KR101633619B1 - ２차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법 및 장치 - Google Patents

２차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법 및 장치가 개시된다. 2차원 영상 입력 모듈이 카메라 센서로부터 주행 차량의 2차원 영상을 입력받는 단계; 실거리 좌표계 변환 모듈이 상기 2차원 영상 입력 모듈에서 입력받은 2차원 영상에서 상기 주행 차량의 번호판을 실거리 좌표계로 변환하는 단계; 차량 이동 거리 산출 모듈이 상기 실거리 좌표계 변환 모듈에서 변환된 실거리 좌표계 상에서 상기 번호판의 임의의 한 지점의 좌표값의 이동값을 이용하여 차량 이동 거리를 산출하는 단계; 차량 이동 거리 보정 모듈이 상기 차량 이동 거리 산출 모듈에서 산출된 차량 이동 거리에 실제 번호판의 높이를 반영하여 보정하고, 보정된 차량 이동 거리를 출력하는 단계; 차량 이동 속도 산출 모듈이 상기 차량 이동 거리 보정 모듈에 의해 출력된 차량 이동 거리를 이용하여 차량의 이동 속도를 산출하는 단계를 구성한다. 상술한 구성에 의하면, 주행 차량의 속도를 검출하기 위해 레이저 센서나 레이더 센서를 설치하거나 도로 상에 루프 코일을 설치할 필요없이 카메라 센서의 영상을 통해서 쉽게 차량 속도를 산출하도록 구성됨으로써, 고가의 레이저 센서나 레이더 센서를 설치할 필요가 없으며 루프 코일 공사로 인해 교통 체증을 유발하는 등의 사회적 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

２차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING VELOCITY OF VEHICLE USING RECOGNIZING NUMBER OF THE VEHICLE OF 2-DIMENSIONAL IMAGE}
본 발명은 주행 차량의 속도 검출 방법 및 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.
도로 상의 CCTV(closed-circuit television)는 주행 차량의 속도를 측정하여 과속을 단속한다. CCTV는 주로 레이저 센서(laser sensor) 또는 레이더 센서(radar sensor)와 함께 설치되며 레이저 센서의 반사파를 이용하여 도플러 효과(Doppler's effect)에 따른 주행 차량 속도를 산출하고 있다. 일례로서, 등록특허공보 10-0472080은 카메라 센서에 레이저 센서와 적외선 센서가 연동되는 구성을 개시하고 있다.
한편, 다른 방식으로서 루프 코일(loop coil)을 도로 바닥면에 설치하여 주행 차량의 속도를 검출하고 있다. 루프 코일을 일정 간격을 두고 도로 상에 매립 설치하며, 주행 차량이 루프 코일을 지나갈 때 각 루프 코일의 인덕턴스 변화를 통해 차량이 지나가는 것을 감지한다. 등록특허공보 10-0418458은 이러한 루프 코일에 의한 주행 속도 검출 방식을 예시하고 있다.
이러한 기존의 주행 차량 속도 검출의 경우 카메라 센서에 고가의 레이저 센서를 추가 구비해야 하거나 또는 도로 공사를 통해 루프 코일을 설치해야 하는 문제점이 있다.
비용 면에서나 유지 보수 면에서 상당한 부담이 있을 수밖에 없다.
비교적 고장이 적고 유지 보수 면에서 여러모로 유리한 카메라 센서만을 이용하여 차량 속도를 검출하게 되면 상당한 비용 절감을 기대할 수 있고, 유지 보수에 유리할 수 있다.
