KR101606476B1 - Apparatus and method for recognition signal light using multiple exposure image of camera - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 자동 인식 장치는 차량의 전방을 촬영하는 촬영부, 촬영부의 노출 시간을 조절하고 노출 시간에 따라 상기 촬영부를 통해 연속적으로 촬영한 다중 노출 영상을 캡쳐하는 다중 노출 영상 캡쳐부, 상기 다중 노출 영상 캡쳐부를 통해 획득한 다중 노출 영상에 대하여 색상 분포를 분석하여 신호등의 색을 검출하는 신호등 색 검출부, 및 상기 신호등 색 검출부를 통해 검출한 신호등의 색, 크기, 영상 내의 위치를 바탕으로 신호등의 경계 영역을 설정하고 상기 신호등의 경계 영역을 바탕으로 신호등의 존재 여부 또는 상태를 구별하는 신호등 상태 분류부를 포함한다. The apparatus for automatically recognizing a traffic light according to an embodiment of the present invention includes a photographing unit for photographing the front of a vehicle, a multiple exposure image capturing unit for capturing multiple exposure images continuously photographed through the photographing unit according to the exposure time, A color of the signal light detected by the color of the signal light detected by the color of the signal light, a position of the image in the image, And a traffic light state classifying unit for classifying the presence or state of the traffic light based on the boundary region of the traffic lights.

Description

카메라의 다중 노출 영상을 이용한 신호등 자동 인식 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECOGNITION SIGNAL LIGHT USING MULTIPLE EXPOSURE IMAGE OF CAMERA}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR RECOGNITION SIGNAL LIGHT USING MULTIPLE EXPOSURE IMAGE OF CAMERA [0002]

본 발명은 카메라의 노출 시간을 다르게 설정하여 연속 촬영한 다중 노출 영상을 이용하여 신호등을 자동 인식하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for automatically recognizing a traffic light using multiple exposure images continuously shot with different exposure times of a camera.

일반적으로 카메라 영상을 이용한 신호등 인식은 검출 및 분류 두 과정을 거쳐 수행된다. Generally, the recognition of the traffic lights using camera images is performed through two processes of detection and classification.

검출 과정은 컬러 정보를 이용하여 적색, 황색, 녹색 등 신호등의 색을 인식한다. 이때, 컬러를 인식하기 위해서 특정 컬러 공간(Color Space)에 검출하고자 컬러 범위(Color Range)를 설정하고, 입력된 영상의 컬러 정보가 앞서 설정한 컬러 범위 내에 존재하는지 여부를 판단하게 된다. 따라서 신호등의 적색, 황색, 녹색을 각각 검출하기 위해서는 서로 다른 컬러 범위를 설정해야 한다. 그런데, 보통 카메라 영상은 RGB 컬러 공간에서 표현되는데 RGB 컬러 공간은 다양한 조명 조건에 비선형적인 변화를 보이기 때문에 컬러 검출에는 용이하지 않다. The detection process recognizes the colors of the traffic lights such as red, yellow, and green using the color information. At this time, in order to recognize a color, a color range to be detected is set in a specific color space, and it is determined whether or not the color information of the input image exists in the previously set color range. Therefore, different color ranges must be set to detect the red, yellow, and green of the traffic light, respectively. However, since the camera image is expressed in the RGB color space, the RGB color space exhibits nonlinear changes in various lighting conditions, so it is not easy to detect the color.

이러한 단점을 보완하기 위해 최근 들어서는 다수의 연구 결과에 따라 HSV 컬러 공간 또는 Normalized RGB 컬러 공간을 적용하고 있다. 특히, HSV 컬러 공간은 H가 색상(Hue)을, S는 채도(Saturation), V는 명도(Brightness 또는 Value)를 독립적으로 표현한다. 이 방법은 모든 컬러 정보가 색상(Hue)에 의해 결정되기 때문에 특정 컬러를 검출하기 위한 컬러 범위(Color Range)는 색상(Hue)에서 정의가 가능하다. 또한, 조명 변화가 명도(Value)로 표현되기 때문에 이를 통해 RGB 컬러 공간의 비선형성을 보완할 수 있다. 예컨대, 신호등의 적색, 황색, 녹색을 검출하기 위해서 HSV 컬러 공간에서 각각의 컬러 범위를 설정하고 입력된 영상을 판별한다.To compensate for these drawbacks, the HSV color space or the Normalized RGB color space has been applied recently according to a number of studies. In particular, the HSV color space independently represents hue, saturation, and brightness (brightness or value). In this method, since all the color information is determined by the hue, the color range for detecting a specific color can be defined in the hue. In addition, since the illumination change is represented by the value, the nonlinearity of the RGB color space can be compensated. For example, in order to detect red, yellow, and green of the traffic lights, each color range is set in the HSV color space and the input image is discriminated.

그런데, 상기의 HSV 컬러 공간을 이용한 검출 과정 또한 두 가지 문제점이 있다. However, the above-described detection process using the HSV color space also has two problems.

첫째, 신호등 색이 영상 내에 포화되는 현상이다. 일반적인 카메라의 경우 영상의 밸런스 유지를 위해 자동 노출 기능을 사용한다. 자동 노출 기능은 영상이 지나치게 어두워지거나 밝아지는 것을 방지하기 위하여 영상의 평균 명도를 계산하여 카메라의 노출 시간을 조절하는 기능을 말한다. 자동 노출 기능은 저조도 환경에서 노출 시간을 길게 유지하게 되는데 노출 시간이 길어짐에 따라 신호등 색은 영상 내에 포화상태가 된다. 예를 들어, 도 1의 P를 보면 적색 신호등이 황색으로 보이게 되는데 이는 컬러 포화(Color Saturation) 현상으로 인한 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 적색을 검출하기 위한 컬러 범위를 넓히게 되면 적색과 황색을 구분을 못하게 되는 추가적인 문제점이 발생한다. First, the traffic light color saturates in the image. For normal cameras, use the auto exposure function to maintain the image balance. The auto exposure function adjusts the exposure time of the camera by calculating the average brightness of the image to prevent the image from becoming too dark or bright. The auto exposure function keeps the exposure time longer in low light conditions. As the exposure time becomes longer, the traffic light color becomes saturated in the image. For example, in FIG. 1, red light appears to be yellow due to color saturation phenomenon. To solve this problem, there is an additional problem that if the color range for detecting red is widened, it is impossible to distinguish between red and yellow.

