KR101642602B1

KR101642602B1 - 아날로그 또는 디지털 ｃｃｔｖ 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101642602B1
Application number: KR1020140170526A
Authority: KR
Inventors: 서준석
Original assignee: 서진이엔에스(주)
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-07-26
Also published as: KR20160066314A

Abstract

건물 주차장에 영상을 촬영하여 전송하도록 기 설치되어 있는 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라; 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라로부터 영상을 수신하여 건물 주차장의 각 주차면에 대한 주차 여부를 판별하는 H/W 보드를 포함하고, H/W 보드에서는, 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라로부터 영상을 수신하는 S/W 수신 모듈; 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 설치 위치에 따라 서로 다른 영향을 받는 조명의 영향을 최소화하기 위해 S/W 수신 모듈에서 수신된 영상을 RGB 영역에서 LAB 영역으로 변환하고 변환된 영상을 저대역 필터에 통과시켜 조명 모델링을 수행하여 역조명 영상을 산출하고 산출된 역조명 영상과 수신된 영상을 합성하여 정규화하는 S/W 정규화 모듈; S/W 정규화 모듈에서 정규화된 영상에 대한 확대 영상의 윤곽선 강화 및 명암 대비의 향상을 위해 히스토그램 균등화 연산을 수행하고, 2차적으로 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 미디언 필터에 의한 블루어 연산을 수행하는 S/W 영상 처리 모듈; 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 영상별로 주차면에 대한 주차 검지 영역을 미리 설정하여 저장하는 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈; S/W 영상 처리 모듈에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별하는 S/W 주차 판별 모듈이 구동된다.

Description

아날로그 또는 디지털 ＣＣＴＶ 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF DETECTING PARKING BY SOFTWARE USING ANALOG/DIGITAL CLOSED-CIRCUIT TELEVISION IMAGE}

본 발명은 주차장의 주차 검지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 CCTV 영상을 이용한 주차 검지 시스템 및 방법에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 주차장마다 기 설치된 가장 보편적인 사양의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라에 주차 검지 소프트웨어를 탑재하여 적용함으로써, 그 구축 비용을 줄이고 효율성과 정확성을 높인 주차 검지 시스템 및 방법에 관한 것이다.

주차장에는 주차 가능 여부라든가 주차면마다 주차 가능 여부를 알려주는 시스템이 구축되어 있다. 주차장 입구에 주차 가능한 주차면 수를 디스플레이한다든가 또는 주차장에 진입했을 때 주차면마다 각 주차면의 윗 천정에 주차 가능함을 알리는 초록등이나 주차 불가능을 알리는 빨간등을 점등해 놓는다.

이러한 주차면별 주차 판별 시스템은 다양한 방식으로 구현되는데, 대표적으로 초음파 방식, 지자기 방식, 유도 루프 방식이 이용된다.

초음파 방식은 주차면의 천정에서 초음파를 주차면을 향해 방사하고, 초음파가 회귀하는 시간을 분석하여 주차 여부를 판별하는 방식이다. 차량이 주차된 상태에서는 그 회귀 시간이 짧아지기 때문에 주차 여부를 판별할 수 있게 된다. 이러한 방식은 차량의 높이에 따라 회귀 시간이 달라지므로 차종의 구별도 가능하다는 장점이 있다. 그러나, 각 주차면마다 초음파 시설과 그 분석 장비를 설치해야 하므로, 그 구축 비용이 과다하게 소요되고 설치 작업량 역시 많아지게 된다. 또한, 그 검지 영역이 원추형인 반면, 차종마다 다양한 구조와 높이를 갖기 때문에 어떠한 차종에 대해서는 부정확하게 검출되는 경우도 있다.

지자기 방식은 지구 자기장의 변화를 감지하여 주차 여부를 판별하는 방식이다. 지자기 센서는 주차면의 바닥에 각각 설치되며, 차량이 주차되면 감지되는 지자기에도 변화가 생기기 때문에 그 지자기의 변화를 통해 판별한다.

그런데, 주차면 중앙 바닥에 각각 설치되기 때문에 그 특성상 지자기 센서를 유선으로 연결하는데 한계가 있으며, 대부분 무선 송수신을 하도록 구성되며 그 전원 공급 역시 배터리(battery)를 이용하는 방식이다. 배터리 방전의 단점이 있으며, 배터리를 주기적으로 교체해야 하므로 불편하다. 또한, 무선 통신시 그 통신 거리에도 한계가 있을 수 있는 단점이 있다.

