KR101742490B1 - 끼어들기 위반차량 단속 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 끼어들기 위반차량 단속 시스템 및 그 방법으로써, 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라를 포함한 복수의 전용카메라를 연동하여 실시간으로 영상데이터를 수집하고, 수집한 영상데이터를 영상분석장치에서 실시간으로 분석하여 끼어들기 위반차량을 신속하고 정확하게 검출하고 단속함으로써, 재발방지의 효과가 있는 끼어들기 위반차량 단속 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

끼어들기 위반차량 단속 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR INSPECTING VEHICLE IN VIOLATION BY INTERVENTION AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 끼어들기 위반차량 단속 시스템 및 그 방법으로써, 더욱 상세하게는, 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라를 포함한 복수의 전용카메라를 연동하여 실시간으로 끼어들기 위반차량을 검출하여 단속함으로써, 재발방지의 효과가 있는 끼어들기 위반차량 단속 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

산업이 발전하고 기술이 고도화됨에 따라 교통수단인 차량이 꾸준히 증가하고 있어 이로 인해 교통과 관련하여 많은 유형의 문제점이 발생하고 있다. 그 중에서 특히 문제가 되는 경우가 끼어들기이다.

끼어들기는 간선도로 또는 고속도로와 접해있는 램프구간 진입지점에서 흔히 볼 수 있는 현상으로 끼어들기의 경우 양보하지 않으려는 차량과의 추돌사고를 야기할 수 있고 본선에서 램프차로로 끼어들기 위해 속도를 줄이기 때문에 본선의 교통흐름에도 악영향을 줄 수 있다.

또한 끼어드는 차량에 의해 램프차로의 대기행렬에 충격파 현상으로 정체가 더욱 극심해질 수 있으며, 결국 램프차로 및 본선차로 모두 교통정체가 발생하는 원인을 제공한다.

실제로 어떤 차량이 끼어들기를 한번을 하게 되면 다른 차량의 주행가능시간을 2-3초 정도를 방해하게 되며, 이는 차량의 행렬 전체에게 영향을 주어 정체를 더욱 악화시키는 것으로 알려져 있다.

따라서 램프구간 진입지점 및 차선변경 금지구역에서 차선을 변경하여 끼어들기를 하는 차량을 단속하기 위해 다양한 단속 방법이 시행되고 있으며, 현재 가장 보편적인 위반차량 단속 방법은 교통경찰이 직접 현장에 대기하면서 시각적으로 끼어들기 차량을 적발하고, 범칙금을 발부하는 것이다.

다만, 상기와 같이 교통경찰이 직접 단속하는 경우에는 위반차량 적발 시, 위반차량을 증명할 수 있는 증거확보가 쉽지 않아서 위반차량 운전자와 시비가 자주 벌어지게 되며 또한 위반차량의 단속을 위해서 많은 인원이 동원되어야 하는 문제점이 있으며, 단속 대상 범위는 주로 주행속도가 높은 고속도로나 간선도로이기 때문에 잠재적인 교통사고의 위험성이 있어 인력으로 끼어들기를 단속하기에는 많은 어려운 점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 끼어들기 단속을 위한 카메라를 장착한 무인시스템이 개발되어 시행되고 있다.

다만, 기존의 단속시스템은 단속 가능 구간이 20-30M에 불과하고 위치가 고정되어 있어 설치되어 있는 카메라의 위치를 벗어나면 식별이 어렵고, 여러 대의 카메라를 운영해야하기 때문에 고가의 비용이 들고 또한 위반 차량의 검지율이 낮아 재발방지의 효과가 낮다.

본 발명에서는 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 고정형의 실화상카메라와 열화상카메라 및 가변형의 PTZ카메라가 서로 연동하여 영상자료를 수집하고 영상자료를 토대로 단속구간 내의 끼어들기 위반 차량을 정확하고 신속하게 실시간으로 검출하여 위반 즉시 해당 위반 차량을 촬영하고 동영상 녹화가 가능한 끼어들기 위반차량 단속 시스템 및 그 방법을 제시하고자 한다.

다음으로 본 발명의 기술 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.

먼저, 한국공개특허 제2010-0053318호(2010.05.20)는 코너정보를 이용한 끼어들기 위반차량 검지시스템 및 그 방법으로써, 끼어들기 위반 지역을 촬영하기 위한 제 1카메라와 위반지역에서 검지된 끼어들기 위반차량을 촬영하여 차량정보를 획득하는 제 2카메라를 이용하여 제 1카메라에서 촬영된 영상을 디지털 영상으로 변환하고, 변환한 디지털 영상을 분석하여 차량의 코너정보들을 추출하여 추출된 코너정보를 근거로 끼어들기 차량을 검지한다.