둘째, 카메라의 일반 노출 영상을 사용할 경우 검출의 오류가 높아질 가능성이 있다. 즉, 차량이 도심을 주행할 시, 일반 노출 영상 내에는 신호등 외의 유사한 색이 다수 존재하게 되는데 이는 오검출을 야기하는 원인이 되고 있다. 이러한 오검출은 신호등 인식에 직접적인 영향을 끼치게 되므로 전체적인 인식성능 저하로 이어지는 문제점이 있다.Second, there is a possibility that the detection error will increase when using the general exposure image of the camera. That is, when the vehicle is traveling in the city center, there are many similar colors other than the traffic lights in the general exposure image, which causes the false detection. Such an erroneous detection directly affects the signal light recognition, which leads to a deterioration in recognition performance as a whole.

한편, 분류 과정에서는 검출 과정에서 취득한 컬러 정보를 이용하여 신호등의 존재 여부 또는 상태를 분류한다. 구체적인 분류 방법으로는 신호등의 기하학 정보를 이용한 방법, Adaboost와 같은 기계학습을 이용한 방법, 지도 정보를 활용하는 방법 등이 있다. On the other hand, in the classification process, color information obtained in the detection process is used to classify the presence or the state of a traffic light. Specific classification methods include using geometric information of traffic lights, using machine learning such as Adaboost, and using map information.

그런데, 기존 기하학 정보를 이용하는 방법은 신호등의 검은색 영역과 검출된 색의 위치를 비교하는 방법인데 검은색 영역이 확실히 검출되어야 한다는 문제점이 있다. 또한, Adaboost를 이용한 기계학습 방법은 Haar-like 특징을 사용하는데 신호등의 경우 단순한 구조를 갖기 때문에 특별히 대표되는 특징(Feature)을 찾기가 힘들다는 단점이 있다. 또한, 지도 정보를 활용하는 방법은 영상 인식 외에 지도를 생성해야 하는 추가적인 부담이 있다.However, the method using existing geometric information is a method of comparing the black color region of the traffic light with the detected color locus, and there is a problem that the black color region must be detected definitely. In addition, the machine learning method using Adaboost uses the Haar-like feature, but it has a disadvantage that it is difficult to find a representative feature because it has a simple structure in the case of a traffic light. In addition, there is an additional burden of generating a map besides image recognition in the method of utilizing the map information.

관련 선행기술로는 한국공개특허공보 제10-2009-0055848호(발명의 명칭: 신호등 인식 장치 및 방법, 공개일자: 2009년 06월 03일) 등이 있다.Related prior arts include Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0055848 (name of the invention: apparatus and method for recognizing a traffic light, publication date: June 03, 2009).

본 발명의 목적은, 카메라로부터 다중 노출 영상을 캡쳐하여 다중 노출 영상간 비교를 통해 교차로나 횡단보도에 설치된 신호등의 색상을 검출하고 취득한 색상 정보에 기초하여 신호등의 존재 여부 또는 상태를 분류함으로써 신호등을 정확하게 인식할 수 있는 카메라의 다중 노출 영상을 이용한 신호등 자동 인식 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting a color of a traffic light installed at an intersection or crosswalk by capturing a multiple exposure image from a camera and comparing the multiple exposure images to classify the presence or the status of the traffic light based on the acquired color information, And an apparatus and method for automatically recognizing a traffic light using a multiple exposure image of a camera which can accurately recognize the traffic light.

상기 목적은, 차량의 전방을 촬영하는 촬영부; 상기 촬영부의 노출 시간을 조절하고 노출 시간에 따라 상기 촬영부를 통해 연속적으로 촬영한 다중 노출 영상을 캡쳐하는 다중 노출 영상 캡쳐부; 상기 다중 노출 영상 캡쳐부를 통해 획득한 다중 노출 영상에 대하여 색상 분포를 분석하여 신호등의 색을 검출하는 신호등 색 검출부; 및 상기 신호등 색 검출부를 통해 검출한 신호등의 색, 크기, 영상 내의 위치를 바탕으로 신호등의 경계 영역을 설정하고 상기 신호등의 경계 영역을 바탕으로 신호등의 존재 여부 또는 상태를 구별하는 신호등 상태 분류부를 포함하는 카메라의 다중 노출 영상을 이용한 신호등 자동 인식 장치에 의해 달성된다.The above-mentioned object is achieved by an image pickup apparatus comprising: a photographing unit photographing a front of a vehicle; A multiple exposure image capturing unit for adjusting exposure time of the photographing unit and capturing a multiple exposure image continuously photographed through the photographing unit according to an exposure time; A signal light color detector for detecting a color of a traffic light by analyzing a color distribution of a multiple exposure image acquired through the multiple exposure image capture unit; And a traffic light state classifying unit for setting a boundary region of a traffic light based on the color, size, and position of the traffic light detected through the traffic light color detecting unit and distinguishing the presence or state of the traffic light based on the boundary region of the traffic light The present invention relates to an automatic recognition device for a traffic light using a multiple exposure image of a camera.

상기 다중 노출 영상 캡쳐부는 상기 촬영부의 노출 시간을 일반 노출 모드, 일반 노출 모드보다 어두운 저노출 모드로 설정하는 노출 시간 제어부; 신호등 인식 동작이 시작되면 상기 촬영부로 상기 노출 시간 제어부를 통해 설정한 저노출 모드 및 일반 노출 모드에 따라 연속적으로 촬영을 지시하고, 상기 모드에 따라 연속 촬영한 저노출 영상 및 일반 노출 영상을 각각 캡쳐하는 영상 캡쳐 제어부를 포함할 수 있다.Wherein the multiple exposure image capturing unit sets an exposure time of the photographing unit to a normal exposure mode and a low exposure mode that is darker than the general exposure mode; When the signal lamp recognition operation is started, the photographing section is instructed to continuously take photographs in accordance with the low-exposure mode and the general exposure mode set through the exposure time control section, and the low-exposure image and the general exposure image successively photographed according to the mode are captured And an image capturing control unit.

상기 노출 시간 제어부는 상기 일반 노출 모드시 영상의 밸런스를 맞추도록 상기 일반 노출 영상의 빛 강도(intensity)를 측정하고 빛 강도에 따라 노출 시간을 조절할 수 있다. The exposure time controller may measure the intensity of the normal exposure image so as to balance the image in the normal exposure mode and adjust the exposure time according to the intensity of the light.

상기 신호등 색 검출부는 상기 다중 노출 영상 중 저노출 영상의 색상 분포를 기준으로 신호등의 색을 검출할 수 있다.The traffic light color detecting unit may detect the color of the traffic light based on the color distribution of the low-exposure image among the multiple exposure images.

