KR101867182B1 - 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열차의 차량조성시 조성차량의 후방에 설치되는 송신장치에서 피조성차량을 촬영한 이미지정보와 피조성차량까지의 거리를 감지한 거리 정보를 이용하여, 피조성차량의 이미지정보에 대해 실측한 거리정보를 기준으로 축척한 후 거리정보를 겹쳐 생성한 OSD신호를 무선전송하고, 수신장치의 모니터에 상기 OSD신호를 디스플레이하여 기관사가 피조성차량까지의 거리감을 용이하게 확인할 수 있도록 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치 및 그 제어방법{Train Configuration Safety Device Using Image Processing and Distance Sensing and its Contol Method}
본 발명은 열차의 차량조성시 피조성차량을 촬영한 이미지정보와 피조성차량까지의 거리를 감지하여 열차를 안전하게 조성할 수 있도록 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피조성차량의 이미지정보에 대해 실측한 거리정보를 기준으로 축척한 후 거리정보를 겹쳐 모니터에 디스플레이하여 기관사가 피조성차량까지의 거리감을 용이하게 확보할 수 있도록 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
역구내에서는 선로가 복잡하고 이례사항이 많기 때문에 자동신호설비를 갖추기 어렵다. 그리하여 자동신호설비를 갖추지 못한 구역에서는 기관사의 목시에 의한 운전을 하거나 입환 작업자의 전호에 의해 작업이 이루어지게 된다.
열차의 조성을 위한 입환작업도 운전자가 후방의 상태를 육안으로 확인할 수 없기 때문에 입환작업자가 무전기를 이용하여 열차간 거리를 알려주고 1차적 연결을 마치면 입환작업자가 연결기 쇄정 확인 및 제동관 연결과 같은 2차적 결합을 수행하였다. 이 때 운전자와 입환작업자간의 소통이 원활하지 못한 경우 차량간 충돌이 발생하거나 입환작업자의 협착 등 인적오류로 인한 많은 사고의 위험성을 내포하고 있었다.
특히, 화물열차의 경우 차량조성을 위한 퇴행작업시 운전자가 후방을 볼 수 없기 때문에 작업의 위험성은 더욱 높다.
최근 발생한 서울메트로 신정기지차량의 검수고 전주 충돌사고(2015년 11월) 및 신분당선 전동차의 차막이 충돌사고(2015년 7월) 등 최근의 사고뿐 아니라 철도공사 사고조사 자료에 의하면 철도차량사고가 가장 많이 발생하는 구역도 운행노선이 아니라 검수, 입환 등 자동신호설비를 갖추지 못한 구역에서 주로 발생하고 있는 것으로 보고되었다.
아울러, 철도공사 사고분석자료에 의하면 입환 중 충돌사고가 전체 충돌사고의 76.1%를 차지하는 것으로 나타나 있고, 운영기관 10년간 사고로 인한 사망사고 중 구내입환의 경우가 22%를 차지하는 것으로 나타나 있다.
한편, 최근에 설치된 무인운전방식의 도시철도차량(인천2호선, 신분당선 연장선 등)에서는 차량 내외부에 CCTV를 갖추고 있지만 이는 승객안전 목적이나 영상기록 저장수준일 뿐 운전에 도움이 되지는 않는다.
도로차량 등에서는 근거리에 대한 보조 장치로 후방카메라, 차량용 블랙박스 등이 사용되고 있지만 철도차량에 적용하는데는 감시거리가 최대 5~6 m에 불과하고 열차제동거리의 차이로 적용에 한계를 갖고 있다.