상기 선행기술은 실선 시작 지점과 실선 끝(램프 진입)지점에 단속카메라를 설치하여 두 지점의 카메라에서 차량 번호를 인식하고, 첫 번째 카메라에서 차량번호가 없고 두 번째 카메라에서 차량 번호가 있으면 위반으로 처리하여 단속하는 장치 및 방법에 관한 것으로 인식율이 매우 높지만 첫 번째 카메라에서 통과차량의 번호를 인식하지 못하거나 오인식하여 두 번째 카메라에서 인식한 번호와 일치하지 않는 경우에 오단속이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

반면에 본 발명은, 두 지점에 카메라를 설치하지 않고 상기에서 언급한 바와 같이 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라를 포함한 복수의 전용카메라를 연동하여 위반차량을 검출하고, 검출한 위반차량을 추적하여 위반차량의 차량번호 및 위반차량의 증거차료를 확보하도록 구현한 것이다.

또한 한국등록특허 제1203712호(2012.11.21)는 영상 처리를 기반으로 한 끼어들기 단속 시스템으로써, 끼어들기 금지 구간의 시작지점에 설치되어 통과 차량들에 대한 제 1촬상 정보들을 제공하는 제 1검지 카메라부, 끼어들기 금지 구간의 종점에 설치되어 통과 차량들의 대한 제 2촬상 정보들을 제공하는 제 2검지 카메라부, 끼어들기 금지 구간의 전 영역에 대한 트래킹 영상을 제공하는 차량 추적 카메라부로 구성된다.

상기 선행기술은 종점을 통과한 차량의 차량 번호가 시작 지점을 통과한 차량 번호 목록에 존재하지 않는 경우, 종점을 통과한 차량은 끼어들기 차량으로 판단하고 끼어들기 차량을 트래킹 영상으로부터 검출하고, 검출된 끼어들기 차량을 트래킹 영상에서 역방향 트래킹하거나 그룹 역방향 트래킹하여 끼어들기 차량이 끼어들기 하는 순간에 대한 증거 영상을 추출하여 제공하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

반면에 본 발명은 카메라를 어느 한 지점마다 분리하여 설치하지 않으면서 상기에 언급한 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라를 포함한 복수의 전용카메라를 연동하여 더욱 정확하고 신속하게 위반차량을 검출하여 해당 위반차량에 대하여 경고 방송 및 실시간 통보를 할 수 있도록 구현한 것이다.

또한 한국등록특허 제1344059호(2013.12.24)는 끼어들기 위반차량 무인단속 시스템 및 단속방법에 관한 것으로써, 끼어들기 위반차량 단속지역을 진행방향에 따라 일정구간별로 각각 구분하여 촬영하도록 설치되는 복수의 단속카메라와, 복수의 단속카메라 각각에서 촬영된 차량의 번호를 인식하는 번호인식부와, 복수의 단속카메라 각각에서 촬영되어 번호 인식된 차량들의 번호가 일치하는지 비교/판단하는 비교부와, 복수의 단속카메라별로 촬영된 영상들을 판독하여 끼어들기 차량 유무를 판독하는 영상판독부, 영상판독부에서 위반차량으로 판독된 차량에 대해서 단속처리데이터를 생성하고 비교부에서 비교한 결과 번호 인식된 차량번호들이 일치할 경우 나중에 번호 인식된 차량정보를 폐기 처리 하는 제어부 및 제어부에서 처리된 단속처리데이터를 원격의 관리센터로 전송하는 송신부로 구성된다.

상기 선행기술은 단속구간에 여러 개의 추적카메라를 설치하여 차량이 실선을 넘는지 확인하고, 차선을 넘어서는 차량을 추적카메라가 궤적을 추적하고 다음 카메라로 인계함으로써, 위반차량을 추적하는 추적카메라가 최종 번호인식용 카메라까지 인계하여 위반차량을 단속하는 것을 특징으로 한다.

다만, 상기 선행기술은 끼어들기를 위반한 위반차량의 뒤 차량을 검지하는 상황 또는 앞 차량을 검지하는 상황이 있을 수 있어 검지율이 낮을 수 있다.

반면에 단속구간에 여러 대의 카메라를 설치하지 않고, 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라를 포함한 복수의 전용카메라의 상호 연동을 통하여 실시간으로 위반차량을 검출하고, 검출한 위반차량을 추적하여 위반차량의 증거영상 및 위반차량의 차량번호를 확보하도록 구현한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작 된 것으로써, 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라를 포함한 복수의 전용카메라의 연동을 통해 단속 구간 내의 끼어들기 차량을 신속하고 정확하게 검출하여 해당 위반차량에 경고 방송 및 실시간 위반사실을 통보하고, 위반차량을 추적하여 증거확보 후 차량 번호판을 인식하여 관제센터에 통보하는 끼어들기 위반차량 단속 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 끼어들기 위반차량 단속 시스템은, 위반차량을 검지하기 위한 실화상카메라, 적외선을 사용하여 상기 위반차량을 검지하기 위한 열화상카메라, 상기 위반차량의 차량번호 및 위반순간의 증거자료를 수집하기 위한 PTZ카메라 및 상기 실화상카메라 및 열화상카메라로부터 입력되어지는 영상을 수집 및 분석하여 상기 위반차량을 검출하기 위한 영상분석장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 끼어들기 위반차량 단속 시스템은 실시간으로 위반차량에 대하여 경고방송을 위한 스피커 및 위반차량에 대하여 실시간으로 위반 사실을 통보하기 위한 전광판을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라에서 수집되는 영상자료들은 유무선인터페이스를 통해 상기 영상분석장치로 전송되는 것을 특징으로 한다.