상기 신호등 상태 분류부는 상기 다중 노출 영상 중 일반 노출 영상에 상기 신호등 색 검출부에서 검출한 신호등의 색, 크기, 영상 내의 위치를 바탕으로 상기 신호등의 경계 영역을 설정할 수 있다.The traffic light state classifying unit may set a boundary region of the traffic light based on the color, size, and position of the traffic light detected by the traffic light color detecting unit in the general exposure image among the multiple exposure images.

상기 신호등 상태 분류부는 상기 신호등의 경계 영역에 대해 그래디언트 히스토그램(Histogram of Oriented Gradient: HOG)에 기반한 분류 알고리즘을 적용하여 신호등의 존재 여부 또는 상태를 구별할 수 있다.The traffic light state classifying unit may classify the presence or the state of a traffic light by applying a classification algorithm based on a histogram of an Oriented Gradient (HOG) to the boundary region of the traffic lights.

상기 신호등의 종류 및 상태에 관한 정보를 저장한 데이터베이스를 더 포함하고, 상기 신호등 상태 분류부가 상기 분류 알고리즘에 기반하여 분류한 신호등의 상태를 상기 데이터베이스에 저장된 데이터와 비교하여 신호등을 인식할 수 있다.The traffic light status classifier may compare the status of the traffic lights classified on the basis of the classification algorithm with the data stored in the database to recognize the traffic lights.

상기 목적은, 신호등 자동 인식 장치의 촬영부에서, 신호등 인식을 위한 동작 시작이 입력되면 기 설정된 카메라의 노출 시간에 따라 차량의 전방을 촬영하는 단계; 상기 신호등 자동 인식 장치의 다중 노출 영상 캡쳐부에서, 상기 촬영부를 통해 연속적으로 촬영한 다중 노출 영상을 캡쳐하는 단계; 상기 신호등 자동 인식 장치의 신호등 색 검출부에서, 상기 다중 노출 영상 중 저노출 영상의 색상 분포를 분석하여 신호등의 색을 검출하는 단계; 상기 신호등 자동 인식 장치의 신호등 상태 분류부에서, 상기 다중 노출 영상 중 일반 노출 영상에 대하여 상기 신호등 색 검출부를 통해 검출한 신호등의 색, 크기, 영상 내의 위치를 바탕으로 신호등의 경계 영역을 설정하는 단계; 및 상기 신호등 자동 인식 장치의 신호등 상태 분류부에서, 상기 신호등의 경계 영역을 바탕으로 신호등의 존재 여부 또는 상태를 구별하는 단계를 포함하는 신호등 자동 인식 방법에 의해 달성된다.The object of the present invention is achieved by a method for automatically recognizing a traffic light, comprising the steps of: photographing a front part of a vehicle according to an exposure time of a predetermined camera when an operation start for recognizing a traffic light is inputted; Capturing a multiple exposure image captured continuously by the photographing unit in a multiple exposure image capturing unit of the automatic traffic light recognition apparatus; Detecting a color of a traffic light by analyzing a color distribution of a low-exposure image among the multiple exposure images in a traffic light color detection unit of the automatic traffic light recognition apparatus; A step of setting a boundary region of a traffic light based on the color, size, and position of the traffic light detected through the traffic light color detection unit with respect to a general exposure image among the multiple exposure images in the traffic light state classification unit of the automatic traffic light recognition apparatus ; And distinguishing the presence or the state of the traffic light based on the boundary region of the traffic lights in the traffic light state classification unit of the automatic traffic light recognition apparatus.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존 카메라를 이용한 신호등 인식 방법으로부터 발생하였던 컬러 포화(Color Saturation)현상을 해소하고 신호등 색을 정확하게 인식하여 신호등의 미인식을 방지할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to solve the color saturation phenomenon that has occurred in the signal light recognition method using the existing camera and accurately recognize the color of the traffic light, thereby preventing the unrecognition of the traffic light.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다중 노출 영상 중 저노출 영상이 신호등에서 빛의 밝기가 강한 부분만 캡쳐하기 때문에 유사색으로 인한 오검출율을 줄이고 신호등의 오인식으로 인한 사고를 예방할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since a low-exposure image among multiple exposure images captures only a portion of a traffic light in which brightness is strong, it is possible to reduce an erroneous detection rate due to a similar color and to prevent an accident caused by a misunderstanding of a traffic light.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면 지능형 자동차 또는 운전자 보조 시스템 등에 적용하여 운전자의 안전 운행을 지원할 수 있다.Also, according to the embodiment of the present invention, it is possible to support safe driving of the driver by applying to an intelligent vehicle or a driver assistance system.

도 1은 종래 신호등 자동 인식 장치를 통해 발생한 컬러 포화 현상을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 자동 인식 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시한 다중 노출 영상 캡쳐부의 상세 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 노출 영상을 구현하기 위한 노출 시간 및 캡쳐 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 노출 영상을 구현하기 위한 노출 시간 제어 동작을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 자동 인식 장치를 통해 캡쳐한 다중 노출 영상 및 색상 분포를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 자동 인식 장치를 통해 캡쳐한 다중 노출 영상에서 신호등의 경계 영역을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2에 도시한 신호등 상태 분류부에서 신호등의 상태를 구별한 예를 도시한 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 인식 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
FIG. 1 is a view showing a color saturation phenomenon caused by a conventional automatic signal light recognition apparatus.
FIG. 2 is a block diagram for explaining a signal light automatic recognition apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the multiple-exposure image capturing unit shown in FIG.
4 is a view for explaining exposure time and capture timing for implementing a multiple exposure image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating an exposure time control operation for implementing a multiple exposure image according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a multiple exposure image and a color distribution captured through an automatic traffic light recognition apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a method of setting a boundary region of a traffic light in a multiple exposure image captured through an automatic traffic light recognition apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing an example of distinguishing the state of the traffic lights in the traffic light condition classifying section shown in Fig.
9 is a flowchart illustrating a method of recognizing a traffic light according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and / or features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 자동 인식 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating an apparatus for automatically recognizing a traffic light according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 자동 인식 장치(100)는 촬영부(110), 다중 노출 영상 캡쳐부(120), 신호등 인식부(150), 데이터베이스(160)를 포함한다. 그리고, 신호등 인식부(150)는 도시한 바와 같이 신호등 색 검출부(130) 및 신호등 상태 분류부(140)를 포함하여 구현할 수 있다. The automatic signal light recognition apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a photographing unit 110, a multiple exposure image capturing unit 120, a traffic light recognizing unit 150, and a database 160. The signal lamp recognition unit 150 may include a signal lamp color detector 130 and a signal lamp classifier 140 as shown in the figure.

