픽셀의 크기 및 설정된 프레임 시간 정보를 기준으로 보행자의 보행속도정보가 등록저장되는 보행속도정보 데이터베이스(509)와, 감시 대상물을 촬상한 적외선 센서의 검출신호를 수신하고, 상기 인체형상정보 데이터베이스(505) 및 인체크기정보 데이터베이스(507)로부터 추출된 인체정보를 기반으로 현재 촬상된 감시 대상물이 보행자인지를 판단하고, 상기 보행속도정보 데이터베이스(509)로부터 보행자의 평균 이동속도 정보를 추출한 후, 상기 감시 대상물의 유동 속도가 보행자 속도인지를 판단하며, 상기 감시 대상물이 보행자이고 유동 속도가 보행자의 평균 속도일 경우, 횡단대기구역 내의 신호 대기자를 판별하는 보행자 감지 알고리즘(503)을 인에이블 시키는 제어장치(501)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서를 이용한 보행자 인식장치.

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