10-0472080 10-0418458
본 발명의 목적은 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법은, 2차원 영상 입력 모듈이 카메라 센서로부터 주행 차량의 2차원 영상을 입력받는 단계; 실거리 좌표계 변환 모듈이 상기 2차원 영상 입력 모듈에서 입력받은 2차원 영상에서 상기 주행 차량의 번호판을 실거리 좌표계로 변환하는 단계; 차량 이동 거리 산출 모듈이 상기 실거리 좌표계 변환 모듈에서 변환된 실거리 좌표계 상에서 상기 번호판의 임의의 한 지점의 좌표값의 이동값을 이용하여 차량 이동 거리를 산출하는 단계; 차량 이동 거리 보정 모듈이 상기 차량 이동 거리 산출 모듈에서 산출된 차량 이동 거리에 실제 번호판의 높이를 반영하여 보정하고, 보정된 차량 이동 거리를 출력하는 단계; 차량 이동 속도 산출 모듈이 상기 차량 이동 거리 보정 모듈에 의해 출력된 차량 이동 거리를 이용하여 차량의 이동 속도를 산출하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 실거리 좌표계 변환 모듈이 상기 2차원 영상 입력 모듈에서 입력받은 2차원 영상에서 상기 주행 차량의 번호판을 실거리 좌표계로 변환하는 단계는, 카메라 센서의 크기 및 렌즈의 초점 거리를 통해 화각을 계산하고 계산된 화각에서 상기 번호판까지의 거리를 통해 상기 번호판의 크기를 실거리 좌표계로 변환하거나 또는 상기 2차원 영상에서 소정의 기준점 간의 거리와 상기 번호판의 크기를 대비하여 상기 번호판의 크기를 실거리 좌표계로 변환하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 2차원 영상 입력 모듈이 카메라 센서로부터 주행 차량의 2차원 영상을 입력받는 단계는, 상기 2차원 영상 상에서 볼 때 상기 2차원 영상의 가장 아래에서 촬영된 번호판의 폭이 상기 번호판의 실제 폭과 동일하도록 미리 설정된 2차원 영상을 입력받도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 차량 이동 거리 보정 모듈이 상기 차량 이동 거리 산출 모듈에서 산출된 차량 이동 거리에 실제 번호판의 높이를 반영하여 보정하고, 보정된 차량 이동 거리를 출력하는 단계는, 상기 2차원 영상 상에서 볼 때 상기 2차원 영상의 가장 아래에서 촬영된 번호판의 위치를 기준으로 상기 실제 번호판의 높이를 반영하여 차량 이동 거리를 보정하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 장치는, 주행 차량의 2차원 영상을 입력받는 2차원 영상 입력 모듈; 상기 2차원 영상 입력 모듈에서 입력받은 2차원 영상에서 상기 주행 차량의 번호판을 실거리 좌표계로 변환하는 실거리 좌표계 변환 모듈; 상기 실거리 좌표계 변환 모듈에서 변환된 실거리 좌표계 상에서 상기 번호판의 임의의 한 지점의 좌표값의 이동값을 이용하여 차량 이동 거리를 산출하는 차량 이동 거리 산출 모듈; 상기 차량 이동 거리 산출 모듈에서 산출된 차량 이동 거리에 실제 번호판의 높이를 반영하여 보정하고, 보정된 차량 이동 거리를 출력하는 차량 이동 거리 보정 모듈; 상기 차량 이동 거리 보정 모듈에 의해 출력된 차량 이동 거리를 이용하여 차량의 이동 속도를 산출하는 차량 이동 속도 산출 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 실거리 좌표계 변환 모듈은, 카메라 센서의 크기 및 렌즈의 초점 거리를 통해 화각을 계산하고 계산된 화각에서 상기 번호판까지의 거리를 통해 상기 번호판의 크기를 실거리 좌표계로 변환하거나 또는 상기 2차원 영상에서 소정의 기준점 간의 거리와 상기 번호판의 크기를 대비하여 상기 번호판의 크기를 실거리 좌표계로 변환하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 2차원 영상 입력 모듈은, 상기 2차원 영상 상에서 볼 때 상기 2차원 영상의 가장 아래에서 촬영된 번호판의 폭이 상기 번호판의 실제 폭과 동일하도록 미리 설정된 2차원 영상을 입력받도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 차량 이동 거리 보정 모듈은, 상기 2차원 영상 상에서 볼 때 상기 2차원 영상의 가장 아래에서 촬영된 번호판의 위치를 기준으로 상기 실제 번호판의 높이를 반영하여 차량 이동 거리를 보정하도록 구성될 수 있다.