한편 상기 실화상카메라는 야간, 우천 시, 눈, 안개 등과 같이 주변 환경에 의해 위반차량에 대한 정확한 영상을 수집하기 어려운 단점이 있다.

따라서 상기 실화상카메라의 단점을 극복하기 위한 상기 열화상카메라는 적외선카메라로써 차량과 차량의 분할, 안개가 낀 날의 경우 안개 제거, 우천 시 또는 야간 시에 차량의 외곽선을 명확하게 하는 것을 특징으로 한다.

특히 상기 열화상카메라는 도로 내에 차량이 고도로 밀집되어 있는 경우, 차량의 간격이 짧게 유지되어 차량과 차량을 구분하기 힘들 때 온도차를 영상으로 표현하여 차량의 엔진부분이 두드러지게 표현되면 이를 이용하여 차량을 분리해 낼 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PTZ카메라는 위반차량의 차량번호 및 차량위반시의 증거자료뿐만 아니라 전경사진(단속차량의 앞, 뒤 차량의 모습이 보이는 사진), 배경 사진(단속 차량이 중심인 현장 사진) 및 단속 구간 내의 주변 정황정보를 수집하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 PTZ카메라는 회전형 고정밀 팬/틸트 드라이버와 줌 카메라로 구성되어 단속차량의 추적 및 촬영을 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 영상분석장치는 열화상카메라, 실화상카메라, PTZ카메라들로부터 수신되어지는 영상데이터를 취득하기 위한 영상취득부, 상기 각 카메라들로부터 들어오는 영상데이터를 분석하여 위반차량을 감지하는 위반차량감지부, 상기 카메라들의 운용과 상기 영상분석장치의 전반적인 운영을 제어하기 위한 제어부, 위반차량의 차량번호 및 위반차량의 증거자료를 수집하는 위반차량정보수집부 및 통신을 위한 유무선인터페이스부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 위반차량감지부는 상기 영상취득부로부터 수신 받은 실화상데이터와 열화상데이터에서 위반차량을 보다 정밀하고 신속하게 분석하기 위해 상기 수신한 실화상데이터 및 열화상데이터를 가공 및 처리하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 위반차량감지부는 실화상데이터를 처리하는 경우, 상기 실화상데이터는 칼라영상으로 표출하므로 데이터 처리의 부하를 감소시키기 위해 흑백 영상으로 변환하고 상기 변환한 흑백영상에서 차량을 추출하기 위해 배경을 제거하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 위반차량감지부는 상기 배경을 제거한 영상에서 끼어들기가 이루어지는 부분만을 추출하는 것을 특징으로 한다. 즉, 제1 관심영역(ROI, Region Of Interest)을 설정하여, 또한 블랍 레이블링 과정을 통하여 차량에 대한 제1 객체들을 추출하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 라벨링과정을 통해 생성된 각 객체는 위반차량의 후보가 될 수 있다.

한편 상기 실화상데이터를 처리하는 부분은 따로 상기 실화상카메라에서 수행되어 전송받을 수도 있다.

또한 상기 위반차량감지부는 열화상데이터를 처리하는 경우, 열화상카메라는 기본적으로 흑백영상을 표출하므로 표출된 영상에서 온도가 높으면 밝기 값이 높게 나타나며 낮으면 어둡게 나타나는 특징이 있다. 일반적으로 차량의 앞부분(엔진이 있는 곳)에서 높게 나타날 확률이 높으므로 이를 이용하여 차량을 분리하는데 사용한다. 따라서 스레숄드(임계치, Threshold) 방법을 이용하여 열화상 영상은 특정 온도의 임계치에 의한 이진화가 가능하고, 이를 분리하게 되면 온도가 높은 곳의 영상만 취할 수 있으며 이는 차량의 앞부분(엔진이 위치하는 곳)에 해당한다.

또한 상기 위반차량감지부는 상기에서 설명한 바와 같이 차량의 앞부분에 해당하는 영상만을 취하여 제2 관심영역을 설정하고, 차후 실화상데이터를 기준으로 열화상데이터를 합성하기 위해 아핀(Affine)변환을 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 위반차량감지부는 상기 아핀 변환한 영상을 레이블링 과정을 통하여 상기 제2 관심영역에 대해서 제 2객체들을 추출하는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 레이블링 과정을 통해 생성된 각 객체는 단속 차량의 후보가 될 수 있다.

한편 상기 위반차량감지부에서 수행하는 열화상데이터를 처리하는 부분은 따로 열화상카메라에서 수행되어 전송받을 수 있다.