또 다른 주요 방식으로는 유도 루프 검지 방식으로서, 유도 루프 검지 방식은 차량의 주차 여부에 따라 달라지는 인덕턴스(inductance)의 변화를 통해 판별하는 방식이다. 루프 코일(loop coil)은 주차면의 바닥에 매설되며, 이러한 루프 코일에는 균일한 인덕턴스를 갖는 교변 자장(alternative magnetic field)가 형성된다. 그러나, 루프 코일 위에 차량이 주차를 하게 되면 인덕턴스에 변화가 발생되므로 이를 통해 주차 여부를 판별할 수 있다. 이러한 방식은 루프 코일을 노면에 매설하기 때문에 유도 코일과 인입선이 차량에 의해 훼손되지 않는 장점이 있으나, 기존의 주차면을 모두 파서 유도 코일을 매립해야 하므로 상당한 설치 비용, 시간, 인력이 요구된다.

이와 같이, 이러한 모든 방식은 모두 그 설치와 구축에 상당한 비용과 대가가 요구되며, 그 운용상에 있어서도 상당한 유지/관리 비용이 소요되는 공통점이 있다.

본 발명의 목적은 기존에 많이 설치되어 있는 CCTV 영상을 주로 활용하고 필요시 CCTV 추가하는 형태의 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기존에 많이 설치되어 있는 CCTV 영상을 주로 활용하고 필요시 CCTV를 추가하는 형태의 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 목적에 따른 아날로그/디지털 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 시스템은, 건물 주차장에 41만 화소 이상 5천만 화소 이하의 해상도를 갖는 영상을 촬영하고 동축 케이블(coaxial cable), 광 케이블(optical cable) 또는 UTP 케이블(unshielded twisted pair cable) 중 어느 하나를 통해 촬영된 영상을 전송하도록 기 설치되어 있는 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(analog or digital closed-circuit television camera)와, 상기 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라로부터 영상을 수신하여 상기 건물 주차장의 각 주차면에 대한 주차 여부를 판별하는 H/W 보드(hardware board)를 포함하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 H/W 보드에서는, 상기 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라로부터 영상을 수신하는 S/W 수신 모듈; 상기 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 설치 위치에 따라 서로 다른 영향을 받는 조명의 영향을 최소화하기 위해 상기 S/W 수신 모듈에서 수신된 영상을 RGB 영역에서 LAB 영역으로 변환하고 변환된 영상을 저대역 필터(low-pass filter)에 통과시켜 조명 모델링을 수행하여 역조명 영상을 산출하고 산출된 역조명 영상과 상기 수신된 영상을 합성하여 정규화(normalization)하는 S/W 정규화 모듈; 상기 S/W 정규화 모듈에서 정규화된 영상에 대한 확대 영상의 윤곽선 강화 및 명암 대비의 향상을 위해 히스토그램(histogram) 균등화 연산을 수행하고, 2차적으로 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 미디언 필터(median filter)에 의한 블루어(Blur) 연산을 수행하는 S/W 영상 처리 모듈; 상기 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 영상별로 주차면에 대한 주차 검지 영역을 미리 설정하여 저장하는 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈; 상기 S/W 영상 처리 모듈에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 상기 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별하는 S/W 주차 판별 모듈이 구동될 수 있다.