특허문헌 1에는 열차 유닛(200)을 연결하는 연결 장치(110), 상기 열차 유닛(200)간 거리를 측정하는 센서(120), 및 상기 센서(120)의 신호를 받아 상기 열차의 운전자에게 제시하는 제어장치(130)를 포함하여 이루어져, 열차 유닛(200)간 연결을 위해 센서(120)를 이용하여 열차간 거리를 도출하도록 하여 안전성 및 연결의 신뢰성, 작업의 효율성을 높일 수 있도록 하는 센서를 이용한 열차 유닛간 연결 시스템에 관한 기술이 개시되어 있으나, 이는 측정된 거리를 수치로 제시하거나, 거리 정도에 따라 파란색 혹은 붉은색 등으로 차별화하여 운전자가 거리를 짐작할 수 있도록 이루어져 있기 때문에, 센서로 측정되지 않은 돌출부위에 대하여는 오류가 발생되어 충돌사고가 발생될 수 있고, 피측정물체의 이미지를 식별할 수 없는 문제점이 있다.
특허문헌 2에는 제1 열차 후방에 위치하고, 상기 제1 열차 후방의 영상을 촬영하여 영상정보를 출력하는 영상 수집부, 그리고 상기 열차 후방의 장애물을 감지하여 거리정보를 출력하는 센서부를 구비하는 수집부, 상기 수집부로부터 상기 영상정보 및 상기 거리정보를 전달받아 주파수 대역의 신호로 변환하여 송출하는 제1 안테나(20)를 구비하는 송신부(100), 그리고 상기 제1 열차와 분리된 제2 열차에 위치하고, 상기 송신부(100)에서 출력한 상기 주파수 대역의 신호를 전달받는 제2 안테나(10), 그리고 상기 제2 안테나(10)가 수신한 상기 주파수 대역의 신호에 포함된 상기 영상정보 및 상기 거리정보를 출력하는 표시부를 구비하는 수신부(200)를 포함하여 이루어져, 기관실에서 표시부를 통해 열차의 후방을 효율적으로 모니터링 할 수 있게 되어, 열차의 조차장 입환 작업 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 열차 후방 감시 시스템에 대한 기술이 개시되어 있으나, 이는 열차 후방의 영상정보, 음성정보 및 거리정보를 수집하여 기관실로 전송함으로써 기관실의 기관사가 열차의 후방을 모니터링할 수 있도록 되어 있지만, 영상정보와 거리정보 등이 개별적으로 출력되도록 이루어져 한 눈에 감각적으로 알아보기 어려운 문제점이 있었다.
공개특허공보 10-2015-0009646(2015.01.27. 공개) 공개특허공보 10-2015-0027863(2015.03.13. 공개)
그리하여 운전보조를 위해서는 시각적 효과와 함께 장거리 감시용 센서를 결합한 방식이 적용된 장치의 필요성이 대두되고 있다. 장거리 감시용 센서에는 광학적기법과 FOT (Flight Of Time) 방식의 레이저, 초음파 등을 이용한 방식이 있다.
레이저 방식은 정밀한 반면 측정지점이 정해져 있거나 가격이 지나치게 고가인 단점을 갖고 있고, 포인트 방식이나 선형으로 스캔하도록 이루어져 있어서 측정지점이 정해져 있어 작은 물체를 감지하거나 곡선부의 주행에서 감지할 수 없게 되는 등 감지 영역이 제한적이며, 외부의 작업환경에 따라 강우나 강설시 노이즈로 인한 측정의 어려움이 있다.