본 실시예에서, 촬영부(110)는 차량의 전방을 촬영한다. 상기 촬영부(110)는 차량에 설치될 수 있고 차량 내 사용자가 소지한 상태로 촬영이 가능하다. In this embodiment, the photographing section 110 photographs the front of the vehicle. The photographing unit 110 may be installed in a vehicle and may be photographed in a state of being carried by a user in the vehicle.

또한, 상기 촬영부(110)는 적어도 하나 이상 구비하며, 프레임 레이트(frame rate)가 높은 카메라를 사용할 수 있다. 프레임 레이트가 높다는 것은 카메라가 연속된 이미지들을 촬영하는 속도의 비율이 높은 것을 의미한다. Also, at least one photographing unit 110 may be used, and a camera having a high frame rate may be used. A high frame rate means that the rate at which the camera shoots successive images is high.

또한, 상기 촬영부(110)는 차량에 설치하는 경우 외부의 날씨 영향을 덜 받을 수 있도록 차량 내부에 설치할 수 있음은 물론, 차량의 외부 설치도 가능하다. In addition, the photographing unit 110 can be installed in the vehicle so as to be less influenced by outside weather when the photographing unit 110 is installed in the vehicle, and can also be installed outside the vehicle.

상기 다중 노출 영상 캡쳐부(120)는 상기 촬영부(110)의 노출 시간을 조절하고, 상기 촬영부(110)로부터 미리 설정한 노출 시간에 따라 연속적으로 촬영한 다중 노출 영상을 캡쳐한다. 이때, 다중 노출 영상은 서로 다른 노출 시간을 갖는 영상이며, 연속 촬영으로 미세한 시간차가 있지만 동일한 시점에 촬영된 것으로 가정한다(시간 일치성 가정). 예를 들면, 두 영상의 경우 하나는 일반 노출 모드(Normal Exposure mode)로 촬영한 영상이고 다른 하나는 저노출 모드(Low Exposure mode)로 촬영한 영상으로 캡쳐할 수 있다. The multiple exposure image capturing unit 120 adjusts the exposure time of the photographing unit 110 and captures the multiple exposure images continuously photographed according to the preset exposure time from the photographing unit 110. [ At this time, the multiple exposure images are images having different exposure times, and it is assumed that they are photographed at the same time although there is a minute time difference due to continuous shooting (assuming time consistency). For example, in the case of two images, one can be captured in Normal Exposure mode and the other in Capture mode in Low Exposure mode.

이를 구현하기 위한 상기 다중 노출 영상 캡쳐부(120)는 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이 영상 캡쳐 제어부(122), 노출 시간 제어부(124) 등을 포함한다. As shown in FIG. 3, the multi-exposure image capturing unit 120 includes an image capturing control unit 122, an exposure time control unit 124, and the like.

상기 노출 시간 제어부(124)는 상기 촬영부(110)의 노출 시간을 일반 노출 모드(Normal Exposure mode), 일반 노출 모드보다 어두운 저노출 모드(Low Exposure mode)로 설정한다. 따라서, 신호등 인식을 위한 동작이 시작되면 상기 노출 시간 제어부(124)가 상기 촬영부(110)의 노출 시간을 기 설정된 일반 노출 모드, 저노출 모드로 설정하여 촬영하도록 제어한다. The exposure time control unit 124 sets the exposure time of the photographing unit 110 to a normal exposure mode and a low exposure mode that is darker than the normal exposure mode. Accordingly, when the operation for recognizing the traffic light is started, the exposure time control unit 124 sets the exposure time of the photographing unit 110 to the predetermined normal exposure mode and the low exposure mode, and controls the photographing.

저노출 모드는 도 4에 도시한 바와 같이 노출 시간(Exposure Time)이 짧게 고정되어 있다. 이는 신호등이 자체적으로 빛을 내는 능동 광원(active light source)을 이용한 것이다. 따라서, 노출 시간을 짧게 고정하더라도 신호등 자체에 빛을 발산하기 때문에 신호등 색에 대한 영상 캡쳐가 가능하다. 저노출 모드로 캡쳐된 영상(이하, 저노출 영상)은 상대적으로 일반 노출 모드에서 캡쳐한 영상(이하, 일반 노출 영상)에 비해 영상의 전체적인 밝기가 어두운 특징이 있다. As shown in FIG. 4, the low exposure mode has a short exposure time (Exposure Time). This is done by using an active light source in which the traffic lights themselves emit light. Therefore, even if the exposure time is fixed short, it is possible to capture the image of the traffic light color because it emits light to the traffic light itself. The image captured in the low exposure mode (hereinafter referred to as a low-exposure image) is characterized in that the overall brightness of the image is darker than the image captured in the general exposure mode (hereinafter referred to as a general exposure image).

일반 노출 모드는 일반 촬영을 위한 노출값으로 설정된다. 이를 테면, 노출값이 평균치인 0을 기준으로 (+), (-) 방향으로 설정 가능할 때, 일반 노출 모드는 평균치인 0 값이고, 저노출 모드는 (-) 방향의 범위로 설정할 수 있다.The normal exposure mode is set to the exposure value for normal shooting. For example, when the exposure value can be set in the (+) direction or (-) direction based on the average value of 0, the normal exposure mode may be set to the average value of 0, and the low exposure mode may be set to the range of the negative direction.

상기 일반 노출 모드는 날씨나 주야 등 외부 환경에 의해 선명한 영상 캡쳐가 어려울 수 있으므로 영상의 밸런스를 맞추도록 노출 시간을 조절할 수 있다. 상기 조절은 노출 시간 제어부(124)에서 수행한다.Since the normal exposure mode may be difficult to capture a clear image due to the external environment such as the weather or the night, the exposure time can be adjusted so as to balance the image. The adjustment is performed by the exposure time control unit 124.

즉, 상기 노출 시간 제어부(124)가 도 5에 도시한 바와 같이 일반 노출 모드시 영상의 밸런스를 맞추도록 카메라를 통해 촬영된 일반 노출 영상의 빛 강도(intensity)를 측정하여 측정된 빛 강도에 따라 노출 시간을 조절할 수 있다. 카메라를 통해 촬영된 일반 노출 영상의 빛 강도가 평균보다 높으면 빛 강도를 낮추도록 노출 시간을 조절하여 일반 노출 영상을 촬영하도록 할 수 있다. That is, as shown in FIG. 5, the exposure time control unit 124 measures the intensity of a general exposure image photographed through a camera so as to balance the image in the normal exposure mode, You can adjust the exposure time. If the light intensity of a general exposure image photographed through a camera is higher than the average, the exposure time may be adjusted so as to lower the light intensity so that the normal exposure image can be photographed.