한편, 상기 S/W 주차 판별 모듈은, 상기 주차 검지 영역에 대해 주차 차량이 없는 상태의 기준 영상과 현재 영상을 대비하여 화소별 차이값을 산출하고, 산출된 화소별 차이값이 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 상기 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하는 템플릿 매칭(template matching) 방식과, 상기 주차 검지 영역의 윤곽선을 추출하고 추출된 윤곽선의 변화값을 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 상기 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하는 에지 검출(edge detecting) 방식 중에서 상기 주차 검지 영역별로 주차 검지 영역의 특성에 따라 선택적으로 적용하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 S/W 주차 판별 모듈은, 상기 에지 검출 방식에 의해 주차 상태를 판별하는 경우, 소정 시간 동안 소정 회수의 판별 결과 주차 상태로 판별된 백분율을 계산하고, 계산된 백분율이 소정 비율 이상인 경우 주차 상태로 판별하도록 구성될 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 아날로그/디지털 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 방법은, 기 설치된 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(analog or digital closed-circuit television camera)가 41만 화소 이상 5천만 화소 이하의 해상도를 갖는 영상을 촬영하고 동축 케이블(coaxial cable), 광 케이블(optical cable) 또는 UTP 케이블(unshielded twisted pair cable) 중 어느 하나를 통해 촬영된 영상을 전송하는 단계; S/W 수신 모듈은 상기 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라로부터 영상을 수신하는 단계; S/W 정규화 모듈은 상기 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 설치 위치에 따라 서로 다른 영향을 받는 조명의 영향을 최소화하기 위해 상기 S/W 수신 모듈에서 수신된 영상을 RGB 영역에서 LAB 영역으로 변환하고 변환된 영상을 저대역 필터(low-pass filter)에 통과시켜 조명 모델링을 수행하여 역조명 영상을 산출하고 산출된 역조명 영상과 상기 수신된 영상을 합성하여 정규화(normalization)하는 단계; S/W 영상 처리 모듈이 상기 S/W 정규화 모듈에서 정규화된 영상에 대한 확대 영상의 윤곽선 강화 및 명암 대비의 향상을 위해 히스토그램(histogram) 균등화 연산을 수행하고, 2차적으로 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 미디언 필터(median filter)에 의한 블루어(Blur) 연산을 수행하는 단계; S/W 주차 검지 영역 설정 모듈이 상기 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 영상별로 주차면에 대한 주차 검지 영역을 미리 설정하여 저장하는 단계; S/W 주차 판별 모듈이 상기 S/W 영상 처리 모듈에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 상기 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 S/W 주차 판별 모듈이 상기 S/W 영상 처리 모듈에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 상기 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별하는 단계는, 상기 주차 검지 영역에 대해 주차 차량이 없는 상태의 기준 영상과 현재 영상을 대비하여 화소별 차이값을 산출하고, 산출된 화소별 차이값이 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 상기 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하는 템플릿 매칭(template matching) 방식과, 상기 주차 검지 영역의 윤곽선을 추출하고 추출된 윤곽선의 변화값을 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 상기 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하는 에지 검출(edge detecting) 방식 중에서 상기 주차 검지 영역별로 주차 검지 영역의 특성에 따라 선택적으로 적용하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 S/W 주차 판별 모듈이 상기 S/W 영상 처리 모듈에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 상기 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별하는 단계는, 상기 에지 검출 방식에 의해 주차 상태를 판별하는 경우, 1분 동안 5회의 판별 결과 주차 상태로 판별된 백분율을 계산하고, 계산된 백분율이 소정 비율 이상인 경우 주차 상태로 판별하도록 구성될 수 있다.

상술한 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 시스템 및 방법에 의하면, 기존 주차장에 가장 많이 설치된 41만 화소의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 영상에 대해 소프트웨어를 이용하여 주차면별 주차 검지를 하도록 구성됨으로써, 별도의 초음파 장비, 유도 루프 장비, 지자기 센서 등을 설치하지 않고도 주차면별 주차 검지를 정확하게 할 수 있는 효과가 있다.

이에, 별도의 고가의 주차 검지 시스템을 구축할 필요가 없으며, 기존의 하드웨어 장비를 그대로 활용하면서 H/W 보드 하나만을 구매하여 시스템 구축이 가능해지는 효과가 있다.

또한 템플릿 매칭 방식과 에지 검출 방식을 혼용하여 주차면의 특성에 따라 선택 적용하도록 구성됨으로써, 주차면마다 최적화된 방식으로 주차 판별을 하도록 구성된다.

그리고 주차 검지 영역 역시 각 주차면마다 그 특성에 따라 필요한 형상과 개수를 설정하도록 구성됨으로써, 주차 판별의 정확도를 최대화시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 시스템의 블록 구성도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 알고리즘의 출력 결과를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 방법의 흐름도이다.

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 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 시스템의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 시스템(이하, '주차 검지 시스템'이라 함)(100)은 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(analog or digital closed-circuit television camera for crime prevention)(110), H/W 보드(hardware board)(120)를 포함하며, H/W 보드(120)에서는 S/W(software) 수신 모듈(121), S/W 정규화 모듈(122), S/W 영상 처리 모듈(123), S/W 주차 검지 영역 설정 모듈(124), S/W 주차 판별 모듈(125)이 구동될 수 있다.

주차 검지 시스템(100)은 초음파 장비, 지자기 센서, 유도 루프 등을 주차면마다 설치하거나 매립하지 않고서도 기존에 설치된 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)와 그로부터 얻은 영상에서 영상 분석을 하여 주차면별 주차 검지를 하도록 구성된다.