상기한 사정을 감안한 본 발명은 레이다 센서 방식에 의거 후방에 위치한 피조성차량과의 거리 및 접근속도를 검출함과 아울러 피조성차량의 이미지를 촬영하고, 촬영된 이미지정보를 측정된 거리정보에 대응하여 교정처리한 후, 교정된 피조성차량의 이미지에 거리정보를 중첩시켜 운전자에게 디스플레이함으로써, 운전자는 피조성차량과의 거리감을 한 눈에 용이하게 파악할 수 있어서 조성차량과 피조성차량간의 충돌을 방지하고 조성차량과 피조성차량 사이에 입환작업자가 끼이는 안전사고를 방지할 수 있게끔 안전운전할 수 있도록 된 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치 및 그 제어방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치는, 열차의 조성차량 후방에 설치되어 피조성차량의 상태정보를 감지하여 무선전송하는 송신장치와, 상기 송신장치에서 전송하는 피조성차량의 상태정보를 수신하여 현시하는 수신장치로 이루어지는 열차조성 안전장치에 있어서, 상기 송신장치는 열차의 조성차량 후방에 설치되어 열차 후방의 피조성차량의 이미지를 촬영하는 카메라부와, 피조성차량까지의 거리를 감지하는 레이다 센서부, 상기 레이다 센서부에서 감지한 신호를 전처리하는 제어부, 상기 레이다 센서부에서 감지한 거리정보에 대응하여 상기 카메라부에서 촬영된 영상신호의 왜곡을 교정하여 상기 레이다 센서부에서 감지한 신호를 겹쳐표시하는 OSD부, 상기 OSD부의 출력신호를 무선전송하는 AV송신부를 포함하여 이루어져 있다.
상기 카메라부는 음성신호를 수집하여 전송하는 오디오부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 AV송신부는 상기 오디오부의 음성신호를 무선전송할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 OSD부는 카메라부에서 촬영되는 피사체까지의 거리에 대응한 왜곡률을 보정하기 위한 교정테이블이 저장되어 카메라부에서 촬영된 영상신호의 왜곡을 교정하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제어부에는 무선원격측정 송신부가 연결되어, 상기 레이다 센서부의 감지신호를 무선전송하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 수신장치는 상기 OSD부에서 출력되는 교정 영상신호와 레이다 센서부의 신호가 겹쳐진 OSD신호를 수신하는 AV수신부와 상기 AV수신부에서 수신된 OSD신호를 현시하는 모니터를 포함하여 이루어져 있다.
상기 수신장치에는 무선원격측정 수신부가 구비되어, 상기 무선원격측정 송신부에서 무선전송되는 레이다 감지신호를 수신하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 수신장치에는 상기 OSD신호 또는 레이다 감지신호를 하나 이상 수신하여 저장하는 데이터 저장부가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 송신장치는 전면에 중앙하부에 배치되는 레이다 센서부, 상기 레이다 센서부의 중앙 상단에 설치되는 카메라부, 상기 레이다 센서부의 일측에 설치되는 배터리부, 상기 레이다 센서부의 배면에 설치되는 마그네틱 베이스를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 송신장치의 양측에는 AV안테나와 텔리메트리 안테나가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치의 제어방법은,
레이다 센서부의 감지신호를 통해 후방에 위치한 피조성차량까지의 거리, 피조성차량의 크기 및 피조성차량간의 접근속도를 측정하여 측정거리에 따른 위치를 표시하는 단계; 카메라부로 후방의 피조성차량의 전방을 촬영하여 영상신호를 획득하는 단계; 상기 카메라부를 통해 획득한 영상신호를 상기 레이다 센서부에서 측정된 거리에 대응하여 교정하는 단계; 상기 교정된 영상신호에 상기 측정된 거리 및 크기를 겹쳐 OSD신호를 생성하는 단계; 상기 OSD신호를 무선전송하는 단계; 상기 OSD신호를 수신하여 모니터에 현시하는 단계;를 포함하여 이루어져 있다.
상기 레이다 센서부의 감지신호는 상기 OSD신호와 별도의 주파수로 무선전송되어 수신장치의 데이터 저장부에 저장되는 것을 특징으로 한다.
상기 교정하는 단계는 카메라 교정거리를 설정하고, 교정거리에 교정표식을 설치하며, 교정표식을 촬영하되, 교정거리를 단계별로 변경하여 교정거리별 반복촬영한 후, 표준이미지와 비교하여 기준점 이동 보정, 축적변화 보정, 찌그러짐 보정 또는 굴곡 보정 중 하나 이상의 보정을 수행하여, 교정테이블로서 저장하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 열차조성 안전장치에 의하면, 기존에 열차를 조성할 때 후방의 상황을 무전으로만 확인하여 입환작업자와 운전자간의 의사소통 미흡으로 발생하는 철도차량 파손사고나 입환작업자의 끼임사고 등 작업자 사고를 예방할 수 있다.
