KR102105705B1 - 과속 차량 감지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

과속 차량 감지 장치로서, 도로 영상을 수집하는 영상 수집부, 그리고 상기 도로 영상에서 차량의 번호판 영역을 검출하고, 상기 번호판 영역을 프레임 단위로 추적하여 상기 차량의 속도를 측정하는 속도 측정부를 포함한다.

Description

과속 차량 감지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING OVERSPEEDING-VEHICLE}
본 발명은 과속 차량을 감지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 과속 차량을 감지하기 위한 다양한 방법이 수행되고 있으며, 보다 정확하고 합리적인 과속 차량 감지를 위한 방법 역시 꾸준히 고안되고 있다.
그 중 가장 널리 사용되고 있는 것은 카메라를 이용하여 과속 차량을 감지하는 방법이며, 해당 방법은 카메라 등을 이용하여 도로를 주행하는 차량의 교통정보를 실시간으로 측정하여 이를 분석하는 방식을 가진다. 통상적으로, 카메라로 수집된 영상에서 차량의 번호판의 위치 변위를 기반으로 차량의 속도를 측정하고, 측정된 속도를 통해 차량의 과속 여부를 감지한다.
한편, 번호판의 위치 변위를 기반으로 속도를 측정하는 방법의 가장 큰 문제는 번호판 인식 시간이 오래 걸리는데 있다. 상용되는 번호판 인식 장치들은 1개의 번호판 인식에 100ms 내지 300ms 의 수행 시간을 필요로 하기 때문에, 초 당 30프레임으로 출력되는 영상에서 단일 프레임의 간격인 33ms 이내에 영상 내 모든 번호판들을 인식하는 것은 일반적인 장치에서 구현하기 어렵다. 이러한 문제로 기존의 과속 차량 감지 장치는 매 프레임 단위로 번호판을 인식할 수 없어 정확한 속도 추정을 위한 정보를 획득하기 어렵고, 영상에서 번호판을 인식한 후 속도를 계산하기 위해 정확한 물리적 위치 변위를 알 수 없어 측정된 속도가 부정확할 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 매 프레임마다 번호판 자체를 인식하지 않고 번호판 영역만을 검출하고, 이를 통해 과속 차량 감지를 위한 차량의 속도를 측정하여 과속 차량을 감지하는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 과속 차량 감지 장치는 도로 영상을 수집하는 영상 수집부, 그리고 상기 도로 영상에서 차량의 번호판 영역을 검출하고, 상기 번호판 영역을 프레임 단위로 추적하여 상기 차량의 속도를 측정하는 속도 측정부를 포함한다.
상기 속도 측정부는 상기 번호판 영역의 위치 정보 및 상기 차량의 이동가능한 범위를 이용하여 프레임 단위로 검색 영역을 설정하고, 상기 검색 영역 내에 존재하는 상기 번호판 영역을 프레임 단위로 추적하여 상기 차량의 속도를 측정한다.
상기 속도 측정부는 상기 도로 영상의 최초 프레임에서는 미리 설정된 범위를 상기 차량의 이동가능한 범위로 설정하고, 상기 최초 프레임 이후의 적어도 하나 이상의 프레임들에서는 각 프레임들의 이전 프레임에서 결정된 상기 차량의 이동 정보를 이용하여 상기 차량의 이동가능한 범위를 설정한다.
상기 이동 정보는 상기 이전 프레임에서 결정된 상기 차량의 속도 정보 및 가속 정보에 의해 결정된다.
상기 과속 차량 감지 장치는 프레임 단위로 측정된 상기 차량의 적어도 하나 이상의 속도들을 이용하여 상기 차량의 과속 여부를 결정하는 단속 수행부를 더 포함한다.
상기 단속 수행부는 상기 적어도 하나 이상의 속도들이 미리 설정된 임계 속도를 초과한 횟수가 임계 횟수 이상인 경우 상기 차량이 과속한 것으로 결정한다.
