KR101986543B1 - 블랙박스 영상의 음파분석 방법 - Google Patents

블랙박스 영상의 음파분석 방법 Download PDF

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KR101986543B1
KR101986543B1 KR1020180001454A KR20180001454A KR101986543B1 KR 101986543 B1 KR101986543 B1 KR 101986543B1 KR 1020180001454 A KR1020180001454 A KR 1020180001454A KR 20180001454 A KR20180001454 A KR 20180001454A KR 101986543 B1 KR101986543 B1 KR 101986543B1
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이승훈
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Abstract

본 발명은 블랙박스에 수집된 음파신호를 분석하여 사고원인을 분석함으로써 종래에 영상분석만으로 분석 불가능했던 사고 상황들에 대한 분석이 가능해져 사고 분석에 대한 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있고, 음파의 스펙트럼 분석을 통해 영상의 사각지대에서 발생되는 사고를 분석할 수 있을 뿐만 아니라 미세한 충돌 상황에 대해서도 정밀한 분석이 가능하며, 연쇄추돌사고 발생 시 1/1,000초 단위로 음파 스펙트럼을 분석하여 충돌음들을 추출한 후 추출된 충돌음들을 실내 영상에 매칭시켜 필터링 하며, 필터링 된 각 충돌음의 크기 및 시간을 이용하여 추돌순서를 판별함으로써 입체적 분석을 통해 추돌상황이 촬영되지 않은 상태에서도 추돌순서를 정확하게 검출할 수 있고, 급제동 소리 구간을 증폭한 후 컴퓨터 시뮬레이션과 연계함으로써 급제동 차량의 속도 산출이 가능하여 목격자 블랙박스를 이용하여 급제동 차량에 대한 차량속도를 검출할 수 있는 블랙박스 영상의 음파분석 방법에 관한 것이다.

Description

블랙박스 영상의 음파분석 방법{Sound wave analyzing method for black-box video}
본 발명은 블랙박스 영상의 음파분석 방법에 관한 것으로서, 상세하게로는 블랙박스 영상의 음파에 대한 분석 기법을 통해 교통사고의 원인, 진행상태, 대처여부 등을 정확하고 신속하게 분석 및 검출할 수 있는 블랙박스 영상의 음파분석 방법에 관한 것이다.
산업이 발달하고 도로가 확장됨에 따라 신호위반, 속도위반, 차선위반, 갓길주정차 등으로 인한 교통사고 발생율 또한 기하급수적으로 증가하였다.
종래에는 교통사고 발생 시, 사고 운전자 및 목격자의 주관적인 진숙 또는 경찰관의 경험적 판단에 의해 과실 책임이 결정되었으나, 이러한 종래의 교통사고 원인 규명 방식은 주관적인 판단이 개입되기 때문에 과실여부 판단에 대한 정확성이 현저히 떨어지고, 이에 따라 민원이 증가하는 단점을 갖는다.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 차량의 전후방 또는 내부를 촬영하여 사고 당시의 차량 상태 및 사고 원인을 분석할 수 있는 차량용 블랙박스를 차량에 장착하고 있는 추세이다.
일반적으로 차량용 블랙박스(Black-box)는 차량의 전방 또는 측부의 영상 및 음성을 촬영하여 기록하는 장치로서, 차량의 내/외부에 설치되는 카메라와, 음파신호를 수집하기 위해 차량 내부에 설치되는 마이크와, 카메라 및 마이크에 의해 촬영된 영상 및 음성을 저장하기 위한 메모리로 이루어진다.
또한 차량용 블랙박스는 차량의 운행 전 구간을 녹화하는 ‘상시녹화’와 일정 충격을 받았을 때만 녹화할 수 있는 ‘충격녹화’ 등의 방식으로 제어될 수 있다.
그러나 종래의 차량용 블랙박스를 이용한 교통사고 원인 규명 방식은 주로 영상을 이용하여 사고 원인을 분석하거나 또는 영상과 음성을 융합하여 분석하되, 제한된 음성분석기법만을 적용시켜 사고 원인을 분석하기 때문에 카메라의 사각지대에서 발생되는 사고 원인을 정확하게 검출하지 못하는 구조적 한계를 갖는다.
도 1은 국내등록특허 제10-0938549호(발명의 명칭 : 블랙박스 기반의 사고 검증 시스템 및 방법)에 개시된 사고 검증 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1의 사고 검증 시스템(이하 종래기술이라고 함)(100)은 이동수단(101)들 각각에 설치된 기록장치인 블랙박스(103)들로부터 정보를 수신 받는다.
또한 종래기술(100)은 블랙박스(103)들로부터 전송 받은 정보를 분석하여 가시적 정보를 생성하는 가시적 정보 생성부를 포함한다.