또한, 자동신호장치가 없는 구간에서 운전자의 주의소홀로 발생할 수 있는 차량파손사고나 운행장애 등 뿐 아니라 열차 작업자의 인명사고를 예방할 수 있다.
기존의 경보음만 제공하거나 카메라를 통한 이미지만을 제공한 경우 거리감을 만족하기 어려운 반면 이미지와 레이다 센서를 통한 정보를 함께 제공하여 운전자로 하여금 식별 가능한 운행정보를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 센서를 이용한 열차 유닛간 연결 시스템의 구성도,
도 2는 종래 열차 후방 감시 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 송신장치의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 수신장치의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 열차조성 안전장치의 외관사시도,
도 6은 본 발명에 따른 카메라 교정방법을 설명하는 도면,
도 7은 본 발명의 교정과 관련하여 초점거리에 따른 이론이미지를 설명하는 도면,
도 8은 본 발명의 교정과 관련된 초점거리 이론이미지와 카메라특성에 따른 이미지 변형예시도,
도 9는 조성차량의 후방에 본 발명에 따른 송신장치 및 수신장치의 설치예시도,
도 10은 본 발명에 따른 현시 예시도,
도 11은 본 발명의 다른 사용예를 나타내는 도면,
도 12는 본 발명에 따른 제어방법을 나타내는 흐름도,
도 13은 본 발명에 따른 교정 및 보정 단계를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 송신장치의 구성도를 나타내고, 도 4는 본 발명에 따른 수신장치의 구성도를 나타낸다.
송신장치(10)는 열차의 조성차량 후방에 설치되어 피조성차량까지의 거리, 피조성차량의 크기 등에 대한 물리적 상태정보를 감지하여 무선으로 전송하도록 이루어진 장치이고, 수신장치(20)는 상기 송신장치(10)에서 전송하는 피조성차량의 상태정보를 수신하여 기관사가 확인할 수 있도록 기관실의 모니터에 현시하는 장치이다.
상기 송신장치(10)에는 열차의 후방을 촬영하되, 특히 피조성차량의 이미지를 촬영하여 영상신호를 획득하는 카메라부(11)가 구비되어 있고, 상기 카메라부(11)에는 조성차량의 후방에서 발생하는 음성신호를 수집하여 전송하는 오디오부(12)가 포함될 수 있다.
또한 송신장치(10)에는 조성차량의 후방에서 피조성차량까지의 거리 및 피조성차량의 크기를 감지하는 레이다 센서부(13)가 구비되어 있다. 상기 레이다 선세부(13)는 마이크로파 영역의 전자기파를 목표물에 발사시켜 그 목표물에서 반사되는 전자기파를 수신하여 목표물과의 거리, 크기 등을 감지할 수 있도록 된 수단으로서, 본 발명에서는 조성차량의 후방에 위치하는 피조성차량까지의 거리와 함께 피조성차량의 크기를 감지할 수 있도록 된 것이다.
상기 레이다 센서부(13)에는 감지한 신호를 전처리하는 제어부(14)가 연결되어 있으며, 전처리된 레이다 신호는 OSD부(15)로 전송된다.
OSD부(15)는 상기 레이다 센서부(13)에서 감지한 거리정보에 대응하여 상기 카메라부(11)에서 촬영된 영상신호의 왜곡을 교정한 후, 상기 레이다 센서부(13)에서 감지한 신호를 겹쳐표시할 수 있도록 하는 장치이다.
상기 OSD부(15)는 카메라부(11)에서 촬영된 영상신호는 카메라의 렌즈에 의해 목적물의 촬영거리에 따라 왜곡이 발생하게 되므로 모니터에 현시할 때 왜곡율을 보정하여 정상적으로 현시되도록 하기 위함으로써, 왜곡율을 교정할 때에는 자체에 구비된 교정테이블을 이용하여 교정할 수 있다.