상기 단속 수행부는 상기 차량이 과속한 것으로 결정된 경우, 상기 도로 영상에서 상기 차량의 번호판을 인식한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 과속 차량 감지 장치가 과속 차량을 감지하는 방법은 도로 영상을 수집하는 단계, 상기 도로 영상에서 차량의 번호판 영역을 검출하는 단계, 상기 도로 영상에 대해 캘리브레이션을 수행하여 상기 번호판 영역이 도로 상에서 물리적으로 위치하는 위치 정보를 획득하는 단계, 그리고 상기 위치 정보를 프레임 단위로 추적하여 상기 차량의 속도를 측정하는 단계를 포함한다.
상기 위치 정보를 획득하는 단계는 상기 도로 영상의 복수의 픽셀들의 좌표 정보와 상기 도로 상의 복수의 물리적인 위치들의 위치 정보 사이의 대응 관계를 나타내는 호모그래피 매트릭스를 이용하여 상기 위치 정보를 획득한다.
상기 차량의 속도를 측정하는 단계는 상기 번호판 영역의 위치 정보 및 상기 차량의 이동가능한 범위를 이용하여 프레임 단위로 검색 영역을 설정하는 단계, 그리고 상기 검색 영역 내에 존재하는 상기 번호판 영역의 위치 정보를 프레임 단위로 추적하여 상기 차량의 속도를 측정하는 단계를 포함한다.
상기 차량의 이동가능한 범위는 상기 도로 영상의 최초 프레임에서는 미리 설정된 범위를 이용하여 설정되고, 상기 최초 프레임 이후의 적어도 하나 이상의 프레임들에서는 각 프레임들의 이전 프레임에서 결정된 상기 차량의 이동 정보를 이용하여 설정된다.
상기 이동 정보는 상기 이전 프레임에서 결정된 상기 차량의 속도 정보 및 가속 정보에 의해 결정된다.
상기 과속 차량 감지 장치가 과속 차량을 감지하는 방법은 프레임 단위로 측정된 상기 차량의 적어도 하나 이상의 속도들을 이용하여 상기 차량의 과속 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다.
상기 차량의 과속 여부를 결정하는 단계는 상기 적어도 하나 이상의 속도들이 미리 설정된 임계 속도를 초과한 횟수가 임계 횟수 이상인 경우 상기 차량이 과속한 것으로 결정한다.
상기 과속 차량 감지 장치가 과속 차량을 감지하는 방법은 상기 차량이 과속한 것으로 결정된 경우, 상기 도로 영상에서 상기 차량의 번호판을 인식하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 번호판 영역만을 검출하는바 차량의 위치에 대한 인식 시간이 단축될 수 있고, 이에 따라 매 프레임 단위로 차량의 위치 변화를 정확히 파악함으로써 차량의 속도를 정확히 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 과속 차량 감지 장치가 구현되는 환경을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 과속 차량 감지 장치(100)를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 속도 측정부가 도로 영상에서 번호판 영역을 검출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 캘리브레이션 과정을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 속도 측정부가 번호판 영역의 위치 정보를 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 속도 측정부가 최초 프레임에서 검색 영역을 설정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 속도 측정부가 검색 영역을 기초로 인덱싱을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 속도 측정부가 최초 프레임 이후의 프레임에서 검색 영역을 설정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 속도 측정부가 프레임 단위로 설정한 검색 영역의 예시를 설명하는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 과속 차량 감지 장치가 구현되는 구체적인 실시예를 설명하는 도면이다.
도 12는 과속 차량 감지 장치가 과속 차량을 감지하는 방법을 설명하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 과속 차량 감지 장치가 구현되는 환경을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 과속 차량 감지 장치(100)는 차량(200)이 운행 중인 도로를 촬영하여 차량(200)을 포함하는 도로 영상을 수집하고, 수집된 도로 영상에서 차량(200)의 번호판 영역(210)을 검출하여 번호판 영역(210)을 프레임 단위로 추적하여 차량(200)의 속도를 측정하고, 프레임 단위로 측정된 차량(200)의 속도를 이용하여 차량(200)의 과속 여부를 감지한다.