다시 도 3을 참조하면, 상기 다중 노출 영상 캡쳐부(120)의 영상 캡쳐 제어부(122)는 신호등 인식을 위한 동작이 시작되면 상기 촬영부(110)로 노출 시간 제어부(124)를 통해 설정한 저노출 모드 및 일반 노출 모드에 따라 연속적으로 촬영을 지시한다. 그리고, 상기 촬영부(110)로부터 연속 촬영한 저노출 영상 및 일반 노출 영상을 각각 캡쳐한다. 따라서, 상기 다중 노출 영상 캡쳐부(120)를 통해 캡쳐한 두 영상은 도 6과 같이 표현된다. 도 6의 (a)는 일반 노출 영상이고, (b)는 저노출 영상이다. 3, the image capturing control unit 122 of the multiple exposure image capturing unit 120 may be configured to transmit the image capturing control information to the image capturing unit 110 through the exposure time control unit 124, Shoot continuously according to the exposure mode and normal exposure mode. Then, the low-exposure image and the general exposure image successively photographed from the photographing unit 110 are captured. Accordingly, the two captured images through the multiple exposure image capturing unit 120 are represented as shown in FIG. 6 (a) is a general exposure image and (b) is a low-exposure image.

도 6의 (b)를 살펴보면, 저노출 영상에는 기존에 문제점으로 지적되었던 색포화 현상이 없는 것을 볼 수 있으며, 능동 광원인 신호등만이 뚜렷하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한, 저노출 영상의 경우 능동 광원과 같은 빛의 밝기가 강한 부분만 캡처하기 때문에 유사색에 대한 오검출률을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 6 (b), it can be seen that there is no color saturation phenomenon which has been pointed out as a problem in the low-exposure image, and only the signal light which is an active light source appears clearly. In addition, in the case of a low-exposure image, only a part having a strong light intensity such as an active light source is captured, thereby preventing a false detection rate of a similar color.

다시 도 2를 참조하여 상기 신호등 자동 인식 장치(100)의 신호등 인식부(150)에 대하여 살펴보기로 한다.2, the traffic light recognizing unit 150 of the automatic traffic light recognizing apparatus 100 will be described.

상기 신호등 인식부(150)의 신호등 색 검출부(130)는 상기 다중 노출 영상 캡쳐부(120)를 통해 캡쳐한 저노출 영상에 대하여 색상 분포를 분석하여 신호등의 색을 검출한다. The signal color detection unit 130 of the signal light recognition unit 150 analyzes the color distribution of the low-exposure image captured through the multiple-exposure image capture unit 120 to detect the color of the signal light.

예컨대, 도 6에 영상의 색상 분포를 분석한 예가 도시되어 있다. 일반 노출 영상(a)의 색상(Hue) 범위는 넓게 분포되어 있는 반면, 저노출 영상(b)은 일반 노출 영상의 색상 분포에 비해 매우 좁게 분포되어 있다. 이는 적색, 황색, 녹색과 같이 한 가지 색상을 검출하는 데 효과적이다. For example, FIG. 6 shows an example of analyzing the color distribution of an image. The hue range of the general exposure image (a) is widely distributed, whereas the low exposure image (b) is very narrowly distributed compared with the color distribution of the general exposure image. This is effective for detecting one color such as red, yellow, and green.

도 7을 참조하면, 상기 신호등 상태 분류부(140)는 상기 다중 노출 영상 캡쳐부(120)를 통해 캡쳐한 일반 노출 영상에서 신호등의 경계 영역(Bounding box)(도 7의 P1, P2)을 설정하고, 설정한 신호등의 경계 영역(도 7의 P1, P2)에 대해 그래디언트 히스토그램(Histogram of Oriented Gradient: HOG) 기반 분류 알고리즘(SVM: Support Vector Machine)을 적용하여 신호등의 존재 여부 또는 상태를 구별한다. 즉, 신호등의 경계 영역(도 7의 P1, P2)에 존재하는 이미지가 신호등이 맞는지, 그 종류는 무엇인지, 현재 신호등의 상태가 좌회전, 직좌, 직진 신호인지 등을 데이터베이스(160)에 저장된 데이터를 토대로 파악한다. 7, the traffic light state classifying unit 140 sets a boundary box (P1, P2 in FIG. 7) of a traffic light in a general exposure image captured through the multiple exposure image capturing unit 120 And a support vector machine (SVM) based on a histogram of an Oriented Gradient (HOG) is applied to the boundary regions (P1 and P2 in FIG. 7) of the set traffic lights to discriminate the presence or the status of the traffic lights . That is, whether or not the image existing in the boundary region (P1 and P2 in FIG. 7) of the signal lamp is correct, what kind of signal is present, whether the current state of the signal or the like is a left turn, .

이때, 상기 신호등의 경계 영역 설정은 상기 신호등 색 검출부(130)를 통해 검출한 신호등의 색, 크기, 영상 내의 위치 등을 바탕으로 수행할 수 있다. At this time, the border area setting of the traffic lights can be performed based on the color, size, location in the image, etc. of the traffic light detected through the traffic light color detecting unit 130. [

상기 그래디언트 히스토그램(HOG)은 영상 내의 명도 변화를 히스토그램으로 표현하여 이미지의 특징을 나타내는 특징자(Feature Descriptor)이다. 신호등의 경우 신호등의 검정색 영역이 주변 배경과 확실한 명도 변화를 갖고, 신호등 내 구의 위치가 신호등의 상태에 따라 달라지기 때문에 그래디언트 히스토그램(HOG)을 이용한 특징 추출이 용이하다. The gradient histogram (HOG) is a feature descriptor representing a feature of an image by expressing a brightness change in an image as a histogram. In the case of a traffic light, it is easy to extract the feature using the gradient histogram (HOG) because the black area of the traffic light has a clear brightness change with the surrounding background and the position of the sphere in the traffic light changes according to the state of the traffic light.

상기 데이터베이스(160)는 그래디언트 히스토그램(HOG)에 기반한 분류 알고리즘에 대한 정보, 신호등의 종류(2구, 3구, 4구 등) 및 상태 정보 등이 저장된다. 따라서, 상기 데이터베이스(160)에 저장된 데이터는 상기 신호등 상태 분류부(140)에서 신호등의 상태를 구별할 때 기준 데이터로서 제공할 수 있다. The database 160 stores information on classification algorithms based on the gradient histogram (HOG), types of traffic lights (2, 3, 4, and so on), status information, and the like. Accordingly, the data stored in the database 160 can be provided as reference data when the traffic light state classifier 140 identifies the state of the traffic lights.

도 8은 3구/4구 신호등의 6가지 상태에 따른 분류 알고리즘 분석 결과 예시를 나타내고 있다. FIG. 8 shows an example of the result of classification algorithm analysis according to six states of a three-way / four-way traffic light.