상술한 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법 및 장치에 의하면, 주행 차량의 속도를 검출하기 위해 레이저 센서(laser sensor)나 레이더 센서(radar sensor)를 설치하거나 도로상에 루프 코일(loop coil)을 설치할 필요없이 카메라 센서의 영상을 통해서 쉽게 차량 속도를 산출하도록 구성됨으로써, 고가의 레이저 센서나 레이더 센서를 설치할 필요가 없으며 루프 코일 공사로 인해 교통 체증을 유발하는 등의 사회적 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 레이저 신호나 루프 코일에 의한 인식을 피하기 위해 차선 중앙으로 주행하여 단속을 피하려는 일부 차량까지도 모두 그 주행 속도와 차량 번호판을 검출하여 단속할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법의 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 이동 거리 산출과 보정에 대한 개념을 설명하는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 장치의 블록 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법의 흐름도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 이동 거리 산출과 보정에 대한 개념을 설명하는 모식도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 먼저 2차원 영상 입력 모듈(110)이 카메라 센서(10)로부터 주행 차량의 2차원 영상을 입력받는다(S101).
도 2에서 볼 때, 번호판은 2차원 영상의 아래쪽에 위치할수록 그 크기가 더 커진다. 여기서, 2차원 영상 입력 모듈(110)은 2차원 영상 상에서 볼 때 2차원 영상의 가장 아래에서 촬영된 번호판의 폭이 번호판의 실제 폭과 동일하도록 미리 설정된 2차원 영상을 입력받도록 구성될 수 있다. 카메라 센서(10)와 2차원 영상 입력 모듈(110) 간의 상호 설정을 통해 미리 설정되도록 구성될 수 있다.
다음으로, 실거리 좌표계 변환 모듈(120)이 2차원 영상 입력 모듈(110)에서 입력받은 2차원 영상에서 주행 차량의 번호판을 실거리 좌표계로 변환한다(S102).
여기서, 실거리 좌표계 변환 모듈(120)은 미리 저장된 배경 화면(background)과 2차원 영상 입력 모듈(110)에 의해 입력된 2차원 영상이 달라지는 경우 차량 주행이 있는 것으로 보고 실거리 좌표계 변환 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 실거리 좌표계 변환 모듈(120)은 카메라 센서(10)의 크기 및 렌즈의 초점 거리를 통해 화각을 계산하고 계산된 화각에서 번호판까지의 거리를 통해 번호판의 크기를 실거리 좌표계로 변환하도록 구성될 수 있다.
화각은 다음의 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00001
여기서,
Figure 112016027746243-pat00002
는 카메라 센서(10)의 대각선 길이이고,
Figure 112016027746243-pat00003
는 초점 거리이다.
다른 방식으로서, 실거리 좌표계 변환 모듈(120)은 2차원 영상에서 소정의 기준점 간의 거리와 번호판의 크기를 대비하여 번호판의 크기를 실거리 좌표계로 변환하도록 구성될 수도 있다.
다음으로, 차량 이동 거리 산출 모듈(130)이 실거리 좌표계 변환 모듈(120)에서 변환된 실거리 좌표계 상에서 번호판의 임의의 한 지점의 좌표값의 이동값을 이용하여 차량 이동 거리를 산출한다(S103).
여기서, 번호판의 임의의 한 지점은 예를 들어 각 모서리의 어느 한 지점이 될 수 있다. 도 2의 경우, 오른쪽 끝 아래의 모서리 지점이 예시되어 있다. 그 지점의 최초 좌표를 (
Figure 112016027746243-pat00004
,
Figure 112016027746243-pat00005
), 최후 좌표를 (
Figure 112016027746243-pat00006
,
Figure 112016027746243-pat00007
)이라고 할 때, 해당 좌표의 이동 거리를 산출하도록 구성될 수 있다.