상기 교정테이블은 정해진 교정표식(Calibration marker)을 촬영하여 획득한 영상신호를 통해 카메라의 거리에 따른 특성을 분석하여 왜곡율을 보정할 수 있도록 하는 테이블이다.
상기 OSD부(15)의 출력단에는 OSD신호를 무선전송하는 AV송신부(16)가 연결되어 있으며, 또한 상기 AV송신부(16)는 상기 오디오부(12)의 음성신호도 무선전송할 수 있도록 이루어져, 영상신호와 음성신호를 무선전송할 수 있도록 구성될 수 있다. 음성신호는 열차 조성작업을 하고 있는 입환작업자의 음성이나 외부환경이 영상신호와 함께 수집하여 기관사에게 전달함으로써, 기관사가 현장의 상황을 보다 용이하고 현실성 있게 파악할 수 있도록 하기 위함이다.
그리고 상기 제어부(14)에는 무선원격측정 송신부(17)가 연결되어, 상기 OSD신호와는 다른 별도의 무선주파수를 통해 상기 레이다 센서부(13)의 감지신호를 차상으로 무선전송하여 저장할 수 있도록 이루어져 있다.
한편, 상기 수신장치(20)는 상기 OSD부(15)에서 출력되는 교정된 영상신호와 레이다 센서부의 신호가 겹쳐진 OSD신호를 수신하는 AV수신부(21)와 상기 AV수신부(21)에서 수신된 OSD신호를 현시하는 모니터(22)를 구비하고 있다.
또한, 상기 수신장치(20)에는 무선원격측정 수신부(23)가 구비되어, 상기 무선원격측정 송신부(17)에서 무선전송되는 레이다 감지신호를 수신하도록 이루어져 있다.
그리고 상기 수신장치(20)에는 상기 OSD신호 또는 레이다 감지신호를 하나 이상 수신하여 저장하는 데이터 저장부(24)가 구비되어 있다.
상기와 같이 구성되는 송신장치(10)는 고정형 또는 이동형으로 구성될 수 있으며, 내부구성은 동일하다. 도 5는 이동형으로 구성된 경우를 나타내는 도면으로, 전면으로는 중앙하부에 레이다 센서부(13)가 배치되고, 상기 레이다 센서부(13)의 중앙 상단에 카메라부(11)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 레이다 센서부(13)의 일측에는 송신장치(10) 전반에 구동전원을 공급하는 배터리부(18)가 설치될 수 있다.
특히, 상기 레이다 센서부(13)의 배면에는 상기 송신장치(10)를 조성차량의 후방에 고정하는 수단이 설치되는데, 지그나 고정구를 이용하여 부착할 수도 있지만, 바람직하기로는 철도차량이 대부분 철재로 이루어지는 점을 고려하여 강력한 자기력을 갖는 마그네틱 베이스(19)가 설치되어 자기력으로 부착할 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라, 이동형으로 구성된 열차조성 안전장치를 휴대하여 열차조성시 조성차량의 후방에 자기력으로 부착하여 사용할 수 있다.
아울러, 상기 송신장치(10)를 구성하는 함체의 양측에는 AV안테나(ANT1)와 텔리메트리 안테나(ANT2)가 각각 설치되어, 영상 및 음성신호와 레이다 감지신호를 수신장치(20)측으로 무선전송할 수 있도록 되어 있다.
다음에는 도 6 내지 도 8에 의거 카메라부의 교정동작에 대해 설명한다.
카메라부(11)에서 촬영되는 영상신호의 교정을 위해서는 교정테이블을 사전에 구비하여 카메라부(11)나 OSD부(15)에 저장하여야 한다.
