KR101901899B1 - 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법 및 이를 이용한 감시카메라 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법 및 이를 이용한 감시카메라에 관한 것이다. 본 발명에 의한 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법은 지하철의 개찰구에 설치된 감시카메라를 이용하여 부정승차를 하는 승객을 감시하기 위한 방법에 있어서, 상기 감시카메라를 이용하여 상기 개찰구 주변을 촬영한 영상을 획득하는 단계; 상기 획득한 영상에서 배경영상을 제외한 승객영상을 추출하는 단계; 상기 승객영상을 가산투영하여 머리와 몸을 영역분리하고, 상기 영역분리된 영상이 내측에 수용되는 2D 바운딩 박스를 생성하는 단계; 및 상기 2D 바운딩 박스를 구성하는 X좌표 및 Y좌표의 최대값 및 최소값이 비정상적으로 증가하거나 감소하는 경우, 부정승차로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법 및 이를 이용한 감시카메라에 관한 것으로, 보다 상세하게는 역무원이 직접 부정승차를 감시하지 않고 감시카메라의 영상처리를 이용하여 지하철의 부정승차를 감시함으로써 감시인력을 최소화할 수 있고 부정승차 감시에 드는 비용을 절감할 수 있는 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법 및 이를 이용한 감시카메라에 관한 것이다.
서울을 비롯한 대도시에 설치되는 지하철의 경우 개찰구를 부정으로 승차하는 사례가 많다. 서울시 지하철을 관리 감독하고 있는 서울메트로에서는 최근에 2주간 지하철 부정승차에 대한 특별 단속을 실시하기 위하여 지하철역 직원 외에 본사 직원 등 지원근무 인력 80여명을 추가로 투입하여 평소보다 31.8%가 증가된 부정승차 건수를 적발하였다.
이와 같이 현재 지하철 부정승차를 적발할 수 있는 유일한 방법은 인권 보호 차원에서 역무원이 직접 부정승차하는 사람을 일일이 CCTV와 같은 감시카메라로 확인하는 것이다. 또한, 부정승차 관리 시스템도 최근에 개발되긴 하였지만, 개찰구를 전면 재설치해야 하는 등 비용에 무리가 크다.
상술한 바와 같이, 현재 부정승차를 적발하기 위하여 역무원이 직접 투입되긴 하지만 인력투입으로 지하철 부정승차를 적발하는 것은 인력비용에 비해 적발 건수에 따른 벌금액이 합리적이지 못하여 장기 근무 시 오히려 적자일 확률이 높다. 또한, 승차권 없이 개찰구를 넘거나 비상 게이트를 통과하는 행위 등에 대한 단속은 사실상 어려운 상황이다. 따라서, 보다 개선된 부정승차 방지 감시방법 및 이를 이용한 감시카메라의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 역무원이 직접 부정승차를 감시하지 않고 감시카메라의 영상처리를 이용하여 지하철의 부정승차를 감시함으로써 감시인력을 최소화할 수 있고 부정승차 감시에 드는 비용을 절감할 수 있는 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법 및 이를 이용한 감시카메라를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법은 지하철의 개찰구에 설치된 감시카메라를 이용하여 부정승차를 하는 승객을 감시하기 위한 방법에 있어서, 상기 감시카메라를 이용하여 상기 개찰구 주변을 촬영한 영상을 획득하는 단계; 상기 획득한 영상에서 배경영상을 제외한 승객영상을 추출하는 단계; 상기 승객영상을 가산투영하여 머리와 몸을 영역분리하고, 상기 영역분리된 영상이 내측에 수용되는 2D 바운딩 박스를 생성하는 단계; 및 상기 2D 바운딩 박스를 구성하는 X좌표 및 Y좌표의 최대값 및 최소값이 비정상적으로 증가하거나 감소하는 경우, 부정승차로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부정승차가 검출될 경우, 상기 개찰구에서 알림신호가 울리거나 역무원에게 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 추출된 승객영상을 이진화하여 흑백으로 분리하고, 상기 승객영상에 번호를 라벨링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가산투영은, 상기 승객영상의 머리 및 몸 영역의 분리점을 탐색하는 수평 가산투영; 및 상기 승객영상의 좌우 폭을 탐색하여 머리 및 몸 영역을 표시하는 수직 가산투영을 포함할 수 있다.
상기 영역분리된 승객영상은, 전체 영상과 추출된 승객영상의 면적 비율, 머리와 몸의 길이 비율, 머리와 몸의 면적 비율이 미리 정해진 범위 내이면 사람으로 인식될 수 있다.