SVM(Support Vector Machine)의 경우 기계학습을 통해 분류기를 생성하기 때문에 각 신호등 상태를 대표하는 다수의 샘플이미지를 이용하여 히스토그램 특징자(HOG Descriptor)를 추출한 후 분류기 학습에 사용한다. 이렇게 생성된 분류기는 실시간으로 입력되는 경계 영역의 이미지를 6가지 상태로 분류할 수 있다.In SVM (Support Vector Machine), since classifier is created through machine learning, HOG Descriptor is extracted by using multiple sample images representing states of each traffic light, and then used in classifier learning. The generated classifier can classify the image of the boundary region input in real time into six states.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 인식 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다. 9 is a flowchart illustrating a method of recognizing a traffic light according to an embodiment of the present invention.

흐름도의 각 단계를 도 2의 구성요소와 연계하여 설명하면, 처음 단계(S1)에서 신호등 자동 인식 장치(100)가 입력부를 통해 신호등 인식을 위한 동작이 요청되었는지를 확인한다.Referring to each step of the flowchart in conjunction with the components of FIG. 2, in the first step S1, the automatic signal recognizing apparatus 100 confirms whether an operation for recognizing a traffic light is requested through the input unit.

확인 후, 단계(S2)에서 신호등 인식을 위한 동작이 요청되지 않았으면 다른 동작을 수행한다.After the confirmation, if the operation for recognizing the traffic lights is not requested in the step S2, another operation is performed.

확인 후, 단계(S3)에서 신호등 인식을 위한 동작이 요청되었으면 상기 신호등 자동 인식 장치(100)의 촬영부(110)에서 카메라를 동작시키고 기 설정된 노출 시간에 따라 연속 촬영을 수행한다.If it is determined in step S3 that an operation for recognizing a traffic light is requested, the photographing unit 110 of the automatic traffic light recognition apparatus 100 operates the camera and performs continuous photographing according to a predetermined exposure time.

이후, 단계(S4)에서 상기 신호등 자동 인식 장치(100)의 다중 노출 영상 캡쳐부(120)가 상기 촬영부(110)를 통해 연속 촬영한 영상으로부터 다중 노출 영상을 캡쳐한다. 여기서, 다중 노출 영상은 서로 다른 노출 시간을 가지며, 동일한 시점에서 촬영한 것으로 간주한다.Thereafter, in step S4, the multiple exposure image capturing unit 120 of the automatic signal recognition device 100 captures a multiple exposure image from an image continuously captured through the photographing unit 110. [ Here, multiple exposure images have different exposure times and are considered to be photographed at the same point in time.

상기 단계(S4)는 구체적으로 다음의 단계를 포함할 수 있다. The step (S4) may specifically include the following steps.

상기 신호등 자동 인식 장치(100)의 다중 노출 영상 캡쳐부(120)에서, 카메라의 노출 시간을 일반 노출 모드, 일반 노출 모드보다 어두운 저노출 모드로 설정하고, 상기 촬영부(110)로 기 설정한 저노출 모드 및 일반 노출 모드에 따라 연속적으로 촬영을 지시한다. 이후, 상기 신호등 자동 인식 장치(100)의 다중 노출 영상 캡쳐부(120)에서, 상기 촬영부(110)로부터 촬영한 저노출 영상 및 일반 노출 영상을 각각 캡쳐한다. In the multi-exposure image capturing unit 120 of the automatic traffic light recognition apparatus 100, the exposure time of the camera is set to a normal exposure mode, a dark exposure mode that is darker than the general exposure mode, Continuous shooting is instructed according to low exposure mode and normal exposure mode. Then, the multiple exposure image capturing unit 120 of the automatic traffic light recognition apparatus 100 captures the low-exposure image and the general exposure image captured by the photographing unit 110, respectively.

다음으로 단계(S5, S6)에서, 상기 신호등 자동 인식 장치(100)의 다중 노출 영상 캡쳐부(120)는 다중 노출 영상의 캡쳐에 대하여 다시 시도할 경우 카메라의 노출 시간을 조정할 수 있다. 특히, 일반 노출 모드의 경우 영상의 밸런스를 맞추도록 카메라를 통해 촬영된 일반 노출 영상의 빛 강도(intensity)를 측정하여 측정된 빛 강도에 따라 노출 시간을 조절할 수 있다.Next, in steps S5 and S6, the multiple exposure image capturing unit 120 of the automatic signal recognition device 100 may adjust the exposure time of the camera when retrying the capture of the multiple exposure image. In particular, in the normal exposure mode, the exposure time can be adjusted according to the measured light intensity by measuring the intensity of a general exposure image photographed through a camera so as to balance the image.

이후, 단계(S7)에서, 상기 신호등 자동 인식 장치(100)의 신호등 색 검출부(130)가 상기 다중 노출 영상 중 저노출 영상의 색상 분포를 분석하여 신호등의 색을 검출한다. Thereafter, in step S7, the traffic light color detector 130 of the automatic traffic light recognition apparatus 100 analyzes the color distribution of the low-exposure image among the multiple exposure images to detect the color of the traffic light.

이후 단계(S8)에서, 상기 신호등 자동 인식 장치(100)의 신호등 상태 분류부(140)가 상기 다중 노출 영상 중 일반 노출 영상에서 신호등의 경계 영역을 설정하고 설정한 신호등의 경계 영역을 그래디언트 히스토그램에 기반한 분류 알고리즘을 적용하여 신호등의 존재 여부 또는 상태를 분류한다. In step S8, the traffic light state classifying unit 140 of the automatic traffic light recognition apparatus 100 sets the boundary region of the traffic lights in the general exposure image among the multiple exposure images and sets the boundary region of the traffic lights set in the gradient histogram Based classification algorithm to classify the presence or status of traffic lights.

상기 신호등의 경계 영역은 저노출 영상에서 얻어진 신호등의 색, 크기, 영상 내의 위치를 바탕으로 설정할 수 있다. 신호등의 색 정보만 가지고는 정확한 신호등의 상태 여부를 판단하기가 어려우므로 신호등의 경계 영역을 바탕으로 한 분류 알고리즘 적용이 필수적이다.The boundary region of the traffic lights can be set based on the color, size, and position in the image of the traffic light obtained from the low-exposure image. It is necessary to apply classification algorithm based on the boundary area of the traffic lights because it is difficult to judge whether or not the state of an accurate traffic light is obtained only with the color information of the traffic light.