교정테이블 작성시 도 6에 도시된 바와 같이 의 전방에 교정거리를 설정하고, 그 교정거리에 교정표식(30)을 설치하며, 교정표식(30)을 촬영한 신호를 컴퓨터(32) 등의 처리수단에 저장한다. 이와 같은 동작은 교정거리를 단계별로 변경하여 반복하여, 카메라부(11)의 거리에 따른 특성을 분석하고 보정한다. 또한 카메라부(11)의 렌즈가 교환되는 경우 위와 같은 보정동작을 다시 수행하여야 하며, 경우에 따라서는 각 렌즈에 대한 교정테이블을 미리 작성하여 저장할 수도 있다.
상기 교정테이블의 작성은 크기를 알고 있는 물체 즉 교정표식을 거리에 따라 측정하면 이미지는 작아지며, 카메라부의 렌즈와 이미지프로세싱 방식에 따라 왜곡될 수 있는바, 레이더 센서부에서 측정된 결과물을 이미지와 겹쳐 보이게 하려면 카메라부의 왜곡정보를 알아야 카메라부에서 촬영된 영상신호를 보정하여 겹쳐서 나타낼 수 있기 때문이다.
보정방법으로는, 도 7에 도시된 바와 같이 실제이미지가 카메라의 초점거리에 따라 축소되는 이론 이미지가 있다. 이론이미지는 알고 있는 교정표식의 위치(ZR)와 크기(XR, YR) 그리고 카메라의 초점거리(f)를 이용하여 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112016112052282-pat00001
이론이미지는 카메라 렌즈의 특성이나 이미지화하는 과정에서의 카메라 내부특성에 따라 도 8의 (b),(c),(d)와 같은 이미지 변형이 생길 수 있다. 측정점까지의 거리에서의 렌즈 특성을 반영할 수 있도록 교정표식을 통해 굴곡이나 변형 등을 감안하여 보정할 수 있도록 한다. 이때 카메라의 측정 방향에 따른 위치 보정도 함께 수행한다.
아래 수학식 2는 도 8의 (b)와 같은 기준점 이동과 축적변화를 나타내는 수식이다.
Figure 112016112052282-pat00002
아래 수학식 3은 도 8의 (c)와 같은 찌그러짐을 나타내는 수식이다.
Figure 112016112052282-pat00003
아래 수학식 4는 도 8의 (d)와 같은 어안렌즈효과를 나타내는 수식이다.
Figure 112016112052282-pat00004
교정테이블의 작성을 위하여 교정표식을 촬영할 때 교정표식은 교정의 정도에 따라 원하는 수준의 교정이 가능하도록 특정 위치에 배치한다. 도 6에 도시된 바와 같이 보정시 기준점이 되는 상하 또는 좌우방향의 두 지점을 선택한다. 이를 통해 기준점의 설정과 함께 축적 데이터도 저장하게 된다. 이후 실제 측정시에는 본 대상물체를 대상으로 측정하고 기준점으로 설정한 데이터와 비교하여 축적을 이용하여 사용자가 선택한 두 지점사이의 거리를 측정하고 축적데이터를 이용하여 실측결과를 출력한다.
도 9는 조성차량의 후방에 본 발명에 따른 송신장치 및 수신장치의 설치예시도를 나타낸다.
조성차량의 후방에는 송신장치(10)가 설치되는 한편 조성차량의 전방에 위치하는 기관실에는 수신장치(20)가 설치된다.
송신장치(10)의 카메라부(11)에서 촬영된 영상신호와 레이다 센서부(13)에서 감지되는 레이다 감지신호는 OSD부(15)에서 겹쳐져서 수신장치(20)로 전송되며, 수신장치(20)의 모니터에서는 도 10에 도시된 바와 같이 피조성차량의 이미지와 OSD정보가 겹쳐 표시된다.
도 11은 본 발명의 다른 사용예를 나타내는 도면으로서, 송신장치(10)를 조성차량의 후방에 설치하지 않고 조성차량과 피조성차량의 측방에 설치하여 측정결과를 3인칭 시점으로 표현할 수도 있음을 나타낸다.
도 12는 본 발명에 따른 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치의 제어방법을 설명하는 흐름도이다.