이때 가시적 정보 생성부는 전송받은 정보에 기초하여 이동수단(103)에 발생한 이벤트에 대한 이벤트 데이터를 생성하며, 생성된 이벤트 데이터에 기초하여 가시적 정보를 생성한다.
이와 같이 구성되는 종래기술(100)은 블랙박스(103)들로부터 전송받은 정보를 기초하여 가시적 정보를 생성하도록 구성됨으로써 사고 내용을 현장에서 가시적으로 확인할 수 있는 장점을 갖는다.
그러나 종래기술(100)은 가시적 정보 생성 시 음파신호를 활용하는 것이 아니기 때문에 음파신호로부터 검출될 수 있는 다양한 이벤트 데이터를 획득할 수 없는 구조적 한계를 갖는다.
예를 들어 4대의 연쇄충돌 사고 시, 최전방의 차량에만 전방 및 내부 촬영용 블랙박스가 배치된다고 가정할 때, 종래기술(100)은 최전방 차량의 블랙박스 영상을 통해 최전방 차량의 충돌시점 등에 대해서는 검출할 수 있으나, 후방에 어떠한 원인 및 순서로 차량 충돌이 이루어졌는지에 대해서는 전혀 검출할 수 없기 때문에 사고분석의 정확성 및 정밀도가 현저히 떨어지는 단점을 갖는다.
즉 1)차량용 블랙박스에 수집된 음향신호를 다각적으로 분석하여 사고분석의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 2)영상분석만으로 사고분석을 수행할 수 없는 다양한 상황에 대한 사고원인 분석이 가능하도록 다양한 음파분석 기법을 제공할 수 있는 블랙박스 영상의 음파분석 방법에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 블랙박스에 수집된 음파신호를 분석하여 사고원인을 분석함으로써 종래에 영상분석만으로 분석 불가능했던 사고 상황들에 대한 분석이 가능해져 사고 분석에 대한 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있는 블랙박스 영상의 음파분석 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 음파의 스펙트럼 분석을 통해 영상의 사각지대에서 발생되는 사고를 분석할 수 있을 뿐만 아니라 미세한 충돌 상황에 대해서도 정밀한 분석이 가능한 블랙박스 영상의 음파분석 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 연쇄추돌사고 발생 시 1/1,000초 단위로 음파 스펙트럼을 분석하여 충돌음들을 추출한 후 추출된 충돌음들을 실내 영상에 매칭시켜 필터링 하며, 필터링 된 각 충돌음의 크기 및 시간을 이용하여 추돌순서를 판별함으로써 입체적 분석을 통해 추돌상황이 촬영되지 않은 상태에서도 추돌순서를 정확하게 검출할 수 있는 블랙박스 영상의 음파분석 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 급제동 소리 구간을 증폭한 후 컴퓨터 시뮬레이션과 연계함으로써 급제동 차량의 속도 산출이 가능하여 목격자 블랙박스를 이용하여 급제동 차량에 대한 차량속도를 검출할 수 있는 블랙박스 영상의 음파분석 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 블랙박스의 음파신호를 입력받는 데이터 입력단계; 상기 데이터 입력단계에 의해 입력된 블랙박스 데이터로부터 음파신호를 추출하는 음파신호 추출단계; 상기 음파신호 추출단계에 의해 추출된 음파신호의 스펙트럼을 분석하여 음파 레벨의 크기가 급격하게 변화되는 시점인 충돌시점을 검출한 후 검출된 충돌시점을 이용하여 교통사고를 분석하는 분석단계를 포함하고, 상기 데이터 입력단계는 블랙박스 영상과, 사고관련정보를 더 입력받고, 상기 사고관련정보는 유형정보를 포함하고, 상기 유형정보는 해당 블랙박스가 설치된 차량이 목격자의 차량으로 정의되는 ‘목격유형’을 포함하고, 상기 분석단계는 상기 사고관련정보의 유형정보를 통해 해당 블랙박스의 유형정보가 목격유형인지를 판단하는 제1 판단단계; 상기 제1 판단단계에 의해 해당 블랙박스의 유형정보가 목격유형일 때 진행되는 스퀼 노이즈 분석단계를 더 포함하고, 상기 스퀼 노이즈 분석단계는 상기 데이터 입력단계에 의한 음파신호를 분석하여 급제동이 이루어진 구간 및 급제동 구간의 신호인 급제동신호를 판별하는 급제동 구간 설정단계; 상기 급제동 구간 설정단계에 의해 판별된 급제동신호를 증폭시키는 급제동신호 증폭단계; 상기 급제동 구간 설정단계에 의해 판별된 급제동 구간을 이용하여 급제동이 이루어진 제도시간(△t)을 산출하는 제동시간 측정단계; 상기 데이터 입력단계에 의해 입력된 블랙박스 영상과, 음파신호, 급제동신호, 제동시간(△t)을 입력값으로 하여 컴퓨터 시뮬레이션과 연동시키는 시뮬레이션 연동단계; 상기 시뮬레이션 연동단계의 결과와 연계하여 사고 전 급제동 차량의 속도인 제동직전속도(v) 산출단계를 더 포함하는 것이다.