주차 검지 시스템(100)은 영상 분석을 위한 소프트웨어가 탑재된 H/W 보드(120) 하나만 구매하여 기존의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)에 병렬 연결하면 되므로, 그 주차 검지 시스템의 구축 비용이 거의 들지 않고 그 설치가 매우 편리하고 용이하다. 설치 시간 역시 기존의 방식에 비할 때 매우 짧은 시간이므로 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)가 설치된 주차장에서는 매우 쉽게 주차 검지가 가능하다.

또한, 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)는 기 설치된 구성이므로, 기존 설치 위치에서 주차면별 검지 효율을 높이기 위해서는 템플릿 매칭 방식과 에지 검출 방식을 혼용하거나 검출율이 높은 방식을 선택적으로 활용하도록 구성됨으로써, 그 검지 효율을 극대화시킬 수 있다.

또한, 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)가 각 주차면을 바라보는 각도에 따라 최적화된 주차 검지 영역을 다양하게 구성하도록 구성되며, 예를 들면 하나의 주차면에 여러 개의 주차 검지 영역을 설정하거나 다양한 형상의 비정형 주차 검지 영역을 설정함으로써, 가장 최적화된 주차 검지 효과를 얻을 수 있다.

최소한의 구축 비용과 유지 비용으로 기존 방범 시설을 이용하여 방범 효과는 물론 주차 검지 효과까지 얻을 수 있다.

이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.

아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)는 기존 주차장에 방범용으로 기 설치된 구성으로서, 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다.

기존의 주차장에 설치된 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)는 대개 41만 화소 이상 5천만 화소 이하의 해상도, 좀 더 정확하게는 41만 화소 갖는 아날로그 카메라 또는 디지털 카메라가 대다수를 차지하는데, 이러한 카메라를 이용하여 주차 검지가 가능한 소프트웨어 모듈이 요구된다.

기존의 경우 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)는 건물 주차장에 바닥면으로부터 2.1m 내지 2.5m의 높이에 10도 내지 45도의 지향 각도로 설치된 경우가 많으며, 본 발명에서는 이러한 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)를 활용한다.

아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)는 41만 화소 이상 5천만 화소 이하의 해상도를 갖는 영상을 촬영하고 동축 케이블(coaxial cable), 광 케이블(optical cable) 또는 UTP 케이블(unshielded twisted pair cable) 중 어느 하나를 통해 촬영된 영상을 전송하도록 구성될 수 있다.

H/W 보드(hardware board)(120)는 적어도 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)와 유선으로 연결되도록 구성될 수 있다.

H/W 보드(120)는 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)로부터 영상을 수신하여 건물 주차장의 각 주차면에 대한 주차 여부를 판별하도록 구성될 수 있다.

H/W 보드(120)는 하나의 메인 보드(main board)로서 CPU(central processing unit)와 램(RAM), 롬(ROM) 등의 메모리가 구비될 수 있다. 롬에는 본 발명의 소프트웨어 코드가 탑재될 수 있다. 소프트웨어 코드는 CPU에서 실행될 수 있다.

소프트웨어 코드는 S/W 수신 모듈(121), S/W 정규화 모듈(122), S/W 영상 처리 모듈(123), S/W 주차 검지 영역 설정 모듈(124), S/W 주차 판별 모듈(125)로 구성될 수 있다.

S/W 수신 모듈(121)은 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)로부터 영상을 수신하도록 구성될 수 있다. 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)마다 영상을 수신하며, 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)의 미리 할당된 ID나 수신 포트를 통해 영상을 구별할 수 있다.

S/W 정규화 모듈(122)은 S/W 수신 모듈(121)에서 수신된 영상들을 정규화(normalization)하도록 구성될 수 있다. 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)는 그 기존의 설치 위치마다 조명이 달라 그 주변 조도가 다르기 때문에 조명에 따른 영상의 차이가 발생하게 된다. 그러므로, 이러한 조명에 의해 영상이 받는 영향을 최소화하기 위해 조명의 영향을 제거하기 위한 정규화 작업이 수행된다.

S/W 정규화 모듈(122)은 S/W 수신 모듈(121)에서 수신된 영상을 RGB 영역에서 LAB 영역으로 변환하고 변환된 영상을 저대역 필터(low-pass filter)에 통과시켜 조명 모델링을 수행하여 역조명 영상을 산출하도록 구성될 수 있다.

그리고 S/W 정규화 모듈(122)은 그 산출된 역조명 영상과 앞서 S/W 수신 모듈(121)에서 수신된 영상을 합성하여 정규화(normalization)하도록 구성될 수 있다.

S/W 영상 처리 모듈(123)은 S/W 정규화 모듈(122)에서 정규화된 영상에 대한 확대 영상의 윤곽선 강화 및 명암 대비의 향상을 위해 히스토그램(histogram) 균등화 연산을 수행하도록 구성될 수 있다.