차량 이동 거리
Figure 112016027746243-pat00008
는 다음의 수학식 2와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00009
여기서,
Figure 112016027746243-pat00010
은 실거리 좌표계 변환 모듈(120)에서 산출된 2차원 영상 내 번호판과 실제 번호판 간의 길이의 비를 의미한다. 예를 들어, 2차원 영상 내 번호판의 길이와 실제 번호판의 길이의 비가 1:5인 경우
Figure 112016027746243-pat00011
은 5가 된다.
그러나, 2차원 영상의 번호판의 크기가 실제 번호판의 크기와는 차이가 발생하며, 이로 인해 이동 거리에서도 오차가 발생한다.
구체적으로는 번호판이 도로 지면으로부터의 높이가 차마다 다를 수 있는데, 이러한 번호판의 높이차에 의해 이동 거리 산출에 오차가 발생할 수 있다. 번호판이 높을수록 이동 거리 산출 프로세스에 의해 산출되는 이동 거리는 실제 주행 거리보다 더 길게 나타나는 경향이 있다.
이에, 이동 거리 산출 프로세스에 따라 산출된 이동 거리를 번호판의 높이를 반영하여 보정할 필요가 있으며, 이에, 앞서 번호판의 높이를 산출할 필요가 있다.
이러한 이유로 차량 이동 거리 보정 모듈(140)이 차량 이동 거리 산출 모듈(130)에서 산출된 차량 이동 거리에 실제 번호판의 높이를 반영하여 보정하고, 보정된 차량 이동 거리를 출력한다(S104).
차량 이동 거리 보정 모듈(140)은 도로 지면으로부터 번호판의 높이
Figure 112016027746243-pat00012
를 산출하도록 구성될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00013
여기서,
Figure 112016027746243-pat00014
은 도 3에서 보듯이 2차원 영상의 가장 낮은 번호판 '1'의 폭이고,
Figure 112016027746243-pat00015
은 도 3에서 보듯이 가장 높은 번호판 '14'의 폭이며,
Figure 112016027746243-pat00016
는 가장 높은 번호판 위치 '14'에서 가장 낮은 번호판 위치 '1'의 차이이며,
Figure 112016027746243-pat00017
는 인식된 번호판의 폭이고,
Figure 112016027746243-pat00018
은 국가마다 이미 규정된 번호판의 실제 폭이다.
Figure 112016027746243-pat00019
가 일정하다고 가정할 때, 번호판이 높이 부착되어 있을수록 2차원 영상에서
Figure 112016027746243-pat00020
와
Figure 112016027746243-pat00021
의 차이가 작게 인식되므로 번호판의 높이
Figure 112016027746243-pat00022
가 높게 산출되며, 번호판이 높이 부착되어 있을수록 2차원 영상에서 인식된 번호판의 폭
Figure 112016027746243-pat00023
역시 실제 규정 번호판의 폭
Figure 112016027746243-pat00024
보다 크게 인식되는 경향이 있다.
마찬가지로
Figure 112016027746243-pat00025
가 일정하다고 가정할 때, 번호판이 낮게 부착되어 있을수록 2차원 영상에서
Figure 112016027746243-pat00026
와
Figure 112016027746243-pat00027
의 차이가 크게 인식되므로 번호판의 높이
Figure 112016027746243-pat00028
가 낮게 산출되며, 번호판이 낮게 부착되어 있을수록 2차원 영상에서 인식된 번호판의 폭
Figure 112016027746243-pat00029
과 실제 규정 번호판의 폭
Figure 112016027746243-pat00030
의 차가 작게 인식되는 경향이 있다.
이때, 차량 이동 거리 보정 모듈(140)은 2차원 영상 상에서 볼 때 2차원 영상의 가장 아래에서 촬영된 번호판의 위치를 기준으로 실제 번호판의 높이를 반영하여 차량 이동 거리를 보정하도록 구성될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 실제 번호판의 폭이 번호판 위치가 가장 낮은 번호판 '1' 의 폭 일 때 인식된 번호판의 폭과 같도록 미리 설정되어 있으므로, 차량 이동 거리 보정 모듈(140)은 가장 낮은 번호판의 위치를 기준으로 보정값을 산출하도록 구성될 수 있다.