삭제
또한 본 발명에서 상기 유형정보는 해당 블랙박스가 설치된 차량이 연쇄추돌사고 차량들 중 하나로 정의되는 ‘추돌유형’을 더 포함하고, 상기 분석단계는 상기 제1 판단단계에 의해 해당 블랙박스의 유형정보가 목격유형이 아닐 때 진행되며, 해당 블랙박스의 유형정보가 추돌유형인지를 판단하는 제2 판단단계; 상기 제2 판단단계에 의해 해당 블랙박스의 유형정보가 추돌유형이라고 판단될 때 진행되는 추돌순서 분석단계를 더 포함하고, 상기 추돌순서 분석단계는 실내 블랙박스의 영상데이터에, 전방 또는 후방 블랙박스의 음파신호를 동기화시키는 동기화단계; 상기 동기화단계에 의해 실내 영상데이터와 동기화된 음파신호를 기 설정된 단위로 분석하여 추돌시점들 및 충돌음들을 검출하는 충돌음 검출단계; 상기 충돌음 검출단계에 의해 검출된 충돌음들을 실내 블랙박스 영상의 움직임과 매칭하여 충돌음들 중 잡음을 필터링하며, 필터링 된 충돌음들을 크기에 따라 정렬한 후, 정렬된 각 충돌음들이 어느 추돌차량들에 추돌에 의해 발생된 충돌음인지를 식별하며, 각 충돌음의 시간 순서에 따라 다시 정렬한 후 식별된 정보를 매칭시킴으로써 추돌순서를 검출하는 추돌순서 판별단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 분석단계는 상기 제2 판단단계에 의해 해당 블랙박스의 유형정보가 추돌유형이 아니라고 판단될 때 진행되는 충돌음 분석단계를 더 포함하고, 상기 충돌음 분석단계는 입력된 음파신호를 증폭시킨 후 입력된 블랙박스 영상과 동기화 시키며, 영상분석을 통해 진동이 발생한 시점 및 음파의 레벨이 급격하게 변화되는 시점을 매칭하여 충돌시점 및 충돌음을 검출하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 블랙박스 영상의 음파 분석방법은 상기 제1 판단단계, 상기 제2 판단단계 및 상기 충돌음 분석단계 중 어느 하나의 이후에 진행되는 이벤트데이터 생성단계를 더 포함하고, 상기 이벤트데이터 생성단계는 상기 스퀼노이즈 분석단계의 다음 단계로 진행될 때, 상기 스퀼노이즈 분석단계에 의해 검출된 급제동 차량의 제동시간(△t) 및 제동직전속도(v)를 포함하는 이벤트데이터를 생성하고, 추돌순서 분석단계의 다음 단계로 진행될 때, 상기 추돌순서 분석단계에 의해 검출된 추돌순서를 포함하는 이벤트데이터를 생성하고, 상기 충돌음 분석단계(S80)의 다음 단계로 진행될 때, 상기 충돌음 분석단계에 의해 검출된 충돌시점을 포함하는 이벤트데이터를 생성하는 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 블랙박스에 수집된 음파신호를 분석하여 사고원인을 분석함으로써 종래에 영상분석만으로 분석 불가능했던 사고 상황들에 대한 분석이 가능해져 사고 분석에 대한 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 음파의 스펙트럼 분석을 통해 영상의 사각지대에서 발생되는 사고를 분석할 수 있을 뿐만 아니라 미세한 충돌 상황에 대해서도 정밀한 분석이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 의하면 연쇄추돌사고 발생 시 1/1,000초 단위로 음파 스펙트럼을 분석하여 충돌음들을 추출한 후 추출된 충돌음들을 실내 영상에 매칭시켜 필터링 하며, 필터링 된 각 충돌음의 크기 및 시간을 이용하여 추돌순서를 판별함으로써 입체적 분석을 통해 추돌상황이 촬영되지 않은 상태에서도 추돌순서를 정확하게 검출할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 급제동 소리 구간을 증폭한 후 컴퓨터 시뮬레이션과 연계함으로써 급제동 차량의 속도 산출이 가능하여 목격자 블랙박스를 이용하여 급제동 차량에 대한 차량속도를 검출할 수 있게 된다.