먼저, 본 발명에 따른 송신장치(10)를 조성차량의 후방에 설치하고, 레이다 센서부(13)를 이용하여 후방에 위치한 피조성차량까지의 거리 및 피조성차량의 크기를 측정하여 측정거리에 따른 위치정보를 획득한다.
이와 동시에 카메라부(11)에서는 후방의 피조성차량의 전방을 촬영하여 영상신호를 획득하며, 아울러 오디오부(12)를 통해 조성차량과 피조성차량 사이에서 발생하는 입환작업자의 음성이나 기타 소리를 수집한다.
OSD부(15)에서는 상기 카메라부(11)를 통해 획득한 영상신호를 상기 레이다 센서부(13)에서 측정된 거리에 대응하여 교정한다. 이때 사전에 저장되어 있는 교정테이블을 이용하여 영상신호의 왜곡을 교정한다.
또한 OSD부(15)에서는 상기 교정된 영상신호에 상기 측정된 거리 및 크기를 겹쳐 OSD신호를 생성하고, 생성된 OSD신호를 AV송신부(16)를 통해 무선 전송한다.
수신장치(20)에서는 AV수신부(21)를 통해 상기 OSD신호를 무선수신하여 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이 모니터(22)에 현시한다.
OSD신호에 의거 모니터(22)에 현시되는 화면에는 피조성차량의 이미지정보와 피조성차량의 크기가 디스플레이될 수 있으며, 또한 레이더 센서부(13)에서 감지되는 신호에 의거 속도를 검출하여 조성열차와 피조성열차간의 접근속도에 대한 정보도 디스플레이할 수 있다.
한편, 레이다 센서부(13)의 레이다 감지신호는 위와 같이 카메라부(11)의 영상신호와 겹쳐져 OSD신호로 출력되고, 이와 더불어 레이다 감지신호만 별도의 주파수로 무선전송되어 수신장치(20)의 데이터 저장부(24)에 저장될 수 있다.
도 13은 카메라의 거리별 교정정보를 분석하여 교정테이블을 생성하는 방법을 설명하는 도면이다.
먼저, 카메라부(11)에 사용할 카메라의 교정거리를 설정하고, 그 교정거리에 교정표식을 설치하여 카메라로 상기 교정표식을 촬영하여 저장한다.
이와 같이 교정표식을 촬영하여 저장하는 동작은 교정거리를 단계별로 변경하여 반복한다.
이후, 상기와 같이 교정거리별로 촬영된 교정표식의 이미지는 표준이미지와 비교하여 기준점 이동 보정, 축적변화 보정, 찌그러짐 보정 또는 굴곡 보정 중 하나 이상의 보정을 수행하여, 거리별 교정정보로서 교정테이블로 작성하여 저장한다. 상기 교정테이블은 카메라를 통해 실제 피조성차량을 촬영하였을 때 피조성차량간의 거리에 따라 발생하는 왜곡을 보정할 때 사용된다.
10 -- 송신장치, 11 -- 카메라부,
12 -- 오디오부, 13 -- 레이다 센서부,
14 -- 제어부, 15 -- OSD부,
16 -- AV송신부, 17 -- 무선원격측정 송신부,
18 -- 배터리부, 19 -- 마그네틱 베이스,
20 -- 수신장치, 21 -- AV수신부,
22 -- 모니터, 23 -- 무선원격측정 수신부,
24 -- 데이터 저장부, 30 -- 교정표식.