이하, 도면들을 통해 과속 차량 감지 장치(100)에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 과속 차량 감지 장치(100)를 설명하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 속도 측정부가 도로 영상에서 번호판 영역을 검출하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 4는 캘리브레이션 과정을 설명하는 도면이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 속도 측정부가 번호판 영역의 위치 정보를 결정하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 6은 속도 측정부가 최초 프레임에서 검색 영역을 설정하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 7은 속도 측정부가 검색 영역을 기초로 인덱싱을 수행하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 8은 속도 측정부가 최초 프레임 이후의 프레임에서 검색 영역을 설정하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 9는 속도 측정부가 프레임 단위로 설정한 검색 영역의 예시를 설명하는 도면이다.
도 2를 참고하면, 과속 차량 감지 장치(100)는 영상 수집부(110), 속도 측정부(120), 단속 수행부(130) 및 과속 정보 전송부(140)를 포함한다.
영상 수집부(110)는 도로 영상을 수집한다.
구체적으로, 영상 수집부(110)는 카메라 모듈(미도시)을 통해 촬영된 도로 영상을 수신한다. 카메라 모듈은 과속 차량 감지 장치(100) 내에 구현되거나 외부에 별도로 구현될 수 있으며, 도로를 촬영하는 장치일 수 있다.
속도 측정부(120)는 도로 영상에서 차량(200)의 번호판 영역(210)을 검출한다.
구체적으로, 속도 측정부(120)는 도로 영상에 대해 이미지 프로세싱 기법을 적용하여 도로 영상에 존재하는 번호판 영역(210)을 검출하고, 번호판 영역(210)을 프레임 단위로 추적하여 차량의 속도를 측정한다.
예를 들면, 도 3을 참고하면, 속도 측정부(120)는 도로 영상에 대해 전처리 과정(pre-processing), 엣지 검출 과정(edge detection processing), 엣지 필터링 과정(edge filtering processing) 및 후보 검출 과정(plate candidate processing)을 순차적으로 적용하여, 도로 영상에 존재하는 번호판 영역(210)을 검출할 수 있다. 특정 이미지에 대해 이미지 프로세싱 기법을 적용하여 관심 영역을 결정하는 방법은 이미 공지된 기술로 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략한다.
속도 측정부(120)는 도로 영상에 대해 캘리브레이션을 수행하여 번호판 영역(210)이 도로 상에서 물리적으로 위치하는 위치 정보를 획득한다.
여기서, 캘리브레이션은 카메라에 의해 수집된 영상과 실제 물리 공간과의 관계, 즉 기하 정보를 파악하는 과정을 지칭한다.
구체적으로, 도 4를 참고하면, 수집된 영상(10)에서의 점들(x1, x2, x3 및 x4)은 초점(c)을 지나는 광선들(l1, l2, l3 및 l4)에 의해 실제 물리 공간(20) 상의 점들(X1, X2, X3 및 X4)로 대응된다. 이 경우, 실제 물리 공간(20) 상의 점들이 동일 평면(30) 상에 있다는 조건으로 정의하면, 수집된 영상(10)에서의 점들(x1, x2, x3 및 x4)과 동일 평면(30) 상의 점들(X'1, X'2, X'3 및 X'4)을 대응시킬 수 있다. 이러한 대응 과정을 캘리브레이션이라고 하며, 캘리브레이션을 수행하면 수집된 영상(10)에서의 점들(x1, x2, x3 및 x4)과 동일 평면(30) 상의 점들(X'1, X'2, X'3 및 X'4)의 관계를 나타내는 호모그래피 매트릭스(40)가 생성된다.
따라서, 속도 측정부(120)는 도로 영상을 구성하는 픽셀들의 좌표 정보와 각 픽셀들이 실제 도로 상에서 물리적으로 위치하는 위치 정보 사이의 관계를 나타내는 호모그래피 매트릭스를 저장하고, 저장된 호모그래피 매트릭스를 이용하여 번호판 영역(210)의 위치 정보를 획득한다.
구체적으로, 속도 측정부(120)는 도로 영상에서 검출된 번호판 영역(210)의 중심점을 결정하고, 중심점이 도로 상에서 물리적으로 위치하는 위치 정보를 획득하고, 획득한 위치 정보를 번호판 영역(210)의 위치 정보로 결정한다.