또한 상기 위반차량감지부는 제1 관심영역과 제2 관심영역을 매칭시킨 후 제1 객체들과 제2 객체들을 합성하여 서로 합성하여 끼어들기 혹은 차선변경을 한 차량을 추출하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 위반차량감지부는 상기 제1 관심영역과 제2 관심영역을 결합하여 이를 이용하여 차량의 차선에 대한 위치를 판별하는 것을 특징으로 한다.

한편 상기 차선과 차량의 위치 판단은 비 감시차선, 반대 방향 차선 등은 감지할 필요가 없으며 차량 통행이 잦은 경우 정확한 배경 획득이 어렵기 때문에 본 발명에서는 각 영역별로 올바른 차선의 영역을 합성 한 후 이미지의 대비를 높이는 처리를 하여 각 차선의 영역을 추출하였다. 또한 상기 추출한 각 차선 영역은 검출된 객체들이 어느 차선에 있는지 혹은 양쪽 차선에 걸쳐있는지 판단하는 마스크(Mask)로 사용하였다. 또한 계산 수행 시간을 높이기 위해 일부 차선 판별 시에는 마스크 이미지가 아닌 좌표로 출력하여 사용 할 수 있다.

또한 위반차량감지부는 상기 차선과 차량의 위치 통해 검출 한 차량들 중에서 끼어들기와 차선변경을 위반한 위반차량을 감지하는 것을 특징으로 한다.

한편 상기 끼어들기 위반차량은, 차량의 평균속도가 미리 설정한 지체속도 이하인 차량대기구간의 중간에 새로운 차량이 진입하는 경우, 끼어들기 위반차량으로 판단되어 진다.

또한 위반차량감지부 상기 생성한 좌표를 이용하여 PTZ카메라가 이동하여야 할 좌표를 계산하고, 상기 위반차량정보수집부는 상기 계산된 좌표를 활용하여 PTZ카메라를 이동시켜 끼어들기 위반 차량의 번호판 및 근거영상을 수집할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명의 일실시예에 따른 끼어드는 차량을 단속하는 방법은, 단속구간에 설치된 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라로부터 각각 실화상데이터, 열화상데이터, 및 위반차량 영상데이터를 취득하는 영상취득단계, 상기 취득한 실화상데이터 및 열화상데이터를 중첩시켜 위반차량을 감지하는 위반차량감지단계 및 상기 위반차량 영상데이터로부터 상기 감지한 위반차량에 대한 차량번호 및 증거자료를 수집하는 위반차량정보수집단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 끼어드는 차량을 단속하는 방법은 상기 취득한 실화상데이터는 상기 실화상데이터 처리의 부하를 감소시키기 위해 흑백영상으로 변환하고 상기 흑백영상으로 변환한 실화상데이터에서 제1 관심영역을 설정한 후 제1 관심영역에서 배경을 제거하고 블랍 레이블링을 수행하여 차량에 대한 제1 객체들을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 끼어드는 차량을 단속하는 방법은 취득한 열화상데이터에서 미리 설정된 임계값을 초과하는 이미지 영역을 추출하고, 제2 관심영역을 설정한 후 제2 관심영역에 대해서 아핀변환과 블랍 레이블링을 수행하여 차량에 대한 제2 객체들을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 끼어드는 차량을 단속하는 방법은 상기 제1 관심영역과 제2 관심영역을 매칭시킨 후 제1 객체들과 제2 객체들을 합성하여 서로 합성하여 끼어들기 혹은 차선변경을 한 차량을 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 추출한 끼어들기 혹은 차선변경을 한 차량에 대해서 끼어들기 혹은 차선변경을 위반한 위반차량을 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 끼어들기 위반차량은, 차량의 평균속도가 미리 설정한 지체속도 이하인 차량대기구간의 중간에 새로운 차량이 진입하는 경우, 끼어들기 위반차량으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 위반차량감지단계에서 감지된 위반차량의 위치좌표를 중심으로 PTZ카메라를 팬, 틸트, 줌, 포커스 또는 이들의 조합을 제어함으로써, 위반차량에 대한 차량번호 및 증거자료를 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 스피커나 전광판을 포함한 메시지출력부를 통해 끼어들기 단속정보를 출력할 수 있다.