도 1은 국내등록특허 제10-0938549호(발명의 명칭 : 블랙박스 기반의 사고 검증 시스템 및 방법)에 개시된 사고 검증 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 블랙박스 영상의 음파분석 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 3은 도 2의 스퀼 노이즈 분석단계를 나타내는 플로차트이다.
도 4는 도 3의 스퀼 노이즈 분석단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 도 3의 제동구간 증폭단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 2의 추돌순서 분석단계를 나타내는 플로차트이다.
도 7은 도 6의 추돌순서 분석단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 도 6의 추돌순서 분석단계를 설명하기 위한 다른 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 블랙박스 영상의 음파분석 방법을 나타내는 플로차트이다.
본 발명의 일실시예인 블랙박스 영상의 음파분석 방법(S1)은 블랙박스 내 저장된 음파신호(Sound wave)를 분석하여 교통사고의 원인을 분석하되, 영상분석을 통해서는 검출할 수 없는 다양한 상황에 대한 분석이 가능하도록 1)충돌음(Impact noise) 분석기법, 2)추돌순서(Rear-end collision order) 분석기법, 3)스퀼 노이즈(Squeal noise) 분석기법을 제공하여 사고원인 분석의 정확성 및 신뢰도를 높이기 위한 것입니다.
또한 블랙박스 영상의 음파분석 방법(S1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 수신단계(S10)와, 사고관련정보 입력단계(S20), 음파신호 추출단계(S30), 제1 판단단계(S40), 스퀼 노이즈 분석단계(S50), 제2 판단단계(S60), 추돌순서 분석단계(S70), 충돌음 분석단계(S80), 이벤트 데이터 생성단계(S90)로 이루어진다.
데이터 수신단계(S10)는 사고 발생 시, 분석서버가 사고차량 또는 목격차량의 블랙박스들로부터 저장된 동영상정보를 전송받는 단계이다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 데이터 수신단계(S10))에 의해 블랙박스에 저장된 동영상정보가 분석서버로 자동으로 전송되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 분석서버는 USB 등의 별도의 기록수단을 통해 동영상정보를 입력받는 것으로 구성될 수 있음은 당연하다.
사고관련정보 입력단계(S20)는 분석서버가 발생된 교통사고에 관련된 정보인 사고관련정보를 입력받는 단계이다.
이때 사고관련정보는 사고발생시간, 사고발생위치, 해당 블랙박스 차량과 교통사고의 관련정보(예 : 사고차량, 목격차량 등), 사고관련 차량수, 유형정보 등을 포함할 수 있고, 유형정보는 해당 블랙박스가 목격차량임을 나타내는 ‘목격유형’ 및 해당 블랙박스가 연쇄추돌사고 차량들 중 하나임을 나타내는 ‘추돌유형’으로 이루어질 수 있다.
또한 사고관련정보 입력단계(S20)는 관리자에 의해 입력될 수 있다.
음파신호 추출단계(S30)는 데이터 수신단계(S10)에 의해 수신 받은 동영상정보로부터 음파신호를 추출하는 단계이다.
또한 음파신호 추출단계(S30)에 의해 추출된 음파신호는 제1 판단단계(S40)로 입력된다.
제1 판단단계(S40)는 사고관련정보 입력단계(S20)를 통해 입력된 사고관련정보의 교통사고의 관련정보 및 유형정보를 분석하여 해당 블랙박스의 차량이 목격유형인지를 판단하는 단계이다.
이때 목격유형은 해당 블랙박스의 차량이 교통사고의 목격자 차량, 상세하게로는 해당 블랙박스가 교통사고를 목격한 차량에 설치된 블랙박스인지를 나타낸다.
또한 제1 판단단계(S40)는 만약 해당 블랙박스의 유형이 목격유형이면, 스퀼노이즈 분석단계(S50)를 진행하며, 만약 해당 블랙박스의 유형이 목격유형이 아니면, 제2 판단단계(S60)를 진행한다.
도 3은 도 2의 스퀼 노이즈 분석단계를 나타내는 플로차트이고, 도 4는 도 3의 스퀼 노이즈 분석단계를 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 도 3의 제동구간 증폭단계를 설명하기 위한 예시도이다.
스퀼 노이즈 분석단계(S50)는 제1 판단단계(S40)에서 해당 블랙박스의 유형이 목격유형일 때 진행되며, 스퀼 노이즈(Squeal noise) 분석기법을 이용하여 사고차량의 제동시간 및 제동직전 속도를 산출하는 단계이다.