또한, S/W 영상 처리 모듈(123)은 이러한 연산에 의해 2차적으로 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 미디언 필터(median filter)에 의한 블루어(Blur) 연산을 수행하도록 구성될 수 있다.

한편, S/W 주차 검지 영역 설정 모듈(124)은 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)의 영상별로 주차면에 대한 주차 검지 영역을 미리 설정하여 저장하도록 구성될 수 있다. 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)의 영상에 포착되는 여러 주차면에 대해 각각의 주차 검지 영역을 미리 설정하여 메모리에 저장해 놓도록 구성될 수 있다.

여기서, 주차 검지 영역은 하나의 주차면에 대해 하나 또는 그 이상의 주차 검지 영역이 설정될 수도 있으며, 그 형상 역시 부정형으로서, 다양한 형상을 갖도록 사용자에 의해 설정될 수 있다. H/W 보드(120)를 키보드나 마우스, 모니터에 연결하여 영상을 보면서 사용자가 주차 검지 영역을 설정하도록 구성될 수 있다. 이때, 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)의 지향 방향에서 각각의 주차 검지 영역이 설정되는 것이 바람직하다.

만약, 주차 검지를 위해 디지털 CCTV 카메라를 곳곳에 설치한 경우라면, 주차면의 영상 내에서 크게 포착되도록 설치할 것이기 때문에 주차 검지 영역 역시 매우 크고 단순해질 것이다. 그러나, 본 발명에서는 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)이기 때문에 주차면의 포착이 쉽지 않으며, 통로에 설치된 경우 주차면들의 일부만 노출되어 주차 검지 영역이 매우 작게 설정될 수밖에 없다. 또한, 검지가 가장 잘되는 영역 역시 각각의 주차면에 따라 그 특성이 달라질 것이다. S/W 주차 검지 영역 설정 모듈(124)은 이러한 주차장별 특성과 주차면별 특성 그리고 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)의 설치 위치에 따른 특성을 고려하여 주차 검지 영역을 설정하도록 구성되는 것이 바람직하다.

아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)의 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll)의 각도를 저장하고, 그 각도에서 포착되는 주차면별로 주차 검지 영역이 설정되는 것이 바람직하다.

아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)의 개수가 많지 않아 주차장 전체의 주차면을 모두 포착하지 못하더라도 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)를 미리 설정된 각도로 변경하면서 전체 주차면을 모두 포착 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, S/W 주차 검지 영역 설정 모듈(124)은 이러한 피치, 요, 롤 각도와 해당 주차 검지 영역을 미리 롬(ROM)에 저장하고 이를 이용하여 순차적으로 전체 주차면을 검지하도록 구성되는 것이 바람직하다.

S/W 주차 검지 영역 설정 모듈(124)은 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)를 제어하여 소정 시간마다 주기적으로 미리 정해진 지향 방향으로 각도를 바꾸어 영상을 촬영하도록 구성될 수 있다.

S/W 주차 판별 모듈(125)은 S/W 영상 처리 모듈(123)에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈(124)에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별하도록 구성될 수 있다.

S/W 주차 판별 모듈(125)은 주차 검지 영역에 대해 주차 차량이 없는 상태의 기준 영상을 미리 롬(ROM)에 저장해 놓는다.

그리고 S/W 주차 판별 모듈(125)은 롬에 저장된 기준 영상과 해당 주차 검지 영역에 대한 현재 영상을 대비하여 화소별 차이값을 산출하도록 구성될 수 있다.

S/W 주차 판별 모듈(125)은 그 산출된 화소별 차이값이 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하도록 구성될 수 있다. 템플릿 매칭(template matching) 방식을 활용한 것이다.

또한, S/W 주차 판별 모듈(125)은 주차 검지 영역의 윤곽선을 추출하고 추출된 윤곽선의 변화값을 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하도록 구성될 수 있다. 이는 에지 검출(edge detecting) 방식을 활용한 것이다.

S/W 주차 판별 모듈(125)은 이러한 두가지 방식을 혼용할 수 있으며, 그 중 어느 한 방식을 선택하여 이용할 수도 있다. 사용자의 설정이나 선택에 따라 혼용되거나 택일적으로 이용될 수 있다.

S/W 주차 판별 모듈(125)은 전체 주차면에 대해 두가지를 모두 혼용하여 두 방식 모두에서 검지되었을 때 주차로 판별하거나 또는 전체 주차면에 대해 두가지 방식 중 어느 하나의 방식을 선택하여 검지하도록 구성될 수도 있다.