본 발명은 끼어들기 위반차량 단속 시스템 및 그 방법으로, 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라를 포함한 복수의 전용카메라를 상호 연동시켜 실시간으로 단속구간 내의 차량을 검지하고, 영상분석장치에서 상기 검지한 차량들 중에서 끼어들기 위반차량을 정밀하고 신속하게 검출하여 위반차량을 단속함으로써, 위반차량에 대한 재발방지에 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 끼어들기 위반차량 단속 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 끼어들기 위반차량 단속 시스템에서 구비되어지는 영상분석장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 끼어들기 위반차량 단속 시스템에서 구비되어지는 위반차량감지부에서 수행되는 영상데이터를 가공하는 절차를 나타내고 있는 흐름도이다.
도 4는 본 발영의 일 실시예에 따른 끼어들기 위반차량 단속 시스템에서 구비되어지는 위반차량감지부에서 위반차량을 검출하고 위반차량에 대한 정보를 수집하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발영의 일 실시예에 따른 끼어들기 위반차량 단속 시스템에서 실제 위반차량을 검출하는 절차를 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 끼어들기 위반차량 단속 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에서 게시하고 있는 끼어드는 차량(310)을 단속하기 위한 시스템은, 도로 내의 영상을 수집하는 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라에서 수집된 영상을 분석하고 상기 카메라들을 제어하기 위한 영상분석장치(400), 상기 영상분석장치(400)와 유무선 네트워크로 연결되어 상기 카메라들로부터 수집된 위반차량의 차량번호와 증거자료를 저장하는 데이터저장서버(500) 및 상기 데이터저장서버(500)에 저장된 위반차량의 정보를 바탕으로 벌금과 같은 행정조치를 내릴 수 있는 운영PC(600)로 구성되어 질 수 있다.

또한 상기 실화상카메라(100)는 고정형 카메라로써, 위반차량을 검지하기 위한 역할을 한다.

또한 상기 열화상카메라(200) 역시 고정형 카메라로서, 상기 실화상카메라(100)와 같이 동시에 위반차량을 검지하는 역할을 한다. 다만 상기 실화상카메라(100)는 날씨와 같은 주변 환경에 민감하여 영상을 수집함에 있어 정확한 영상을 수집하지 못할 경우가 있을 수 있으며, 이를 보완하는 것이 열화상카메라(200)이다.

상기 열화상카메라(200)는 적외선을 이용하여 영상을 수집하는 것을 특징으로 하며, 실화상카메라(100)에서 차량을 구분하기 힘든 경우에 있어서의 영상처리를 하기 위한 장치이다. 즉, 차량이 근접해 있는 경우 차량과 차량의 분할, 안개 낀 날인 경우 안개제거, 야간 시 차량의 외곽선을 명확히 하는 등 주변 환경의 변화에 둔감하여 상기 실화상카메라(100)의 단점을 보완하는 특징이 있다.

특히 도로 내의 차량의 밀집도가 높은 경우, 즉 차량이 많이 막혀 있을 때는 차량의 간격이 거의 붙어 있을 정도로 짧게 유지 되며 일반적인 카메라의 영상 수집 방법으로는 각 차량의 구분이 힘들기 때문에 상기 열화상카메라(200)는 온도차를 이용하여 차량의 엔진부분이 두드러지게 표현되게 함으로써, 차량의 분리를 쉽게 할 수 있다.

또한 상기 PTZ카메라(300)는 회전형 고정밀 펜-틸트 드라이버와 줌 카메라로 구성되어 실제 단속차량을 추적하여 위반차량의 번호판 및 증거자료를 수집하는 역할을 한다.

한편 끼어들기 차량의 속도는 10~30Km/h이고 단속거리를 20~30m로 가정하였을 때, 팬/틸트 드라이버의 속도는 0.5~25/sec 이지만 트래킹하기 위해서는 0.1~60/sec가 요구되어 지고, 이를 충족하기 위해서는 스탭모터나 BLDC모터 같은 최소/최대 속도비(30:1 이하)가 작고 구형파제어를 하는 팬/틸트 드라이버인 경우 추적이 어렵기 때문에 AC-Servo모터와 같은 최소/최대 속도비(1,000:1)가 크고 정현파제어가 되는 정밀한 팬/틸트 드라이가 사용되어야 신속하고 정확하게 위반 차량의 추적이 가능하다.

또한 상기 PTZ카메라(300)는 상기 단속차량의 정보를 수집하는 것뿐만 아니라 전경사진(단속차량과 앞, 뒤 차량의 모습이 보이는 사진), 배경사진(도로 내 현장 사진) 및 단속 구간의 주변 정황정보가 담긴 영상이나 사진들을 수집할 수 있다.

또한 상기 영상분석장치(400)는 상기 실화상카메라(100)와 열화상카메라(200)로부터 들어오는 영상을 취득하고 이들 영상을 합성한다. 상기 합성한 영상을 토대로 단속구간 내의 위반차량의 검출하고, 검출한 위반차량의 좌표정보를 이용하여 상기 PTZ카메라(300)를 이동시켜 위반차량을 추적하여 위반차량의 정보를 획득하는 역할을 한다.

또한 현재 로봇 비전 시스템 중 오토-트래킹(Auto-Tracking)방법을 사용하여 더욱 정밀하고 신속하게 상기 위반 차량을 추적/촬영함으로써 단속의 정확도를 높일 수 있다.

또한 상기 끼어들기 위반차량 단속 시스템은 스피커와 전광판을 구비할 수 있으며, 상기 스피커는 끼어들기를 한 위반차량에 대하여 경고방송을 할 수 있으며, 상기 전광판은 위반차량의 차량번호를 표시하여 실시간으로 상기 위반차량에 위반사실을 통보할 수 있다. 상기 스피커와 전광판을 통해서 경고방송을 수행하는 것은, 유선이나 무선통신 방식으로 해당 메시지를 전송할 수 있고, 또한 디지털 입출력 인터페이스를 통해서 신호를 전송할 수도 있다.