예를 들면, 도 5를 참고하면, 속도 측정부(120)는 사각형 형태의 번호판 영역(210)이 검출되면, 마주보는 두 변의 중심을 각각 지나는 2개의 직선들을 결정하고, 직선들이 교차하는 지점을 번호판 영역(210)의 중심점으로 결정할 수 있다.
또한, 속도 측정부(120)는 저장된 호모그래피 매트릭스를 이용하여 번호판 영역(210)의 중심점의 좌표 정보인 <x, y>가 도로 상에서 물리적으로 위치하는 위치 정보인 (pXn, pYn)를 획득할 수 있고, 위치 정보 (pXn, pYn)를 번호판 영역(210)의 위치 정보로 결정할 수 있다.
한편, 속도 측정부(120)는 번호판 영역(210)의 위치 정보 및 차량(200)의 이동가능한 범위를 이용하여 프레임 단위로 검색 영역을 설정하고, 검색 영역 내에 존재하는 번호판 영역(210)을 프레임 단위로 추적하여 차량(200)의 속도를 측정한다.
이 경우, 속도 측정부(120)는 도로 영상의 최초 프레임에서는 미리 설정된 범위를 차량(200)의 이동가능한 범위로 설정하고, 최초 프레임 이후의 적어도 하나 이상의 프레임들에서는 각 프레임들의 이전 프레임에서 결정된 차량(200)의 이동 정보를 이용하여 차량(200)의 이동가능한 범위를 설정한다.
도 6은 속도 측정부가 최초 프레임에서 검색 영역을 설정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6을 참고하면, 속도 측정부(120)는 도로 영상에서 번호판 영역(210)이 검출된 경우, 번호판 영역(210)이 검출된 최초 프레임인 제1 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보를 인덱싱(indexing)한다. 예를 들면, 속도 측정부(120)는 제1 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보 (pX1, pY1)을 "1"로 인덱싱할 수 있다.
또한, 속도 측정부(120)는 제1 프레임에서의 번호판 영역(210)의 위치 정보를 기준으로 미리 설정된 범위를 차량의 이동가능한 범위로 설정한다.
구체적으로, 속도 측정부(120)는 단일 프레임에서 차량(200)이 최대 속력으로 이동하는 경우 움직일 수 있는 범위를 결정하고, 결정된 범위에 대응하는 픽셀 범위를 차량의 이동가능한 범위로 설정한다.
예를 들면, 도 6을 참고하면, 단일 프레임 간격이 33ms이고 차량(200)의 최대 속력이 250km/h인 경우, 단일 프레임에서 차량(200)이 최대 이동가능한 거리는 2.1m에 해당한다. 따라서, 속도 측정부(120)는 제1 프레임에서 위치 정보 (pX1, pY1)를 중심점으로 하고 한 변의 길이를 4.2m로 갖는 정사각형을 차량(200)이 이동할 수 있는 범위로 결정하고, 결정된 정사각형에 대응하는 픽셀 범위를 미리 설정된 범위로 결정할 수 있다. 예를 들면, 물리 거리 4.2m에 해당하는 픽셀이 480 픽셀인 경우, 속도 측정부(120)는 480X480 픽셀 범위를 갖는 정사각형을 미리 설정된 범위로 결정할 수 있다. 또한, 속도 측정부(120)는 결정된 미리 설정된 범위를 차량의 이동가능한 범위로 설정할 수 있다.
또한, 속도 측정부(120)는 위치 정보 (pX1, pY1)를 포함하는 차량의 이동가능한 범위를 첫 번째 검색 영역인 제1 검색 영역으로 설정한다.
속도 측정부(120)는 제1 프레임 직후의 프레임인 제2 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보 (pX2, pY2)를 결정하고, 결정한 위치 정보가 제1 검색 영역에 포함되는지 결정한다.
만일 제2 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보가 제1 검색 영역에 포함되는 경우, 속도 측정부(120)는 제2 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보를 제1 검색 영역에 포함된 이전 프레임의 위치 정보와 동일하게 인덱싱한다.