한편, 번호판의 높이에 대한 보정값
Figure 112016027746243-pat00031
는 다음의 수학식 4와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00032
여기서,
Figure 112016027746243-pat00033
는 도 4에서 보듯이 H 위치의 이동 거리이고,
Figure 112016027746243-pat00034
은 L 위치의 이동 거리이며,
Figure 112016027746243-pat00035
는 H 위치의 번호판 위치와 L 위치의 번호판의 위치의 차이값이다.
다음으로, 차량 이동 속도 산출 모듈(150)이 차량 이동 거리 보정 모듈(140)에 의해 출력된 차량 이동 거리를 이용하여 차량의 이동 속도를 산출한다(S105).
구체적으로 차량 이동 속도 산출 모듈(150)은 먼저 보정된 차량 이동 거리 즉 실제 이동 거리를 먼저 산출한다. 실제 이동 거리
Figure 112016027746243-pat00036
는 다음 수학식 5와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00037
여기서,
Figure 112016027746243-pat00038
는 보정된 차량 이동 거리이다.
그리고 차량 이동 속도 산출 모듈(150)은 실제 이동 거리
Figure 112016054751249-pat00039
를 이용하여 다음 수학식 6을 이용하여 차량의 이동 속도
Figure 112016054751249-pat00040
를 산출하도록 구성될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00041
여기서,
Figure 112016027746243-pat00042
는 이동 시간이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 장치의 블록 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 장치(100)는 2차원 영상 입력 모듈(110), 실거리 좌표계 변환 모듈(120), 차량 이동 거리 산출 모듈(130), 차량 이동 거리 보정 모듈(140) 및 차량 이동 속도 산출 모듈(150)을 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
2차원 영상 입력 모듈(110)이 카메라 센서(10)로부터 주행 차량의 2차원 영상을 입력받도록 구성될 수 있다.
도 2에서 볼 때, 번호판은 2차원 영상의 아래쪽에 위치할수록 그 크기가 더 커진다. 여기서, 2차원 영상 입력 모듈(110)은 2차원 영상 상에서 볼 때 2차원 영상의 가장 아래에서 촬영된 번호판의 폭이 번호판의 실제 폭과 동일하도록 미리 설정된 2차원 영상을 입력받도록 구성될 수 있다. 카메라 센서(10)와 2차원 영상 입력 모듈(110) 간의 상호 설정을 통해 미리 설정되도록 구성될 수 있다.
실거리 좌표계 변환 모듈(120)이 2차원 영상 입력 모듈(110)에서 입력받은 2차원 영상에서 주행 차량의 번호판을 실거리 좌표계로 변환하도록 구성될 수 있다.
여기서, 실거리 좌표계 변환 모듈(120)은 미리 저장된 배경 화면(background)과 2차원 영상 입력 모듈(110)에 의해 입력된 2차원 영상이 달라지는 경우 차량 주행이 있는 것으로 보고 실거리 좌표계 변환 프로세스를 수행하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 실거리 좌표계 변환 모듈(120)은 카메라 센서(10)의 크기 및 렌즈의 초점 거리를 통해 화각을 계산하고 계산된 화각에서 번호판까지의 거리를 통해 번호판의 크기를 실거리 좌표계로 변환하도록 구성될 수 있다.
화각은 다음의 수학식 7에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00043
여기서,
Figure 112016027746243-pat00044
는 카메라 센서(10)의 대각선 길이이고,
Figure 112016027746243-pat00045
는 초점 거리이다.
다른 방식으로서, 실거리 좌표계 변환 모듈(120)은 2차원 영상에서 소정의 기준점 간의 거리와 번호판의 크기를 대비하여 번호판의 크기를 실거리 좌표계로 변환하도록 구성될 수도 있다.
차량 이동 거리 산출 모듈(130)이 실거리 좌표계 변환 모듈(120)에서 변환된 실거리 좌표계 상에서 번호판의 임의의 한 지점의 좌표값의 이동값을 이용하여 차량 이동 거리를 산출하도록 구성될 수 있다.