마지막으로 단계(S9)에서, 상기 신호등 자동 인식 장치(100)는 검출한 신호등의 색 및 상태 정보를 데이터베이스(160)에 저장된 데이터와 비교하여 신호등을 인식한다.Finally, in step S9, the automatic traffic light recognition apparatus 100 compares the color and state information of the detected traffic lights with the data stored in the database 160 to recognize the traffic lights.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 신호등 인식을 위해 두 가지 새로운 방법을 제안한다. 그 첫 번째 제안은 다중 노출을 이용한 영상 캡쳐 방법이고, 두 번째 제안은 그래디언트 히스토그램(histogram of oriented gradients: HOG) 기반 분류 알고리즘(support vector machine: SVM)을 이용한 신호등 상태 분류 방법이다.Thus, one embodiment of the present invention proposes two new methods for signal light recognition. The first proposal is an image capturing method using multiple exposures, and the second proposal is a signal light state classification method using a support vector machine (SVM) based on a histogram of oriented gradients (HOG).

즉, 다중 노출 방법을 통해 캡쳐한 저노출 영상에서 신호등 색을 검출하고, 일반 노출 영상으로는 신호등의 상태를 분류함으로써 신호등의 인식률을 개선하였다. 더불어 신호등 상태 분류 과정시 그래디언트 히스토그램(HOG) 기반 SVM 분류기를 적용함으로써 기존에 제시된 분류 방법보다 나은 성능을 제공한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 교차로나 횡단보도에 설치된 신호등을 카메라로 정확하게 인식할 수 있어 신호등 미인식 또는 오인식으로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있다.In other words, the signal light color was detected in the low exposure image captured through the multiple exposure method, and the recognition rate of the traffic light was improved by classifying the state of the traffic light as the general exposure image. In addition, by applying the gradient histogram (HOG) based SVM classifier to the traffic light status classification process, it provides better performance than the existing classification method. Therefore, according to the embodiment of the present invention, a traffic light installed at an intersection or a crosswalk can be accurately recognized by a camera, so that an accident caused by a traffic light unrecognized or a false recognition can be prevented.

본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Embodiments of the present invention include a computer readable medium having program instructions for performing various computer implemented operations. The computer-readable medium may include program instructions, local data files, local data structures, etc., alone or in combination. The media may be those specially designed and constructed for the present invention or may be those known to those skilled in the computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floppy disks, and ROMs, And hardware devices specifically configured to store and execute the same program instructions. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

100: 신호등 자동 인식 장치
110: 촬영부
120: 다중 노출 영상 캡쳐부
130: 신호등 색 검출부
140: 신호등 상태 분류부
150: 신호등 인식부
160: 데이터베이스
122: 영상 캡쳐 제어부
124: 노출 시간 제어부
100: Automatic recognition of traffic lights
110:
120: multiple exposure image capturing unit
130: traffic light color detection unit
140: Traffic light state classification section
150: signal lamp recognition unit
160: Database
122: image capture control unit
124: Exposure time control section

Claims (8)