예를 들어, 방범 영상에서 볼 때 주차면 주변으로 차량과 비슷한 형태의 에지가 너무 많이 검출되는 경우라면 에지 검출 방식이 아닌 템플릿 검출 방식이 더 적합할 수 있다.

또 다른 예로서, 만약 흐린 날이거나 조명이 없어 어두운 영역에서는 에지 검출보다는 템플릿 매칭 방식이 더 검지율이 높을 수 있다. 그러므로, 이러한 조명이 없어 상시 어두운 영역의 주차면이나 또는 어두운 저녁에는 시간대별로 미리 설정된 바에 따라 주차 판별 방식을 혼용하여 사용할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 기존 주차장의 구조상 한계나 그 장비의 한계를 그대로 받아들이고 최적의 주차 검지율을 소프트웨어적으로 높이도록 구성되는 점에 특징이 있다.

S/W 주차 판별 모듈(125)은 전체 주차면이 아닌 각 주차면 즉 주차 검지 영역별로 그 주차 검지 영역의 특성에 따라 선택적으로 판별 방식을 적용하도록 구성될 수도 있다.

한편, 에지 검출 방식의 경우 판별 정확도를 높이기 위해서, S/W 주차 판별 모듈(125)은 1분 동안 5회의 판별 결과 주차 상태로 판별된 백분율을 계산하도록 구성될 수 있다. 그리고 S/W 주차 판별 모듈(125)은 그 계산된 백분율이 소정 비율 이상인 경우 주차 상태로 판별하도록 구성될 수 있다. 즉, 2분 동안 10회의 판별을 한 경우 7회에 걸쳐 주차 상태로 판별되었다면, 그 소정 비율이 65%라면 주차 상태로 최종 판별될 수 있다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 알고리즘의 출력 결과를 설명하기 위한 예시도이다.

먼저 도 2a를 참조하면, 영상을 정규화할 때 영상을 RGB 영역에서 LAB 영역으로 변환하고 저대역 필터링을 하는 것을 나타낸다.

도 2b의 (a)는 잡음이 존재하는 영상을 나타내고 (b)는 히스토그램 균등화를 수행한 영상을 나타낸다. 주차면이 멀리 있을 때에는 영상을 확대하여 윤곽선을 검출해야 하는데, 이럴 경우 윤곽선이 흐릿해지므로 히스토그램 균등화를 하여 윤곽선 강화는 물론 그 명암 대비를 명확하게 하여 준다.

도 2c는 미디어 필터에 의해 노이즈를 제거하는 블루어 연산을 수행하기 전의 데이터 그래프와 블루어 연산을 수행한 후의 데이터 그래프를 나타낸다.

도 2d의 (a)는 이러한 블루어 연산 전 영상을 나타내며 (b)는 블루어 연산 후의 영상을 나타낸다. 블루어 연산 후의 영상은 블루어 연산 전의 영상에 비해 잡음이 상당 부분 제거되어 있음을 보인다.

도 2e의 (a)는 주차 검지 영역을 설정하는 인터페이스 화면을 나타낸다.

도 2e의 (b)는 주차 검지 영역이 하나의 주차면에 대해 다양한 개수와 다양한 형상으로 설정됨을 나타낸다. 본 영상에서는 차량이 정면에 나타나 있지만, 실제로는 영상이 통로를 촬영하여 여러 주차면에 주차된 차량이 그 앞단만 조금씩 포착될 수도 있다. 이러한 경우에는 그 앞단에만 각각 주차 검지 영역이 설정될 수 있다.

도 2f는 에지 검출 영상을 나타내는데, (a)는 CCTV 입력 영상이며, (b)는 에지 검출 영상을 나타내며, (c)는 에지 검출 임계값을 변경 설정하였을 때 더 많은 에지가 도시된 에지 검출 영상을 나타낸다. 이러한 임계치는 주차 검지 영역의 배경에 보이는 환경의 특성에 따라 조정되는 것이 바람직하다.

도 2f의 (b)와 같이 자동차의 에지(윤곽선)만 검출될 수 있도록 임계치가 각 주차 검지 영역마다 다르게 설정되는 것이 바람직하다.