여기서, 번호판의 임의의 한 지점은 예를 들어 각 모서리의 어느 한 지점이 될 수 있다. 도 2의 경우, 오른쪽 끝 아래의 모서리 지점이 예시되어 있다. 그 지점의 최초 좌표를 (
Figure 112016027746243-pat00046
,
Figure 112016027746243-pat00047
), 최후 좌표를 (
Figure 112016027746243-pat00048
,
Figure 112016027746243-pat00049
)이라고 할 때, 해당 좌표의 이동 거리를 산출하도록 구성될 수 있다.
차량 이동 거리
Figure 112016027746243-pat00050
는 다음의 수학식 8과 같이 산출될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00051
여기서,
Figure 112016027746243-pat00052
은 실거리 좌표계 변환 모듈(120)에서 산출된 2차원 영상 내 번호판과 실제 번호판 간의 길이의 비를 의미한다. 예를 들어, 2차원 영상 내 번호판의 길이와 실제 번호판의 길이의 비가 1:5인 경우
Figure 112016027746243-pat00053
은 5가 된다.
그러나, 2차원 영상의 번호판의 크기가 실제 번호판의 크기와는 차이가 발생하며, 이로 인해 이동 거리에서도 오차가 발생한다.
구체적으로는 번호판이 도로 지면으로부터의 높이가 차마다 다를 수 있는데, 이러한 번호판의 높이차에 의해 이동 거리 산출에 오차가 발생할 수 있다. 번호판이 높을수록 이동 거리 산출 프로세스에 의해 산출되는 이동 거리는 실제 주행 거리보다 더 길게 나타나는 경향이 있다.
이에, 이동 거리 산출 프로세스에 따라 산출된 이동 거리를 번호판의 높이를 반영하여 보정할 필요가 있으며, 이에, 앞서 번호판의 높이를 산출할 필요가 있다.
이러한 이유로 차량 이동 거리 보정 모듈(140)이 차량 이동 거리 산출 모듈(130)에서 산출된 차량 이동 거리에 실제 번호판의 높이를 반영하여 보정하고, 보정된 차량 이동 거리를 하도록 구성될 수 있다.
차량 이동 거리 보정 모듈(140)은 도로 지면으로부터 번호판의 높이
Figure 112016027746243-pat00054
를 산출하도록 구성될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00055
여기서,
Figure 112016027746243-pat00056
은 도 3에서 보듯이 2차원 영상의 가장 낮은 번호판 '1'의 폭이고,
Figure 112016027746243-pat00057
은 도 3에서 보듯이 가장 높은 번호판 '14'의 폭이며,
Figure 112016027746243-pat00058
는 가장 높은 번호판 위치 '14'에서 가장 낮은 번호판 위치 '1'의 차이이며,
Figure 112016027746243-pat00059
는 인식된 번호판의 폭이고,
Figure 112016027746243-pat00060
은 국가마다 이미 규정된 번호판의 실제 폭이다.
Figure 112016027746243-pat00061
가 일정하다고 가정할 때, 번호판이 높이 부착되어 있을수록 2차원 영상에서
Figure 112016027746243-pat00062
와
Figure 112016027746243-pat00063
의 차이가 작게 인식되므로 번호판의 높이
Figure 112016027746243-pat00064
가 높게 산출되며, 번호판이 높이 부착되어 있을수록 2차원 영상에서 인식된 번호판의 폭
Figure 112016027746243-pat00065
역시 실제 규정 번호판의 폭
Figure 112016027746243-pat00066
보다 크게 인식되는 경향이 있다.
마찬가지로
Figure 112016027746243-pat00067
가 일정하다고 가정할 때, 번호판이 낮게 부착되어 있을수록 2차원 영상에서
Figure 112016027746243-pat00068
와
Figure 112016027746243-pat00069
의 차이가 크게 인식되므로 번호판의 높이
Figure 112016027746243-pat00070
가 낮게 산출되며, 번호판이 낮게 부착되어 있을수록 2차원 영상에서 인식된 번호판의 폭
Figure 112016027746243-pat00071
와 실제 규정 번호판의 폭
Figure 112016027746243-pat00072
의 차가 작게 인식되는 경향이 있다.