차량의 전방을 촬영하는 촬영부;
상기 촬영부의 노출 시간을 조절하고 노출 시간에 따라 상기 촬영부를 통해 연속적으로 촬영한 다중 노출 영상을 캡쳐하는 다중 노출 영상 캡쳐부;
상기 다중 노출 영상 캡쳐부를 통해 획득한 다중 노출 영상에 대하여 색상 분포를 분석하여 신호등의 색을 검출하는 신호등 색 검출부; 및
상기 신호등 색 검출부를 통해 검출한 신호등의 색, 크기, 영상 내의 위치를 바탕으로 신호등의 경계 영역을 설정하고 상기 신호등의 경계 영역을 바탕으로 신호등의 존재 여부 또는 상태를 구별하는 신호등 상태 분류부를 포함하고,
상기 다중 노출 영상 캡쳐부는,
상기 촬영부의 노출 시간을 일반 노출 모드 및 상기 일반 노출 모드보다 어두운 저노출 모드로 설정하는 노출 시간 제어부; 및
신호등 인식 동작이 시작되면 상기 촬영부로 상기 노출 시간 제어부를 통해 설정한 저노출 모드 및 일반 노출 모드를 교대로 하여 연속적으로 촬영을 지시하고, 상기 모드에 따라 연속 촬영한 저노출 영상 및 일반 노출 영상을 각각 캡쳐하는 영상 캡쳐 제어부를 포함하며,
상기 신호등 색 검출부는 상기 다중 노출 영상 중 저노출 영상에 대하여 영상의 색상 분포를 기준으로 신호등의 색을 검출하고,
상기 신호등 상태 분류부는 상기 다중 노출 영상 중 일반 노출 영상을 기준으로 상기 신호등의 경계 영역을 설정하여 상기 저노출 영상으로부터 검출된 신호등의 색과 상기 일반 노출 영상으로부터 설정된 신호등의 경계 영역을 바탕으로 신호등의 상태를 분류하되, 상기 신호등의 경계 영역에 대해 영상 내 명도 변화를 이용한 그래디언트 히스토그램(Histogram of Oriented Gradient: HOG) 기반 분류 알고리즘을 적용하여 신호등의 존재 여부 및 상태를 구별하며,
상기 분류 알고리즘은 각 신호등 상태를 대표하는 다수의 샘플이미지를 이용하여 그래디언트 히스토그램 특징자(HOG Descriptor)를 추출한 후 분류기 학습에 사용하는 것을 특징으로 하는 카메라의 다중 노출 영상을 이용한 신호등 자동 인식 장치.
A photographing unit photographing the front of the vehicle;
A multiple exposure image capturing unit for adjusting exposure time of the photographing unit and capturing a multiple exposure image continuously photographed through the photographing unit according to an exposure time;
A signal light color detector for detecting a color of a traffic light by analyzing a color distribution of a multiple exposure image acquired through the multiple exposure image capture unit; And
And a traffic light state classifying unit for setting a boundary region of the traffic light based on the color, size, and position of the traffic light detected by the traffic light color detecting unit, and discriminating the presence or the state of the traffic light based on the boundary region of the traffic light ,
Wherein the multiple exposure image capture unit comprises:
An exposure time controller for setting the exposure time of the photographing unit to a normal exposure mode and a low exposure mode which is darker than the general exposure mode; And
When the signal lamp recognition operation is started, the photographing unit sequentially instructs the photographing unit to alternately take a low-exposure mode and a general exposure mode set through the exposure time control unit, and sequentially displays a low- And an image capturing control unit for capturing images, respectively,
The traffic light color detecting unit detects the color of the traffic light based on the color distribution of the image with respect to the low-exposure image among the multiple exposure images,
The traffic light condition classifier sets a boundary region of the traffic light based on a general exposure image among the multiple exposure images, and based on the color of the traffic light detected from the low-exposure image and the boundary region between the traffic light set from the general exposure image, The presence or absence of a traffic light is distinguished by applying a classification algorithm based on a histogram of an Oriented Gradient (HOG) using a change in brightness in an image with respect to a boundary region of the traffic light,
Wherein the classification algorithm extracts a gradient histogram feature (HOG Descriptor) using a plurality of sample images representative of the states of the traffic lights, and then uses the same to classifier learning.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 노출 시간 제어부는
상기 일반 노출 모드시 영상의 밸런스를 맞추도록 상기 일반 노출 영상의 빛 강도(intensity)를 측정하고 빛 강도에 따라 노출 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 카메라의 다중 노출 영상을 이용한 신호등 자동 인식 장치.
The method according to claim 1,
The exposure time control unit
Wherein the light intensity of the general exposure image is measured to adjust the balance of the image in the normal exposure mode and the exposure time is adjusted according to the light intensity.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 신호등의 2구, 3구, 4구를 포함한 종류 및 좌회전, 직좌, 직진 신호인지를 나타내는 신호등의 상태에 관한 정보를 저장한 데이터베이스를 더 포함하고,
상기 신호등 상태 분류부가 상기 분류 알고리즘에 기반하여 분류한 신호등의 상태를 상기 데이터베이스에 저장된 데이터와 비교하여 신호등을 인식하는 것을 특징으로 하는 카메라의 다중 노출 영상을 이용한 신호등 자동 인식 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a database storing information on the type of the signal lamp including the second, third, and fourth spheres and information on a state of a signal indicating whether the signal is a left turn, a right or a straight signal,
Wherein the traffic light condition classifier compares the status of the traffic lights classified on the basis of the classification algorithm with the data stored in the database to recognize the traffic lights.
신호등 자동 인식 장치의 촬영부에서, 신호등 인식을 위한 동작 시작이 입력되면 기 설정된 카메라의 노출 시간에 따라 차량의 전방을 촬영하는 단계;
상기 신호등 자동 인식 장치의 다중 노출 영상 캡쳐부에서, 상기 촬영부를 통해 연속적으로 촬영한 다중 노출 영상을 캡쳐하는 단계;
상기 신호등 자동 인식 장치의 신호등 색 검출부에서, 상기 다중 노출 영상 중 저노출 영상의 색상 분포를 분석하여 신호등의 색을 검출하는 단계;
상기 신호등 자동 인식 장치의 신호등 상태 분류부에서, 상기 다중 노출 영상 중 일반 노출 영상에 대하여 상기 신호등 색 검출부를 통해 검출한 신호등의 색, 크기, 영상 내의 위치를 바탕으로 신호등의 경계 영역을 설정하는 단계; 및
상기 신호등 자동 인식 장치의 신호등 상태 분류부에서, 상기 신호등의 경계 영역을 바탕으로 신호등의 존재 여부 또는 상태를 구별하는 단계를 포함하고,
상기 다중 노출 영상을 캡쳐하는 단계에서는,
상기 다중 노출 영상 캡쳐부가 상기 촬영부의 노출 시간을 일반 노출 모드 및 상기 일반 노출 모드보다 어두운 저노출 모드로 설정하고, 신호등 인식 동작이 시작되면 상기 촬영부로 기 설정된 저노출 모드 및 일반 노출 모드를 교대로 하여 연속적으로 촬영을 지시하고, 상기 모드에 따라 연속 촬영한 저노출 영상 및 일반 노출 영상을 각각 캡쳐하며,
상기 신호등의 색을 검출하는 단계에서는 상기 신호등 색 검출부가 상기 다중 노출 영상 중 저노출 영상에 대하여 영상의 색상 분포를 기준으로 신호등의 색을 검출하고,
상기 신호등의 상태를 구별하는 단계에서는 상기 신호등 상태 분류부가 상기 다중 노출 영상 중 일반 노출 영상을 기준으로 상기 신호등의 경계 영역을 설정하여 상기 저노출 영상으로부터 검출된 신호등의 색과 상기 일반 노출 영상으로부터 설정된 신호등의 경계 영역을 바탕으로 신호등의 상태를 분류하되, 상기 신호등의 경계 영역에 대해 영상 내 명도 변화를 이용한 그래디언트 히스토그램(Histogram of Oriented Gradient: HOG) 기반 분류 알고리즘을 적용하여 신호등의 존재 여부 및 상태를 구별하며,
상기 분류 알고리즘은 각 신호등 상태를 대표하는 다수의 샘플이미지를 이용하여 그래디언트 히스토그램 특징자(HOG Descriptor)를 추출한 후 분류기 학습에 사용하는 것을 특징으로 하는 카메라의 다중 노출 영상을 이용한 신호등 자동 인식 방법.
Photographing the front of the vehicle in accordance with the exposure time of the predetermined camera when an operation start for recognizing the traffic light is inputted in the photographing part of the automatic traffic light recognition device;
Capturing a multiple exposure image captured continuously by the photographing unit in a multiple exposure image capturing unit of the automatic traffic light recognition apparatus;
Detecting a color of a traffic light by analyzing a color distribution of a low-exposure image among the multiple exposure images in a traffic light color detection unit of the automatic traffic light recognition apparatus;
A step of setting a boundary region of a traffic light based on the color, size, and position of the traffic light detected through the traffic light color detection unit with respect to a general exposure image among the multiple exposure images in the traffic light state classification unit of the automatic traffic light recognition apparatus ; And
And a step of distinguishing whether or not a traffic light is present based on a boundary region of the traffic light in a traffic light state classification unit of the automatic traffic light recognition apparatus,
In the capturing of the multiple exposure image,
Wherein the multiple exposure image capturing unit sets the exposure time of the photographing unit to a low exposure mode that is darker than the general exposure mode and the general exposure mode, and alternately sets the low-exposure mode and the general exposure mode, And captures the low-exposure image and the general exposure image successively photographed according to the mode, respectively,
In the step of detecting the color of the traffic light, the traffic light color detecting unit detects the color of the traffic light on the basis of the color distribution of the image with respect to the low-exposure image among the multiple exposure images,
In the step of distinguishing the state of the traffic lights, the traffic light state classifying unit sets the boundary region of the traffic lights based on the general exposure image among the multiple exposure images, and sets the boundary between the color of the traffic lights detected from the low- The present invention relates to a method of classifying the state of a traffic light based on a boundary region of a traffic light and applying a gradation histogram based on a histogram of an Oriented Gradient (HOG) However,
Wherein the classification algorithm extracts a gradient histogram feature (HOG Descriptor) using a plurality of sample images representative of the states of the signal lights, and then uses the extracted histogram features for classifier learning.
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