한편, 상기 끼어들기 위반차량 단속 시스템은 ITS(지능형교통시스템)와 연계할 경우, 실시간으로 단속정보를 제공하여 교통시설의 이용효율 극대화, 소통증대 및 교통사고의 최소화, 교통편의와 교통안전을 제고 및 에너지 절감 등의 환경 친화적인 교통체계를 구현 할 수 있다.

또한 교통정체의 개선 및 상습정체구간에서 위반차량에 대한 경고 방송으로 상습적인 끼어들기에 대한 재발방지의 효과가 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 끼어들기 위반차량 단속 시스템에서 구비되어지는 영상분석장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2에 도시한 바와 같이 영상분석장치(400)는 상기 카메라들로부터 수신되는 영상자료를 취득하기 위한 영상취득부(410), 상기 취득한 영상자료를 분석하여 위반차량을 검출하기 위한 위반차량감지부(420), 상기 카메라들의 운용과 영상분석장치의 전반적인 운영을 제어하기 위한 제어부(450), 위반차량에 대한 정보를 저장하기 위한 위반차량정보수집부(440), 위반차량에 대해 스피커를 통해 경고메시지를 출력하거나 전광판을 통해 실시간 단속현황메시지를 출력하기 위한 메시지출력부(440) 및 유무선인터페이스부(460)로 구성되어 질 수 있다.

한편 상기 영상분석장치(400)에 대한 상세한 설명은 상기에서 이미 상술하였으므로 간략하게 설명하도록 한다.

또한 상기 위반차량감지부(420)는 영상취득부(410)로부터 위반차량을 동시에 인지하기 위해 각 카메라로부터 동시에 들어오는 실화상데이터와 열화상데이터를 구분하여 처리하는 역할을 한다.

또한 데이터처리 과정에서 생길 수 있는 부하를 줄이기 위한 목적 및 상기 위반차량을 정밀하고 신속하게 추출하기 위해 상기 실화상데이터와 열화상데이터를 가공하고 결합하는 역할을 한다.

또한 상기 위반차량감지부(420)는 상기 실화상데이터와 열화상데이터를 결합하여 이를 이용하여 차량의 차선에 대한 위치를 판별하는데 이때, 상기 실화상데이터와 열화상데이터의 올바른 차선의 영역을 합성 한 후, 이미지의 대비를 높이는 처리를 하여 각 차선의 영역을 추출하고, 상기 결합한 영상데이터에서 검출된 객체들이 어느 차선에 있는지 혹은 양쪽 차선에 걸쳐있는지를 판단하는 마스크로 사용한다.

또한 상기 위반차량감지부(420)는 위반차량을 검출하며, 상기 위반차량을 검출하는 방법이 대해서는 도 5를 참조하여 상세히 설명하겠다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 따른 끼어들기 위반차량 단속 시스템에서 구비되어지는 위반차량감지부(420)에서 위반차량을 검출하기 위해 실화상데이터 및 열화상데이터를 처리하는 절차를 나타내고 있는 흐름도이다.

도 3에 도시한 바와 같이 우선 실화상데이터가 입력되면(S110) 흑백영상으로 변환하여 끼어들기가 이루어지는 부분만을 제1 관심영역으로 설정하여 상기 제1 관심영역에 해당하는 영상을 추출하고(S120), 배경화면을 제거하는 백그라운드 모델링을 수행한다(S130). 다음으로 블랍 라벨링과정을 통해 상기 배경화면을 제거한 실화상데이터에서 제1 객체들을 추출한다.(S140).

또한 열화상데이터가 입력되면(S150) 단속구간 내의 차량을 검지하기 위해, 특정 온도의 임계치를 이용하여 열화상 영상을 분리하는 이미지 스레숄드과정을 수행하여 차량을 검지한다(S160).

다음으로 상기 스레숄드된 영상을 끼어들기가 이루어지는 부분만을 제2 관심영역으로 설정하여 추출하고(S170) 차후 제1 관심영역과 합성하기 위해 상기 제2 관심영역만 추출한 영상을 아핀변환을 한다(S180).

다음으로 블랍 라벨링과정을 통해 상기 제2 관심영역에서 제2 객체들을 추출한다.(S190).

상기 추출된 제1 객체들과 제2 객체들을 서로 합성하고(S200), 다음으로 레이블링도 결합한다(S210).

여기서 실화상데이터와 열화상데이터를 합성하는 과정에 대해서 좀 더 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명에서는 실화상데이터를 기준으로 열화상데이터의 아핀변환을 통하여 열화상데이터와 실화상데이터의 같은 영역을 표출 할 수 있도록 전처리된 실화상데이터와 열화상데이터를 합성한다. 이 과정에서 차량을 분리하고, 차량의 형태를 보상하는 것을 포함한다.