도 2g는 실제로 인터페이스 화면에서 나타난 자동차의 윤곽선을 나타내며, (a)는 주차 전의 에지 영상이고 (b)는 주차 후의 에지 영상이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 방법의 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 건물 주차장에 바닥면으로부터 2.1m 내지 2.5m의 높이에 10도 내지 45도의 지향 각도로 기 설치된 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(analog or digital closed-circuit television camera)(110)가 41만 화소의 해상도를 갖는 영상을 촬영하고 동축 케이블(coaxial cable), 광 케이블(optical cable) 또는 UTP 케이블(unshielded twisted pair cable) 중 어느 하나를 통해 촬영된 영상을 전송한다(S101).

다음으로, S/W 수신 모듈(121)은 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)로부터 영상을 수신한다(S102).

다음으로, S/W 정규화 모듈(122)은 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)의 설치 위치에 따라 서로 다른 영향을 받는 조명의 영향을 최소화하기 위해 S/W 수신 모듈(121)에서 수신된 영상을 RGB 영역에서 LAB 영역으로 변환하고 변환된 영상을 저대역 필터(low-pass filter)에 통과시켜 조명 모델링을 수행하여 역조명 영상을 산출하고 산출된 역조명 영상과 앞서 수신된 원래의 영상을 합성하여 정규화(normalization)한다(S103).

다음으로, S/W 영상 처리 모듈(122)이 S/W 정규화 모듈(122)에서 정규화된 영상에 대한 확대 영상의 윤곽선 강화 및 명암 대비의 향상을 위해 히스토그램(histogram) 균등화 연산을 수행하고, 2차적으로 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 미디언 필터(median filter)에 의한 블루어(Blur) 연산을 수행한다(S104).

다음으로, S/W 주차 검지 영역 설정 모듈(124)이 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(110)의 영상별로 주차면에 대한 주차 검지 영역을 미리 설정하여 저장한다(S105).

다음으로, S/W 주차 판별 모듈(125)이 S/W 영상 처리 모듈(123)에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈(124)에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별한다(S105).

이때, S/W 주차 판별 모듈(125)은 2가지 주차 판별 방식을 혼용하거나 선택적을 이용할 수 있다. 그 첫번째 방식은 템플릿 매칭(template matching) 방식이고 다른 방식은 에지 검출(edge detecting) 방식이다.

템플릿 매칭 방식에 의할 경우, S/W 주차 판별 모듈(125)은 주차 검지 영역에 대해 주차 차량이 없는 상태의 기준 영상과 현재 영상을 대비하여 화소별 차이값을 산출하고, 산출된 화소별 차이값이 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하도록 구성될 수 있다.

엣지 검출 방식에 의할 경우, S/W 주차 판별 모듈(125)은 주차 검지 영역의 윤곽선을 추출하고 추출된 윤곽선의 변화값을 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하도록 구성될 수 있다.

여기서, S/W 주차 판별 모듈(125)은 1분 동안 5회의 판별 결과 주차 상태로 판별된 백분율을 계산하고, 계산된 백분율이 소정 비율 이상인 경우 주차 상태로 판별하도록 구성되는 것이 바람직하다.

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: 아날로그/디지털 CCCTV 카메라
120: H/W 보드
121: S/W 수신 모듈
122: S/W 정규화 모듈
123: S/W 영상 처리 모듈
124: S/W 주차 검지 영역 설정 모듈
125: S/W 주차 판별 모듈