예를 들면, 도 7을 참고하면, 속도 측정부(120)는 제2 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보 (pX2, pY2)가 제1 검색 영역에 포함되는 경우, 제2 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보 (pX2, pY2)를 제1 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보 (pX1, pY1)와 동일하게 "1"로 인덱싱할 수 있다.
속도 측정부(120)는 제1 프레임과 제2 프레임 사이에서 번호판 영역(210)의 위치 정보가 이동한 거리 및 제1 프레임과 제2 프레임 간의 시간 간격을 이용하여 제1 프레임과 제2 프레임 간의 차량(200)의 속력을 결정한다. 구체적으로, 속도 측정부(120)는 수학식 1을 이용하여 제1 프레임과 제2 프레임 간의 차량(200)의 속력을 결정할 수 있다.
Figure 112019010944495-pat00001
수학식 1에서, V1는 제1 프레임과 제2 프레임 간의 차량(200)의 속력이고, pX1 및 pY1는 제1 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보이고, pX2 및 pY2는 제1 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보이고, T1은 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 시간 간격이다.
속도 측정부(120)는 제1 프레임에서와는 달리 제2 프레임 이후부터는 이전 프레임에서 결정된 차량의 이동 정보를 이용하여 차량의 이동가능한 범위를 설정하고, 차량의 위치 정보 및 차량의 이동가능한 범위를 이용하여 검색 영역을 설정한다. 이 경우, 이동 정보는 이전 프레임에서 결정된 차량의 속도 정보 및 가속 정보에 의해 결정된다.
도 8은 속도 측정부가 최초 프레임 이후의 프레임에서 검색 영역을 설정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8을 참고하면, 속도 측정부(120)는 제1 프레임과 제2 프레임 간의 차량(200)의 속력으로 움직일 수 있는 범위를 결정하고, 결정된 범위에 대응하는 픽셀 범위를 차량의 이동가능한 범위로 1차적으로 설정한다.
예를 들면, 단일 프레임 간격이 33ms이고 제1 프레임과 제2 프레임 간의 차량(200)의 속력이 100km/h인 경우, 단일 프레임에서 해당 속력일 때 차량(200)이 이동가능한 거리는 0.8m에 해당한다. 따라서, 속도 측정부(120)는 제2 프레임에서 위치 정보 (pX2, pY2)를 중심점으로 하고, 한 변의 길이를 1.6m로 갖는 정사각형을 차량(200)이 이동할 수 있는 범위로 결정하고, 결정된 정사각형에 대응하는 픽셀 범위를 차량의 이동가능한 범위로 1차적으로 설정할 수 있다. 예를 들면, 물리 거리 1.6m에 해당하는 픽셀이 183 픽셀인 경우, 속도 측정부(120)는 183X183 픽셀 범위를 갖는 정사각형을 차량의 이동가능한 범위로 1차적으로 설정할 수 있다.
이후, 속도 측정부(120)는 제2 프레임에서 차량(200)의 방향 가중치 정보를 결정한다.
구체적으로, 속도 측정부(120)는 제1 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보 (pX1, pY1)와 제2 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보 (pX2, pY2)의 X 좌표 및 Y 좌표의 변위를 각각 결정하고, 결정된 변위를 이용하여 방향 가중치 정보를 결정한다.
예를 들면, 제1 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보 (pX1, pY1)가 (20, 20)이고, 제2 프레임에서 번호판 영역(210)의 위치 정보 (pX2, pY2)가 (22, 19)인 경우, X 좌표의 변위는 +2이고, Y 좌표의 변위는 -1이므로, 속도 측정부(120)는 방향 가중치 정보를 (+2, -1)로 결정할 수 있다.
속도 측정부(120)는 방향 가중치 정보 및 차량의 가속 정보를 이용하여 차량의 이동가능한 범위를 재설정한다.