또한 합성된 영상을 라벨링 과정을 통하여 객체화 시켜주는데, 이는 영상데이터를 객체화 시켜주는 역할을 하며, 각 객체가 차량의 후보로 등록된다. 검출된 후보 객체 중, 차량의 정보를 바탕으로 차량을 검출 한다. 검출된 차량에서 끼어들기 검지영역에 포함되는 차량의 객체를 찾는다.

상기 검출된 차량의 좌표 정보를 이용하여, PTZ카메라의 이동해야할 좌표를 계산 한다. 상기 계산된 좌표에 의해서 PTZ카메라를 이동시켜, 차량의 번호판 정보를 획득한다. 여기서 열화상카메라는 칼라(온도) 표출과 흑백(온도)표출을 통해서 차량의 끼어들기 위반모습을 확인할 수 있다.

이러한 과정은 상기 영상분석장치(400)에 의해서 상기 실화상카메라(100)와 열화상카메라(200)로부터 들어오는 영상을 취득하고 이들 영상을 합성하고, 상기 합성한 영상을 토대로 단속구간 내의 위반차량의 검출하고, 검출한 위반차량의 좌표정보를 이용하여 상기 PTZ카메라(300)를 이동시켜 위반차량을 추적하여 위반차량의 정보를 획득함으로써, 수행된다.

도 4는 본 발멸의 일 실시예에 따른 끼어들기 위반차량 단속 시스템에서 구비되어지는 위반차량감지부에서 위반차량을 검출하고 위반차량에 대한 정보를 수집하는 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 4에 도시한 바와 같이 상기 위반차량감지부(420)에서 생성한 제1 관심영역과 제 2관심영역을 합성하여 검출된 차량이 차선변경차량인지를 판단한다(S310). 한편 상기 차선변경차량인지 여부의 판단방법은 도 5를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

또한 상기 판단결과 차선변경차량이고 위반차량인 경우, PTZ카메라의 포지션을 컨버젼(S320)하고 상기 위반차량을 추적하여 위반차량에 대한 정보를 촬영(S330)한다.

또한 상기 판단결과 차선변경차량이 아닌 경우, 상기 도 3과 도 4를 참조하여 설명한 절차를 반복적으로 수행한다.

도 5는 본 발영의 일 실시예에 따른 끼어들기 위반차량 단속 시스템에서 위반차량을 인식하는 절차를 나타내는 흐름도이다.

본 발명에서 한편 차선변경차량 또는 끼어들기 차량인지를 판단하는 방법은 끼어들기 위한 차량은 끼어드는 차로의 평균속도보다 서행하며, 정지하고 있는 차량을 앞질러 차선 변경을 하는 경우 변경되는 차선의 평균속도보다 빠르다는 것을 고려하여 위반차량인지의 여부를 판단한다.

도 5에 도시한바와 같이 우선, 끼어들기 위반차량을 단속하기 위한 단속구간을 설정하고 단속구간 내의 차량의 평균속도를 산정한다(S410). 설명을 편하게 하기 위해 본 발명에서는 도로 내에 차가 지정체 되어 막히는 속도(지체속도)를 10km/h로 설정하고 단속구간의 길이도 400m로 설정하여 설명하도록 하겠다.

한편 상기 평균속도는 고속도로 또는 일반도로에 따라 다를 수 있으므로 단속구간의 평균속도를 지속적으로 모니터링 하여 산출할 수 있다.

다음으로 상기 단속구간 내의 평균속도와 상기 설정한 지체속도와 비교하여 상기 평균속도가 높은 경우 소통이 원활한 경우로 지속적으로 단속구간내의 평균속도를 모니터링 한다.

다음으로 상기 단속구간 내의 평균속도가 지체속도보다 낮아 단속구간 내에 지정체가 발생하면 대기차량의 길이를 산정한다. 한편 대기차량의 길이가 단속구간(400m)보다 긴 경우 단속구간을 대기구간의 길이로 산정하고, 대기차량의 길이가 단속구간보다 짧은 경우 대기차량의 마지막 차량까지의 거리를 대기구간의 길이로 산정한다(S430).

다음으로 대기구간 길이 내에 차량 진입여부를 판단하여(S440) 대기구간 내에 차량이 진입한 경우 끼어들기 차량으로 판단하여 상기 차량을 위반차량으로서 추적 및 위반차량의 정보를 수집한다(S450).

한편 상기 산정한 대기구간 길이 내에 차량의 진입이 없는 경우 상기 단속기간 내의 차량의 평균속도를 실시간으로 산정한다.