Claims

건물 주차장에 41만 화소 이상 5천만 화소 이하의 해상도를 갖는 영상을 촬영하고 동축 케이블(coaxial cable), 광 케이블(optical cable) 또는 UTP 케이블(unshielded twisted pair cable) 중 어느 하나를 통해 촬영된 영상을 전송하도록 기 설치되어 있는 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(analog or digital closed-circuit television camera)와,
상기 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라로부터 영상을 수신하여 상기 건물 주차장의 각 주차면에 대한 주차 여부를 판별하는 H/W 보드(hardware board)를 포함하며,
상기 H/W 보드에서는,
상기 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라로부터 영상을 수신하는 S/W 수신 모듈;
상기 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 설치 위치에 따라 서로 다른 영향을 받는 조명의 영향을 최소화하기 위해 상기 S/W 수신 모듈에서 수신된 영상을 RGB 영역에서 LAB 영역으로 변환하고 변환된 영상을 저대역 필터(low-pass filter)에 통과시켜 조명 모델링을 수행하여 역조명 영상을 산출하고 산출된 역조명 영상과 상기 수신된 영상을 합성하여 정규화(normalization)하는 S/W 정규화 모듈;
상기 S/W 정규화 모듈에서 정규화된 영상에 대한 확대 영상의 윤곽선 강화 및 명암 대비의 향상을 위해 히스토그램(histogram) 균등화 연산을 수행하고, 2차적으로 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 미디언 필터(median filter)에 의한 블루어(Blur) 연산을 수행하는 S/W 영상 처리 모듈;
상기 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 영상별로 주차면에 대한 주차 검지 영역을 미리 설정하여 저장하는 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈;
상기 S/W 영상 처리 모듈에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 상기 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별하는 S/W 주차 판별 모듈이 구동되고,
상기 S/W 주차 판별 모듈은,
상기 주차 검지 영역에 대해 주차 차량이 없는 상태의 기준 영상과 현재 영상을 대비하여 화소별 차이값을 산출하고, 산출된 화소별 차이값이 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 상기 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하는 템플릿 매칭(template matching) 방식과, 상기 주차 검지 영역의 윤곽선을 추출하고 추출된 윤곽선의 변화값을 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 상기 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하는 에지 검출(edge detecting) 방식 중에서 상기 주차 검지 영역별로 주차 검지 영역의 특성에 따라 선택적으로 적용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 S/W 주차 판별 모듈은,
상기 에지 검출 방식에 의해 주차 상태를 판별하는 경우, 소정 시간 동안 소정 회수의 판별 결과 주차 상태로 판별된 백분율을 계산하고, 계산된 백분율이 소정 비율 이상인 경우 주차 상태로 판별하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 시스템.
기 설치된 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라(analog or digital closed-circuit television camera)가 41만 화소 이상 5천만 화소 이하의 해상도를 갖는 영상을 촬영하고 동축 케이블(coaxial cable), 광 케이블(optical cable) 또는 UTP 케이블(unshielded twisted pair cable) 중 어느 하나를 통해 촬영된 영상을 전송하는 단계;
S/W 수신 모듈은 상기 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라로부터 영상을 수신하는 단계;
S/W 정규화 모듈은 상기 복수의 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 설치 위치에 따라 서로 다른 영향을 받는 조명의 영향을 최소화하기 위해 상기 S/W 수신 모듈에서 수신된 영상을 RGB 영역에서 LAB 영역으로 변환하고 변환된 영상을 저대역 필터(low-pass filter)에 통과시켜 조명 모델링을 수행하여 역조명 영상을 산출하고 산출된 역조명 영상과 상기 수신된 영상을 합성하여 정규화(normalization)하는 단계;
S/W 영상 처리 모듈이 상기 S/W 정규화 모듈에서 정규화된 영상에 대한 확대 영상의 윤곽선 강화 및 명암 대비의 향상을 위해 히스토그램(histogram) 균등화 연산을 수행하고, 2차적으로 발생하는 노이즈를 제거하기 위해 미디언 필터(median filter)에 의한 블루어(Blur) 연산을 수행하는 단계;
S/W 주차 검지 영역 설정 모듈이 상기 아날로그 또는 디지털 CCTV 카메라의 영상별로 주차면에 대한 주차 검지 영역을 미리 설정하여 저장하는 단계;
S/W 주차 판별 모듈이 상기 S/W 영상 처리 모듈에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 상기 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별하는 단계를 포함하고,
상기 S/W 주차 판별 모듈이 상기 S/W 영상 처리 모듈에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 상기 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별하는 단계는,
상기 주차 검지 영역에 대해 주차 차량이 없는 상태의 기준 영상과 현재 영상을 대비하여 화소별 차이값을 산출하고, 산출된 화소별 차이값이 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 상기 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하는 템플릿 매칭(template matching) 방식과, 상기 주차 검지 영역의 윤곽선을 추출하고 추출된 윤곽선의 변화값을 소정 임계치 이상인지 판단하고 판단 결과 상기 소정 임계치 이상인 경우 해당 주차 검지 영역에 대해 주차 상태로 판별하는 에지 검출(edge detecting) 방식 중에서 상기 주차 검지 영역별로 주차 검지 영역의 특성에 따라 선택적으로 적용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 방법.
제3항에 있어서, 상기 S/W 주차 판별 모듈이 상기 S/W 영상 처리 모듈에서 블루어 연산이 수행된 영상에 대해 상기 S/W 주차 검지 영역 설정 모듈에 의해 설정된 해당 주차 검지 영역별로 주차 여부를 판별하는 단계는,
상기 에지 검출 방식에 의해 주차 상태를 판별하는 경우, 소정 시간 동안 소정 회수의 판별 결과 주차 상태로 판별된 백분율을 계산하고, 계산된 백분율이 소정 비율 이상인 경우 주차 상태로 판별하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 CCTV 영상을 이용한 소프트웨어 방식의 주차 검지 방법.