스퀼 노이즈 분석단계(S50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 급제동 구간 설정단계(S51)와, 급제동신호 증폭단계(S52), 제동시간 측정단계(S53), 시뮬레이션 연동단계(S54), 제동직전 속도 산출단계(S55)로 이루어진다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 목격차량(C1)에 블랙박스가 설치되어 있는 상태에서, 다른 차선에서 직선 주행 중인 포터(C2)가 우회전 중인 차량(C3)과 충돌하는 사고가 발생하였고, 목격차량(C1)의 블랙박스 영상에는 포터(C2)가 목격차량(C1)을 추월한 시점 이후부터의 영상만 존재한다고 가정할 때, 블랙박스의 영상(910)에는 포터(C2)가 목격차량(C1)을 추월한 시점부터 충돌 시점까지의 영상은 존재하나 포터(C2)가 촬영되지 못하는 영상확인불가 구간(900)이 존재하기 때문에 블랙박스 영상(910)만으로 포터(C2)의 급제동이 언제부터 이루어졌는지를 나타내는 급제동 시간 및 급제동 직전 포터(C2)의 속도인 급제동 직전 속도를 검출하지 못하는 구조적 한계를 갖는다. 이때 도로에는 포터(C2)의 급제동으로 인한 스키드마크(901)가 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 스퀼 노이즈 분석단계(S50)는 도 4에서와 같이, 블랙박스가 목격차량인 목격유형일 때, 영상(910)만으로 확인할 수 없는 과실여부를 판단하기 위하여 스퀼 노이즈 분석기법을 제공한다.
급제동 구간 설정단계(S51)는 도 5에 도시된 바와 같이, 입력된 음파신호를 분석하여 급제동이 이루어진 구간(930) 및 급제동 구간의 신호인 급제동 신호(920)를 판별하는 단계이다.
이때 급제동신호(920)는 레벨이 급격하게 변동하는 시점을 이용하여 검출할 수 있다.
급제동신호 증폭단계(S52)는 도 5에 도시된 바와 같이, 급제동 구간 설정단계(S51)에 의해 검출된 급제동 신호(920)의 음파를 증폭시키는 단계이다.
제동시간 측정단계(S53)는 급제동 구간 설정단계(S51)에 의해 판별된 급제동 구간(930)을 이용하여 급제동이 이루어진 시간(△t)을 산출하는 단계이다.
시뮬레이션 연동단계(S54)는 블랙박스 영상과, 음파신호, 급제동신호 증폭단계(S52)에 의한 급제동신호, 제동시간 측정단계(S53)에 의한 제동시간(△t)을 입력값으로 하여 공지된 컴퓨터 시뮬레이션과 연동시키는 단계이다. 이때 교통사고에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램은 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제동직전속도 산출단계(S55)는 시뮬레이션 연동단계(S54)의 결과와 연계하여 사고 전 급제동 차량의 제동직전속도(vi)를 산출하는 단계이다.
다시 도 2로 돌아가서 제2 판단단계(S60)를 살펴보면, 제2 판단단계(S60)는 제1 판단단계(S40)에서 해당 블랙박스의 유형이 목격유형이 아니라고 판단될 때 진행되며, 해당 블랙박스의 유형이 ‘추돌유형’인지를 판단하는 단계이다.
이때 추돌유형은 해당 블랙박스가 연쇄추돌사고 차량들 중 하나에 설치된 블랙박스일 때의 유형으로 정의된다.
또한 제2 판단단계(S60)는 만약 해당 블랙박스의 유형이 ‘추돌유형’이라고 판단되면, 추돌순서 분석단계(S70)를 진행하고, 만약 해당 블랙박스의 유형이 ‘추돌유형’이 아니라고 판단되면 충돌음 분석단계(S80)를 진행한다.
도 6은 도 2의 추돌순서 분석단계를 나타내는 플로차트이고, 도 7은 도 6의 추돌순서 분석단계를 설명하기 위한 예시도이고, 도 8은 도 6의 추돌순서 분석단계를 설명하기 위한 다른 예시도이다.
추돌순서 분석단계(S70)는 제2 판단단계(S60)에서 해당 블랙박스의 유형이 추돌유형일 때 진행되며, 추돌순서(Rear-end collision order) 분석기법을 이용하여 연쇄추돌사고의 추돌순서를 검출하는 단계이다.
즉 추돌순서 분석단계(S70)는 연쇄추돌사고 시 추돌 순서에 대하여 이견이 있는 차량들에 대한 블랙박스 영상이 존재하지 않을 때, 다른 블랙박스 영상의 음파신호를 분석하여 추돌순서를 검출하기 위한 것이다.
또한 추돌순서 분석단계(S70)는 도 6에 도시된 바와 같이, 동기화단계(S71)와, 단위설정단계(S72), 충돌음 검출단계(S73), 추돌순서 판별단계(S74)로 이루어진다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1, 2, 3, 4 추돌차량(C11), (C12), (C13), (C14)들의 4중 추돌사고가 발생한 상태에서, 최전방에 배치된 제1 추돌차량(C11)에만 전방 블랙박스 및 실내 블랙박스가 존재하고, 제3, 4 추돌차량(C13), (C14)들의 추돌순서에 대한 이견이 있다고 가정할 때, 제1 추돌차량(C11)의 블랙박스 영상에는 후방 추돌차량(C12), (C13), (C14)들의 추돌상황이 녹화되지 못하기 때문에 블랙박스 영상만으로 연쇄추돌사고에 대한 추돌순서를 검출할 수 없게 된다.