구체적으로, 속도 측정부(120)는 차량(200)이 단일 프레임에서 가질 수 있는 최대 가속 범위를 차량의 가속 정보로 하고, 가속 정보로 차량(200)이 이동하는 경우 움직일 수 있는 거리를 방향 가중치 정보에 따른 차량의 이동 방향에 추가하여 차량(200)이 이동가능한 범위를 결정하고, 결정된 범위에 대응하는 픽셀 범위를 차량의 이동가능한 범위로 2차적으로 설정한다.
예를 들면, 단일 프레임 간격이 33ms이고 해당 간격에서 차량의 최대 가속 범위가 30km/h인 경우, 단일 프레임에서 차량이 추가로 이동가능한 거리는 0.2m에 해당한다. 또한, 물리 거리 0.2m에 해당하는 픽셀은 23 픽셀이므로, 속도 측정부(120)는 1차 이동가능한 범위에서 X 축으로 양의 방향으로 23 픽셀만큼, Y 축으로 음의 방향으로 23 픽셀만큼 증가시켜 차량의 이동가능한 범위를 2차적으로 설정할 수 있다.
또한, 속도 측정부(120)는 X 좌표 및 Y 좌표의 변위에 비례한 가중치를 차량의 가속 정보에 적용하여 차량의 이동가능한 범위를 3차적으로 설정한다.
예를 들면, 방향 가중치 정보가 (+2, -1)인 경우, Y 좌표의 변위가 X 좌표의 변위의 2배이므로, 속도 측정부(120)는 23 픽셀을 Y 좌표 및 X 좌표에 각각 2:1로 분배하여, 2차적으로 결정된 차량의 이동가능한 범위에서 X 축으로 양의 방향으로 15 픽셀만큼, Y 축으로 음의 방향으로 8 픽셀만큼 증가시켜 차량의 이동가능한 범위를 3차적으로 설정하고, 3차적으로 설정된 차량의 이동가능한 범위를 최종적인 차량의 이동가능한 범위로 설정할 수 있다.
또한, 속도 측정부(120)는 위치 정보 (pX2, pY2)를 포함하는 최종적인 차량의 이동가능한 범위를 두 번째 검색 영역인 제2 검색 영역으로 설정한다.
속도 측정부(120)는 제2 프레임 이후의 프레임들에 대해서는 제2 프레임과 동일한 방법으로 매 프레임마다 검색 영역을 결정하고, 프레임 내에서 더 이상 번호판 영역(210)이 검출되지 않을 때까지 검색 영역 설정, 인덱싱 작업 및 속력 결정을 프레임 단위로 반복하여 수행한다.
예를 들면, 도 9를 참고하면, 속도 측정부(120)는 제1 프레임 내지 제6 프레임 각각에 대해 제1 검색 영역 내지 제6 검색 영역을 설정할 수 있으며, 제6 프레임 내에 번호판 영역(210)이 검출되지 않는 경우, 번호판 영역(210)의 추적을 중단하고, 수집된 차량(200)의 속력들을 저장할 수 있다.
단속 수행부(130)는 프레임 단위로 측정된 차량(200)의 적어도 하나 이상의 속도들을 이용하여 차량(200)의 과속 여부를 결정한다.
구체적으로, 단속 수행부(130)는 매 프레임 속도 측정 과정을 통해 측정된 속도에 대해 단속 여부를 판단할 때는 속도의 누적 정보를 이용한다.
따라서, 단속 수행부(130)는 속도 측정부(120)에 의해 측정된 적어도 하나 이상의 속도들이 미리 설정된 임계 속도를 초과한 횟수가 임계 횟수 이상인 경우 차량(200)이 과속한 것으로 결정한다. 예를 들면, 단속 수행부(130)는 프레임 단위로 측정된 속도들이 단속 속도인 60km/h를 넘은 횟수가 전체 측정된 속도들의 횟수의 60% 내지 100%를 초과하는 경우 차량(200)이 과속한 것으로 결정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 속도의 누적 정보를 이용하여 차량(200)의 과속 여부를 결정함으로써, 1회의 순간 속도가 단속 속도 이상이 되었을 경우에도 단속 되는 경우를 방지하고, 차량(200)이 감시 영역 내에서 충분히 속도 위반의 성향을 보였다고 판단되었을 때 단속을 수행할 수 있다.