상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100 : 실화상카메라 200 : 열화상카메라
300 : PTZ카메라 310 : 끼어들기 위반차량
400 : 영상분석장치 410 : 영상취득부
420 : 위반차량감지부 430 : 위반차량정보수집부
440 : 메시지출력부 450 : 제어부
460 :유무선인터페이스부 500 : 데이터저장서버
600 : 운영PC

Claims (11)

1. 끼어들기 위반차량 단속 시스템에 있어서,
   단속구간에 설치된 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라로부터 각각 실화상데이터, 열화상데이터, 및 위반차량 영상데이터를 취득하는 영상취득부;
   상기 취득한 실화상데이터 및 열화상데이터를 중첩시켜 끼어들기 혹은 차선변경을 위반한 위반차량을 감지하되, 단속대상 구간 내에 위치한 차량들의 평균속도가 미리 설정한 지체속도 이하인 차량대기구간의 중간에 새로운 차량이 진입하는 경우 끼어들기 위반차량으로 판단하는 위반차량감지부; 및
   상기 위반차량 영상데이터로부터 상기 감지한 위반차량에 대한 차량번호 및 증거자료를 수집하는 위반차량정보수집부;를 포함하며,
   상기 위반차량정보수집부는,
   상기 위반차량감지부에서 감지된 위반차량의 위치좌표를 중심으로 PTZ카메라를 팬, 틸트, 줌, 포커스 또는 이들의 조합을 제어함으로써, 위반차량에 대한 차량번호 및 증거자료를 수집하며,
   상기 끼어들기 위반차량 단속 시스템은,
   상기 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라를 포함한 복수의 전용카메라를 연동하여 실시간으로 끼어들기 위반차량을 검출하는 것을 특징으로 하는 끼어들기 위반차량 단속 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 위반차량감지부는,
   상기 취득한 실화상데이터에서 제1 관심영역을 설정한 후 제1 관심영역에서 배경을 제거하고 블랍 레이블링을 수행하여 차량에 대한 제1 객체들을 추출하며,
   상기 취득한 열화상데이터에서 미리 설정된 임계값을 초과하는 이미지 영역을 추출하고, 제2 관심영역을 설정한 후 제2 관심영역에 대해서 아핀변환과 블랍 레이블링을 수행하여 차량에 대한 제2 객체들을 추출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 끼어들기 위반차량 단속 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 위반차량감지부는,
   상기 제1 관심영역과 제2 관심영역을 매칭시킨 후 제1 객체들과 제2 객체들을 합성하여 서로 합성하여 끼어들기 혹은 차선변경을 한 차량을 추출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 끼어들기 위반차량 단속 시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 끼어들기 위반차량 단속 시스템은,
   끼어들기 단속정보를 출력하기 위한 스피커나 전광판을 포함한 메시지출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 끼어들기 위반차량 단속 시스템.
7. 끼어들기 위반차량 단속 방법에 있어서,
   단속구간에 설치된 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라로부터 각각 실화상데이터, 열화상데이터, 및 위반차량 영상데이터를 취득하는 영상취득단계;
   상기 취득한 실화상데이터 및 열화상데이터를 중첩시켜 끼어들기 혹은 차선변경을 위반한 위반차량을 감지하되, 단속대상 구간 내에 위치한 차량들의 평균속도가 미리 설정한 지체속도 이하인 차량대기구간의 중간에 새로운 차량이 진입하는 경우 끼어들기 위반차량으로 판단하는 위반차량감지단계;
   상기 위반차량 영상데이터로부터 상기 감지한 위반차량에 대한 차량번호 및 증거자료를 수집하는 위반차량정보수집단계;를 포함하며,
   상기 위반차량정보수집단계는,
   상기 위반차량감지단계에서 감지된 위반차량의 위치좌표를 중심으로 PTZ카메라를 팬, 틸트, 줌, 포커스 또는 이들의 조합을 제어함으로써, 위반차량에 대한 차량번호 및 증거자료를 수집하는 것을 포함하며,
   상기 끼어들기 위반차량 단속 방법은,
   상기 실화상카메라, 열화상카메라 및 PTZ카메라를 포함한 복수의 전용카메라를 연동하여 실시간으로 끼어들기 위반차량을 검출하는 것을 특징으로 하는 끼어들기 위반차량 단속 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 끼어들기 위반차량 단속 방법은,
   상기 취득한 실화상데이터에서 제1 관심영역을 설정한 후 제1 관심영역에서 배경을 제거하고 블랍 레이블링을 수행하여 차량에 대한 제1 객체들을 추출하는 단계;
   상기 취득한 열화상데이터에서 미리 설정된 임계값을 초과하는 이미지 영역을 추출하고, 제2 관심영역을 설정한 후 제2 관심영역에 대해서 아핀변환과 블랍 레이블링을 수행하여 차량에 대한 제2 객체들을 추출하는 단계; 및
   상기 제1 관심영역과 제2 관심영역을 매칭시킨 후 제1 객체들과 제2 객체들을 합성하여 서로 합성하여 끼어들기 혹은 차선변경을 한 차량을 추출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 끼어들기 위반차량 단속 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 끼어들기 위반차량 단속 방법은,
    스피커나 전광판을 포함한 메시지출력부를 통해 끼어들기 단속정보를 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 끼어들기 위반차량 단속 방법.

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