즉 본 발명의 추돌순서 분석단계(S70)는 도 7에서와 같이, 연쇄추돌사고가 발생한 추돌유형일 때, 블랙박스 영상만으로 판별할 수 없는 추돌순서를 판별하기 위하여 추돌순서 분석기법을 제공한다.
동기화단계(S71)는 도 8에 도시된 바와 같이, 실내 블랙박스의 영상데이터(810)에, 전방 또는 후방 블랙박스의 음파신호(820)를 동기화시키는 단계이다.
일반적으로, 실내 블랙박스는 음성을 지원하지 않는 경우가 있을 뿐만 아니라 음성 지원이 되더라도 실내에서 녹음된 음파신호보다는 외부에서 녹음된 음파신호가 충돌음을 효과적으로 검출할 수 있기 때문에 본 발명의 동기화단계(S71)는 영상데이터에, 전방 또는 후방 블랙박스의 음파신호를 동기화시킴으로써 실내영상을 통한 차량 재실자들의 움직임(반응) 및 음파신호를 통한 충돌음을 매칭시켜 추돌순서를 판별할 수 있게 된다.
단위 설정단계(S72)는 동기화단계(S71)에 의해 실내 영상데이터(810)와 동기화된 음파신호를 1/1000초 단위로 설정하는 단계이다.
충돌음 검출단계(S73)는 단위 설정단계(S72)에 의해 설정된 1/1000초 단위로 음파신호를 분석하여 추돌시점 및 충돌음들을 검출하는 단계이다. 이때 추돌시점은 음파신호의 레벨이 급격하게 변동되는 시점을 이용하여 검출할 수 있다.
예를 들어, 도 7의 4중 추돌상황일 때, 충돌음 검출단계(S73)는 도 8에 도시된 바와 같이, 1차 충돌음(710), 2차 충돌음(720), 3차 충돌음(730) 및 4차 충돌음(740)을 검출할 수 있다.
이때 충돌음의 크기는 블랙박스 차량으로부터의 이격거리에 반비례하게 된다.
추돌순서 판별단계(S74)는 우선 충돌음 검출단계(S73)에 의해 검출된 충돌음들을 실내 영상의 움직임과 매칭하여 충돌음들 중 잡음을 필터링 한다.
예를 들어 추돌순서 판별단계(S74)는 충돌음이라고 판단될 수 있는 충돌음들 중 실내 영상의 움직임을 통해 실제 충돌이 이루어졌다고 판단할 수 있는 충돌음들을 추출한다.
또한 추돌순서 판별단계(S74)는 필터링 된 충돌음들을 크기에 따라 정렬한 후, 정렬된 각 충돌음들이 어느 추돌차량들의 추돌에 의해 발생된 충돌음인지를 식별한다.
또한 추돌순서 판별단계(S74)는 정렬된 각 충돌음들의 시간 순서에 따라 다시 정렬한 후 식별된 정보를 매칭시킴으로써 추돌순서를 검출한다.
예를 들어 도 7과 8에서와 같이, 4중 추돌사고가 발생할 때, 추돌순서 판별단계(S74)는 1차 충돌음(710)이 가장 작은 음파크기를 이루기 때문에 해당 충돌음이 제3, 4 추돌차량(C13), (C14)들의 추돌에 의해 발생된 것으로 식별할 수 있고, 가장 먼저 발생한 점을 감안하여 제4 추돌차량(C14) 및 제3 추돌차량(C13)의 충돌이 제일 먼저 발생하였음을 판별할 수 있게 된다.
다시 도 2로 돌아가서 충돌음 분석단계(S80)를 살펴보면, 충돌음 분석단계(S80)는 제2 판단단계(S60)에서 해당 블랙박스의 유형이 추돌유형이 아닐 때 진행되며, 충돌음(Impact noise) 분석기법을 이용하여 충돌사고 시 발생하는 충돌음을 검출하는 단계이다.
즉 충돌음 분석단계(S80)는 충돌사고 발생 시, 블랙박스 영상만으로 충돌시점을 검출할 수 없는 경우, 음파신호를 이용하여 충돌시점을 검출하기 위한 것이다.