이때, 차량 이동 거리 보정 모듈(140)은 2차원 영상 상에서 볼 때 2차원 영상의 가장 아래에서 촬영된 번호판의 위치를 기준으로 실제 번호판의 높이를 반영하여 차량 이동 거리를 보정하도록 구성될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 실제 번호판의 폭이 번호판 위치가 가장 낮은 번호판 '1'의 폭 일 때 인식된 번호판의 폭과 같도록 미리 설정되어 있으므로, 차량 이동 거리 보정 모듈(140)은 가장 낮은 번호판의 위치를 기준으로 보정값을 산출하도록 구성될 수 있다.
한편, 번호판의 높이에 대한 보정값
Figure 112016027746243-pat00073
는 다음의 수학식 10과 같이 산출될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00074
여기서,
Figure 112016027746243-pat00075
는 도 4에서 보듯이 H 위치의 이동 거리이고,
Figure 112016027746243-pat00076
은 L 위치의 이동 거리이며,
Figure 112016027746243-pat00077
는 H 위치의 번호판 위치와 L 위치의 번호판의 위치의 차이값이다.
차량 이동 속도 산출 모듈(150)이 차량 이동 거리 보정 모듈(140)에 의해 출력된 차량 이동 거리를 이용하여 차량의 이동 속도를 산출하도록 구성될 수 있다.
구체적으로 차량 이동 속도 산출 모듈(150)은 먼저 보정된 차량 이동 거리 즉 실제 이동 거리를 먼저 산출한다. 실제 이동 거리
Figure 112016027746243-pat00078
는 다음 수학식 11과 같이 산출될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00079
여기서,
Figure 112016027746243-pat00080
는 보정된 차량 이동 거리이다.
그리고 차량 이동 산출모듈(150)은 실제 이동 거리
Figure 112016027746243-pat00081
를 이용하여 다음 수학식 12를 이용하여 차량의 이동 속도
Figure 112016027746243-pat00082
를 산출하도록 구성될 수 있다.
Figure 112016027746243-pat00083
여기서,
Figure 112016027746243-pat00084
는 이동 시간이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 2차원 영상 입력 모듈 120: 실거리 좌표계 변환 모듈
130: 차량 이동 거리 산출 모듈 140: 차량 이동 거리 보정 모듈
150: 차량 이동 속도 산출 모듈

Claims (8)

  1. 2차원 영상 입력 모듈(110)이 카메라 센서(camera sensor)(100)로부터 주행 차량의 2차원 영상을 입력받는 단계;
    실거리 좌표계 변환 모듈(120)이 상기 2차원 영상 입력 모듈(110)에서 입력받은 2차원 영상에서 상기 주행 차량의 번호판을 실거리 좌표계로 변환하는 단계;
    차량 이동 거리 산출 모듈(130)이 상기 실거리 좌표계 변환 모듈(120)에서 변환된 실거리 좌표계 상에서 상기 번호판의 임의의 한 지점의 좌표값의 이동값을 이용하여 차량 이동 거리를 산출하는 단계;
    차량 이동 거리 보정 모듈(140)이 상기 차량 이동 거리 산출 모듈(130)에서 산출된 차량 이동 거리에 실제 번호판의 높이를 반영하여 보정하고, 보정된 차량 이동 거리를 출력하는 단계;
    차량 이동 속도 산출 모듈(150)이 상기 차량 이동 거리 보정 모듈(140)에 의해 출력된 차량 이동 거리를 이용하여 차량의 이동 속도를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 실거리 좌표계 변환 모듈(120)이 상기 2차원 영상 입력 모듈(110)에서 입력받은 2차원 영상에서 상기 주행 차량의 번호판을 실거리 좌표계로 변환하는 단계는,
    카메라 센서(10)의 크기 및 렌즈의 초점 거리를 통해 화각을 계산하고, 계산된 화각에서 상기 번호판까지의 거리를 통해 상기 번호판의 크기를 실거리 좌표계로 변환하거나 또는 상기 2차원 영상에서 소정의 기준점 간의 거리와 상기 번호판의 크기를 대비하여 상기 번호판의 크기를 실거리 좌표계로 변환하도록 구성되며,