상기 X좌표 및 Y좌표는 부정승차 임계값이 미리 설정되고, 상기 부정승차 임계값을 벗어날 경우 부정승차로 검출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 역무원이 직접 부정승차를 감시하지 않고 감시카메라의 영상처리를 이용하여 지하철의 부정승차를 감시함으로써 감시인력을 최소화할 수 있고 부정승차 감시에 드는 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 부정승차를 영상처리로 인식할 수 있는 예시를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법을 보인 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 승객영상에 2D 바운딩 박스를 생성한 것을 보인 도면.
도 4는 서 있는 승객에게 2D 바운딩 박스를 생성한 것을 보인 도면.
도 5는 개찰구 밑으로 기어들어가는 승객에게 2D 바운딩 박스를 생성한 것을 보인 도면.
도 6은 부정승차를 방지하기 위해 감시카메라가 설치된 것을 보인 도면.
도 7은 부정승차 방지를 위한 감시카메라의 활용예를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법을 보인 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 승객영상에 2D 바운딩 박스를 생성한 것을 보인 도면.
도 4는 서 있는 승객에게 2D 바운딩 박스를 생성한 것을 보인 도면.
도 5는 개찰구 밑으로 기어들어가는 승객에게 2D 바운딩 박스를 생성한 것을 보인 도면.
도 6은 부정승차를 방지하기 위해 감시카메라가 설치된 것을 보인 도면.
도 7은 부정승차 방지를 위한 감시카메라의 활용예를 보인 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
이하, 본 발명에 의한 보조보행기의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 부정승차를 영상처리로 인식할 수 있는 예시를 보인 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법을 보인 순서도이다.
이에 도시된 바에 따르면, 지하철 부정승차의 사례는 크게 다음과 같다. (1) 개찰구를 넘거나 밑으로 기어 들어가는 방법, (2) 승차권 없이 개찰구를 넘는 방법, (3) 앞사람이 교통카드를 태그할 때 뒷사람이 붙어서 같이 들어가는 방법이다. 이는 도 1에 잘 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법은 감시카메라를 이용하여 상기 개찰구 주변을 촬영한 영상을 획득하는 단계(S10); 상기 획득한 영상에서 배경영상을 제외한 승객영상을 추출하는 단계(S30); 상기 승객영상을 가산투영하여 머리와 몸을 영역분리하고, 상기 영역분리된 영상이 내측에 수용되는 2D 바운딩 박스를 생성하는 단계(S60, S80); 및 상기 2D 바운딩 박스를 구성하는 X좌표 및 Y좌표의 최대값 및 최소값이 비정상적으로 증가하거나 감소하는 경우, 부정승차로 검출하는 단계(S100)를 포함할 수 있다.
먼저, 도 6에 도시된 감시카메라는 개찰구 주변을 촬영하고, 개찰구 주변의 영역을 영상으로 촬영하여 획득한다(S10). 획득한 영상포맷은 YCbCr 에서 그레이스케일로 변경된다. 여기에서, YCbCr 은 영상 시스템에서 사용되는 색공간의 일종이다. Y 는 휘도 성분이며 Cb 와 Cr 은 색차 성분이다.
다음으로, 변환된 영상포맷은 전체영상을 포함하는데, 이 중에서 배경영상을 제외한 승객영상이 추출된다(S30). 추출된 승객영상은 이진화에 의해 흑백으로 분리가 될 수 있다(S40). 예를 들어, 흑은 0, 백은 1로 표시하여 승객영상을 이진화 영상으로 변환시킨다. 여기에서, 승객영상에는 타 승객영상과 구별하기 위해 번호가 라벨링된다(S50).
이후, 획득된 이진화 영상은 가산투영하여 영역 분리가 될 수 있다(S60). 여기에서, 가산투영은, 승객영상의 머리 및 몸 영역의 분리점을 탐색하는 수평 가산투영; 및 승객영상의 좌우 폭을 탐색하여 머리 및 몸 영역을 표시하는 수직 가산투영을 포함할 수 있다.
다음으로, 영역 분리된 영상에는 사람 인식 알고리즘이 가동된다(S70). 사람 인식 알고리즘은 (1) 전체 영상과 추출된 승객영상의 면적 비율, (2) 머리와 몸의 길이 비율, (3) 머리와 몸의 면적 비율이 미리 정해진 범위 내이면 사람으로 인식되도록 설정될 수 있다.