또한 충돌음 분석단계(S80)는 음파신호를 증폭시킨 후 블랙박스 영상과 동기화 시키며, 영상분석을 통해 차체가 미세하게 흔들리는 시점 및 음파의 레벨이 급격하게 변화되는 시점을 매칭하여 충돌시점을 검출한다. 이때 음파분석에는 스펙트럼 분석(Spectrum analysis) 방법이 적용될 수 있다.
예를 들어, 차량 및 보행자의 충돌이 이루어졌으나, 차량의 블랙박스의 사각지대에서 충돌이 이루어져 블랙박스 영상에는 충돌상태가 촬영되지 못할 경우, 충돌음 분석단계(S80)는 증폭된 음파신호를 블랙박스 영상과 동기화 시킨 후 영상분석을 통해 차체가 미세하게 흔들리는 시점 및 음파의 레벨이 급격하게 변화되는 시점을 매칭하여 충돌시점을 검출할 수 있게 된다.
이벤트데이터 생성단계(S90)는 스퀼노이즈 분석단계(S50)의 다음 단계로 진행 시 스퀼노이즈 분석단계(S50)에 의해 검출된 급제동 차량의 제동시간(△t) 및 제동직전속도(v)를 포함하는 이벤트데이터를 생성한다.
또한 이벤트데이터 생성단계(S90)는 추돌순서 분석단계(S70)의 다음 단계로 진행 시 추돌순서 분석단계(S70)에 의해 검출된 추돌순서를 포함하는 이벤트데이터를 생성한다.
또한 이벤트데이터 생성단계(S90)는 충돌음 분석단계(S80)의 다음 단계로 진행 시 충돌음 분석단계(S80)에 의해 검출된 충돌시점을 포함하는 이벤트데이터를 생성한다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 블랙박스 영상의 음파분석 방법(S1)은 블랙박스에 수집된 음파신호를 분석하여 사고원인을 분석함으로써 종래에 영상분석만으로 분석 불가능했던 사고 상황들에 대한 분석이 가능해져 사고 분석에 대한 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있다.
또한 본 발명의 블랙박스 영상의 음파분석 방법(S1)은 음파의 스펙트럼 분석을 통해 영상의 사각지대에서 발생되는 사고를 분석할 수 있을 뿐만 아니라 미세한 충돌 상황에 대해서도 정밀한 분석을 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 블랙박스 영상의 음파분석 방법(S1)은 연쇄추돌사고 발생 시 1/1,000초 단위로 음파 스펙트럼을 분석하여 충돌음들을 추출한 후 추출된 충돌음들을 실내 영상에 매칭시켜 필터링 하며, 필터링 된 각 충돌음의 크기 및 시간을 이용하여 추돌순서를 판별함으로써 입체적 분석을 통해 추돌상황이 촬영되지 않은 상태에서도 추돌순서를 정확하게 검출할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 블랙박스 영상의 음파분석 방법(S1)은 급제동 소리 구간을 증폭한 후 컴퓨터 시뮬레이션과 연계함으로써 급제동 차량의 속도 산출이 가능하여 목격자 블랙박스를 이용하여 급제동 차량에 대한 차량속도를 검출할 수 있는 장점을 갖는다.
S1:블랙박스 영상의 음파분석 방법 S10:데이터 수신단계
S20:사고관련정보 입력단계 S30:음파신호 추출단계
S40:제1 판단단계 S50:스퀼노이즈 분석단계
S60:제2 판단단계 S70:추돌순서 분석단계
S80:충돌음 분석단계 S90:이벤트데이터 생성단계
S51:급제동구간 설정단계 S52:급제동신호 증폭단계
S53:제동시간 측정단계 S54:시뮬레이션 연동단계
S55:제동직전속도 산출단계 S71:동기화단계
S72:단위 설정단계 S73:충돌음 검출단계
S74:추돌순서 판별단계

Claims (5)

  1. 블랙박스의 음파신호를 입력받는 데이터 입력단계;
    상기 데이터 입력단계에 의해 입력된 블랙박스 데이터로부터 음파신호를 추출하는 음파신호 추출단계;
    상기 음파신호 추출단계에 의해 추출된 음파신호의 스펙트럼을 분석하여 음파 레벨의 크기가 급격하게 변화되는 시점인 충돌시점을 검출한 후 검출된 충돌시점을 이용하여 교통사고를 분석하는 분석단계를 포함하고,
    상기 데이터 입력단계는 블랙박스 영상과, 사고관련정보를 더 입력받고,
    상기 사고관련정보는 유형정보를 포함하고, 상기 유형정보는 해당 블랙박스가 설치된 차량이 목격자의 차량으로 정의되는 ‘목격유형’을 포함하고,
    상기 분석단계는
    상기 사고관련정보의 유형정보를 통해 해당 블랙박스의 유형정보가 목격유형인지를 판단하는 제1 판단단계;
    상기 제1 판단단계에 의해 해당 블랙박스의 유형정보가 목격유형일 때 진행되는 스퀼 노이즈 분석단계를 더 포함하고,