    상기 2차원 영상 입력 모듈(110)이 카메라 센서(10)로부터 주행 차량의 2차원 영상을 입력받는 단계는,
    상기 2차원 영상 상에서 볼 때 상기 2차원 영상의 가장 아래에서 촬영된 번호판의 폭이 상기 번호판의 실제 폭과 동일하도록 미리 설정된 2차원 영상을 입력받도록 구성되고,
    상기 차량 이동 거리 보정 모듈(140)이 상기 차량 이동 거리 산출 모듈(130)에서 산출된 차량 이동 거리에 실제 번호판의 높이를 반영하여 보정하고, 보정된 차량 이동 거리를 출력하는 단계는,
    상기 2차원 영상 상에서 볼 때 상기 2차원 영상의 가장 아래에서 촬영된 번호판의 위치를 기준으로 상기 실제 번호판의 높이를 반영하여 차량 이동 거리를 보정하도록 구성되며,
    상기 차량 이동 거리 산출 모듈(130)이 산출하는 차량 이동 거리
    Figure 112016054751249-pat00090
    는
    Figure 112016054751249-pat00091
    이며(여기서,
    Figure 112016054751249-pat00092
    ,
    Figure 112016054751249-pat00093
    는 실거리 좌표계 변환 모듈(120)에서 변환된 실거리 좌표계 상에서 번호판 한 지점의 최초 좌표,
    Figure 112016054751249-pat00094
    ,
    Figure 112016054751249-pat00095
    는 최후 좌표,
    Figure 112016054751249-pat00096
    은 실거리 좌표계 변환 모듈(120)에서 산출된 2차원 영상 내 번호판과 실제 번호판 간의 길이의 비임),
    상기 차량 이동 거리 보정 모듈(140)이 도로 지면으로부터 산출하는 번호판의 높이
    Figure 112016054751249-pat00097
    는,
    Figure 112016054751249-pat00098
    이고(여기서,
    Figure 112016054751249-pat00099
    은 2차원 영상의 가장 낮은 번호판의 폭이고,
    Figure 112016054751249-pat00100
    은 가장 높은 번호판의 폭이며,
    Figure 112016054751249-pat00101
    는 가장 높은 번호판 위치에서 가장 낮은 번호판 위치의 차이이며,
    Figure 112016054751249-pat00102
    는 인식된 번호판의 폭이고,
    Figure 112016054751249-pat00103
    은 국가마다 이미 규정된 번호판의 실제 폭임),
    번호판의 높이에 대한 보정값
    Figure 112016054751249-pat00104
    는
    Figure 112016054751249-pat00105
    이며(여기서,
    Figure 112016054751249-pat00106
    는 H 위치의 이동 거리이고,
    Figure 112016054751249-pat00107
    은 L 위치의 이동 거리이며,
    Figure 112016054751249-pat00108
    는 H 위치의 번호판 위치와 L 위치의 번호판의 위치의 차이값임),
    상기 차량 이동 속도 산출 모듈(150)은 보정된 차량 이동 거리를 먼저 산출하고, 실제 이동 거리
    Figure 112016054751249-pat00109
    는
    Figure 112016054751249-pat00110
    이고(여기서,
    Figure 112016054751249-pat00111
    는 보정된 차량 이동 거리임),
    상기 차량 이동 속도 산출 모듈(150)은 실제 이동 거리
    Figure 112016054751249-pat00112
    를 이용하여 차량의 이동 속도
    Figure 112016054751249-pat00113
    를
    Figure 112016054751249-pat00114
    (여기서,
    Figure 112016054751249-pat00115
    는 이동 시간임)에 의거 산출하는 것을 특징으로 하는 2차원 영상에서 차량번호 인식을 이용한 주행 차량의 속도 검출 방법.
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