ANT1 -- AV안테나, ANT2 -- 텔리메트리 안테나,

Claims (13)

  1. 열차의 조성차량 후방에 설치되어 피조성차량의 상태정보를 감지하여 무선전송하는 송신장치와, 상기 송신장치에서 전송하는 피조성차량의 상태정보를 수신하여 현시하는 수신장치로 이루어지는 열차조성 안전장치에 있어서,
    상기 송신장치는 열차의 조성차량 후방에 설치되어 열차 후방의 피조성차량의 이미지를 촬영하는 카메라부와, 피조성차량까지의 거리를 감지하는 레이다 센서부, 상기 레이다 센서부에서 감지한 신호를 전처리하는 제어부, 상기 레이다 센서부에서 감지한 거리정보에 대응하여 상기 카메라부에서 촬영된 영상신호로부터 촬영거리에 따라 발생되는 피조성차량의 이미지의 왜곡을 사전에 저장된 교정테이블을 이용하여 정상적으로 현시되도록 교정한 후 상기 레이다 센서부에서 감지한 신호를 통해 후방에 위치한 피조성차량까지의 거리, 피조성차량의 크기 및 피조성차량과의 접근속도를 측정하여, 상기 이미지와 함께 피조성차량까지의 거리정보, 피조성차량의 크기정보 및 피조성차량과의 접근속도정보를 겹쳐표시하는 OSD부, 상기 OSD부의 출력신호를 무선전송하는 AV송신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카메라부는 음성신호를 수집하여 전송하는 오디오부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 AV송신부는 상기 오디오부의 음성신호를 무선전송할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부에는 무선원격측정 송신부가 연결되어, 상기 레이다 센서부의 감지신호를 무선전송하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수신장치는 상기 OSD부에서 출력되는 교정 영상신호와 레이다 센서부의 신호가 겹쳐진 OSD신호를 수신하는 AV수신부와 상기 AV수신부에서 수신된 OSD신호를 현시하는 모니터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 수신장치에는 무선원격측정 수신부가 구비되어, 상기 무선원격측정 송신부에서 무선전송되는 레이다 감지신호를 수신하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수신장치에는 상기 OSD 출력신호 또는 레이다 감지신호를 하나 이상 수신하여 저장하는 데이터 저장부가 구비된 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 송신장치는 전면에 중앙하부에 배치되는 레이다 센서부, 상기 레이다 센서부의 중앙 상단에 설치되는 카메라부, 상기 레이다 센서부의 일측에 설치되는 배터리부, 상기 레이다 센서부의 배면에 설치되는 마그네틱 베이스를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 송신장치의 양측에는 AV안테나와 텔리메트리 안테나가 설치된 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치.
  11. 레이다 센서부의 감지신호를 통해 후방에 위치한 피조성차량까지의 거리, 피조성차량의 크기 및 피조성차량간의 접근속도를 측정하여 측정거리에 따른 위치를 표시하는 단계;
    카메라부로 후방의 피조성차량의 전방을 촬영하여 영상신호를 획득하는 단계;
    상기 카메라부를 통해 획득한 영상신호의 피조성차량 이미지에 대해 상기 레이다 센서부에서 측정된 거리에 대응하여 촬영거리에 따라 발생되는 왜곡을 정상적으로 현시되도록 사전에 저장된 교정테이블을 이용하여 교정하는 단계;
    상기 교정된 영상신호에 상기 측정된 피조성차량까지의 거리정보, 피조성차량의 크기정보 및 피조성차량과의 접근속도정보를 겹쳐 OSD신호를 생성하는 단계;
    상기 OSD신호를 무선전송하는 단계;
    상기 OSD신호를 수신하여 모니터에 현시하는 단계;를 포함하여 이루어지는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 레이다 센서부의 감지신호는 상기 OSD신호와 별도의 주파수로 무선전송되어 수신장치의 데이터 저장부에 저장되는 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치의 제어방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 교정하는 단계는 카메라 교정거리를 설정하고, 교정거리에 교정표식을 설치하며, 교정표식을 촬영하되, 교정거리를 단계별로 변경하여 교정거리별 반복촬영한 후, 표준이미지와 비교하여 기준점 이동 보정, 축적변화 보정, 찌그러짐 보정 또는 굴곡 보정 중 하나 이상의 보정을 수행하여, 교정테이블로서 저장하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 프로세싱 및 거리감지를 이용한 열차조성 안전장치의 제어방법.
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