    상기 스퀼 노이즈 분석단계는
    상기 데이터 입력단계에 의한 음파신호를 분석하여 급제동이 이루어진 구간 및 급제동 구간의 신호인 급제동신호를 판별하는 급제동 구간 설정단계;
    상기 급제동 구간 설정단계에 의해 판별된 급제동신호를 증폭시키는 급제동신호 증폭단계;
    상기 급제동 구간 설정단계에 의해 판별된 급제동 구간을 이용하여 급제동이 이루어진 제도시간(△t)을 산출하는 제동시간 측정단계;
    상기 데이터 입력단계에 의해 입력된 블랙박스 영상과, 음파신호, 급제동신호, 제동시간(△t)을 입력값으로 하여 컴퓨터 시뮬레이션과 연동시키는 시뮬레이션 연동단계;
    상기 시뮬레이션 연동단계의 결과와 연계하여 사고 전 급제동 차량의 속도인 제동직전속도(v) 산출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙박스 영상의 음파분석 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 제1항에 있어서, 상기 유형정보는 해당 블랙박스가 설치된 차량이 연쇄추돌사고 차량들 중 하나로 정의되는 ‘추돌유형’을 더 포함하고,
    상기 분석단계는
    상기 제1 판단단계에 의해 해당 블랙박스의 유형정보가 목격유형이 아닐 때 진행되며, 해당 블랙박스의 유형정보가 추돌유형인지를 판단하는 제2 판단단계;
    상기 제2 판단단계에 의해 해당 블랙박스의 유형정보가 추돌유형이라고 판단될 때 진행되는 추돌순서 분석단계를 더 포함하고,
    상기 추돌순서 분석단계는
    실내 블랙박스의 영상데이터에, 전방 또는 후방 블랙박스의 음파신호를 동기화시키는 동기화단계;
    상기 동기화단계에 의해 실내 영상데이터와 동기화된 음파신호를 기 설정된 단위로 분석하여 추돌시점들 및 충돌음들을 검출하는 충돌음 검출단계;
    상기 충돌음 검출단계에 의해 검출된 충돌음들을 실내 블랙박스 영상의 움직임과 매칭하여 충돌음들 중 잡음을 필터링하며, 필터링 된 충돌음들을 크기에 따라 정렬한 후, 정렬된 각 충돌음들이 어느 추돌차량들에 추돌에 의해 발생된 충돌음인지를 식별하며, 각 충돌음의 시간 순서에 따라 다시 정렬한 후 식별된 정보를 매칭시킴으로써 추돌순서를 검출하는 추돌순서 판별단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙박스 영상의 음파분석 방법.
  4. 청구항 제3항에 있어서, 상기 분석단계는
    상기 제2 판단단계에 의해 해당 블랙박스의 유형정보가 추돌유형이 아니라고 판단될 때 진행되는 충돌음 분석단계를 더 포함하고,
    상기 충돌음 분석단계는
    입력된 음파신호를 증폭시킨 후 입력된 블랙박스 영상과 동기화 시키며, 영상분석을 통해 진동이 발생한 시점 및 음파의 레벨이 급격하게 변화되는 시점을 매칭하여 충돌시점 및 충돌음을 검출하는 것을 특징으로 하는 블랙박스 영상의 음파분석 방법.
  5. 청구항 제4항에 있어서, 상기 블랙박스 영상의 음파 분석방법은 상기 제1 판단단계, 상기 제2 판단단계 및 상기 충돌음 분석단계 중 어느 하나의 이후에 진행되는 이벤트데이터 생성단계를 더 포함하고,
    상기 이벤트데이터 생성단계는
    상기 스퀼노이즈 분석단계의 다음 단계로 진행될 때, 상기 스퀼노이즈 분석단계에 의해 검출된 급제동 차량의 제동시간(△t) 및 제동직전속도(v)를 포함하는 이벤트데이터를 생성하고, 상기 추돌순서 분석단계의 다음 단계로 진행될 때, 상기 추돌순서 분석단계에 의해 검출된 추돌순서를 포함하는 이벤트데이터를 생성하고, 상기 충돌음 분석단계(S80)의 다음 단계로 진행될 때, 상기 충돌음 분석단계에 의해 검출된 충돌시점을 포함하는 이벤트데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 블랙박스 영상의 음파 분석방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
한국자동차기술신문, "도로교통공단 서울지부, ‘사운드 포지 활용 블랙박스 영상의 음파분석 기법’ 새로 개발", 2017.04.13.(http://www.cascarmedia.com/news/view.html?section=9&page=124&category=14&no=2154)* *

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