상기 사람 인식 알고리즘을 거쳐 승객영상이 사람으로 인식되면, 도 3에서와 같이 2D 바운딩 박스가 생성된다(S80). 2D 바운딩 박스는 X축 좌표의 Xmin, Xmax 의 픽셀 좌표값과 Y축 좌표의 Ymin, Ymax 에 선을 넣어 배경 차분으로 분리된 사람이 수용되도록 생성될 수 있다.
다음으로, 부정승차 인식 알고리즘이 가동된다(S90). 부정승차 인식 알고리즘은 사람이 서 있는 상태와 부정승차 상태의 X좌표 및 Y좌표의 특징으로 이용하여 부정승차를 검출하도록 설정된다.
보다 구체적으로 설명하면, 좌표값의 변화가 크고 좌표값이 증가하는 형태인 Xmin, Ymax 를 이용하여 부정승차 임계값이 미리 설정되고, 부정승차 임계값이 크게 변화하면 부정승차 상태라고 검출할 수 있는 것이다(S100).
예를 들어, 정상적으로 서서 지나가는 승객은 도 4에서와 같이 정상 범위내의 좌표값을 가진다. 하지만, 상술한 부정승차 사례 중, (1) 개찰구를 넘거나 밑으로 기어 들어가는 방법(도 5 참조) - Y좌표의 부정승차 임계값 변화, (2) 승차권 없이 개찰구를 넘는 방법 - Y좌표의 부정승차 임계값 변화, (3) 앞사람이 교통카드를 태그할 때 뒷사람이 붙어서 같이 들어가는 방법 - X좌표의 부정승차 임계값 변화를 통해 부정승차 상태를 검출할 수 있다.
끝으로, 승객이 부정승차를 하는 것으로 검출되면, 개찰구에 신호를 전달하여 알림신호(사이렌 등)가 울리도록 하거나 역무원에게 알린다(S110).
도 6은 부정승차를 방지하기 위해 감시카메라가 설치된 것을 보인 것이며, 도 7은 부정승차를 방지를 위한 감시카메라의 활용하여 개찰구 밑으로 기어 들어가는 것을 검출하는 것을 보인 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 감시카메라에서 승객영상을 획득하고 부정승차 인식 알고리즘을 통하여 부정승차를 검출할 수 있기 때문에, 역무원이 직접 부정승차를 감시하지 않고 감시카메라의 영상처리를 이용하여 지하철의 부정승차를 감시함으로써 감시인력을 최소화할 수 있고 부정승차 감시에 드는 비용을 절감할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (7)
- 지하철의 개찰구에 설치된 감시카메라를 이용하여 부정승차를 하는 승객을 감시하기 위한 방법에 있어서,
상기 감시카메라를 이용하여 상기 개찰구 주변을 촬영한 영상을 획득하는 단계;
상기 획득한 영상에서 배경영상을 제외한 승객영상을 추출하는 단계;
상기 승객영상을 가산투영하여 머리와 몸을 영역분리하고, 상기 영역분리된 영상이 내측에 수용되는 2D 바운딩 박스를 생성하는 단계; 및
상기 2D 바운딩 박스를 구성하는 X좌표 및 Y좌표의 최대값 및 최소값이 비정상적으로 증가하거나 감소하는 경우, 부정승차로 검출하는 단계를 포함하는 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 부정승차가 검출될 경우, 상기 개찰구에서 알림신호가 울리거나 역무원에게 알리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 추출된 승객영상을 이진화하여 흑백으로 분리하고, 상기 승객영상에 번호를 라벨링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가산투영은,
상기 승객영상의 머리 및 몸 영역의 분리점을 탐색하는 수평 가산투영; 및
상기 승객영상의 좌우 폭을 탐색하여 머리 및 몸 영역을 표시하는 수직 가산투영을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 영역분리된 승객영상은,
전체 영상과 추출된 승객영상의 면적 비율, 머리와 몸의 길이 비율, 머리와 몸의 면적 비율이 미리 정해진 범위 내이면 사람으로 인식되는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 X좌표 및 Y좌표는 부정승차 임계값이 미리 설정되고, 상기 부정승차 임계값을 벗어날 경우 부정승차로 검출되는 것을 특징으로 하는 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법. - 제 1 항 또는, 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 영상처리를 이용한 부정승차 방지 감시방법이 수행되는 감시카메라.
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