단속 수행부(130)는 차량(200)이 과속한 것으로 결정된 경우, 도로 영상에서 차량(200)의 번호판을 인식한다.
구체적으로, 단속 수행부(130)는 도로 영상에 대해 이미지 프로세싱 기법을 적용하여 차량(200)의 번호판을 인식하며, 이 경우 기 검출된 번호판 영역(210)을 관심영역으로 하여 이미지 프로세싱 기법을 수행할 수 있다. 특정 이미지에 대해 이미지 프로세싱 기법을 적용하여 특정 텍스트를 추출하는 방법은 이미 공지된 기술로 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략한다.
과속 정보 전송부(140)는 차량(200)이 과속한 것으로 결정된 경우, 단속 정보를 관제 서버(미도시)로 전송한다. 이 경우, 단속 정보는 차량(200)의 번호판 정보 및 과속 정보를 포함한다. 또한, 과속 정보는 프레임 단위로 측정된 차량(200)의 적어도 하나 이상의 속도 정보들 및 차량(200)의 속도들이 임계 횟수를 초과한 횟수 정보를 포함할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 과속 차량 감지 장치가 구현되는 구체적인 실시예를 설명하는 도면이다.
도 10을 참고하면, 과속 차량 감지 장치(100)는 카메라 모듈에 의해 수집되는 도로 영상의 프레임 자체에 대해 이미지 프로세싱 기법을 수행하여 과속 차량을 감지한다. 따라서, 도로 영상의 프레임에서 복수의 번호판 영역들(210, 310, 410 및 510)이 추출되는 경우, 과속 차량 감지 장치(100)는 추출된 번호판 영역들(210, 310, 410 및 510)과 관련된 차량들(200, 300, 400 및 500) 전부에 대해 과속 차량 감지를 동시에 수행할 수 있다. 이 경우, 과속 차량 감지 장치(100)는 각 차량들에 대해 서로 다른 인덱싱 번호를 부여하여 각 차량들을 구별할 수 있다.
또한, 도 11을 참고하면, 과속 차량 감지 장치(100)는 별도의 센서를 구비하지 않고, 도로 영상의 프레임 자체에 대해 이미지 프로세싱 기법을 수행하여 과속 차량을 감지하기 때문에 양 방향으로 운행하는 차량들(200, 300, 400 및 500)에 대하여 동시에 과속 단속을 수행할 수 있다. 이 경우, 반대 차선에서 주행하는 차량들(400 및 500)은 차량의 뒷 번호판 영역들(410 및 510)을 이용하여 단속을 수행할 수 있고, 반대 차선에서 주행하는 차량들(400 및 500)에 대해서도 정주행하는 차량들(200 및 300)과 동일한 방식으로 속도를 측정하여 과속 차량을 감지할 수 있다.
도 12는 과속 차량 감지 장치가 과속 차량을 감지하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 12를 참고하면, 과속 차량 감지 장치(100)는 도로 영상을 수집한다(S100).
과속 차량 감지 장치(100)는 도로 영상에서 차량의 번호판 영역을 검출한다(S110).
과속 차량 감지 장치(100)는 도로 영상에 대해 캘리브레이션을 수행하여 번호판 영역이 도로 상에서 물리적으로 위치하는 위치 정보를 획득한다(S120).
구체적으로, 과속 차량 감지 장치(100)는 도로 영상의 복수의 픽셀들의 좌표 정보와 도로 상의 복수의 물리적인 위치들의 위치 정보 사이의 대응 관계를 나타내는 호모그래피 매트릭스를 이용하여 위치 정보를 획득한다.
과속 차량 감지 장치(100)는 위치 정보를 프레임 단위로 추적하여 차량의 속도를 측정한다(S130).
구체적으로, 과속 차량 감지 장치(100)는 번호판 영역의 위치 정보 및 차량의 이동가능한 범위를 이용하여 프레임 단위로 검색 영역을 설정하고, 검색 영역 내에 존재하는 번호판 영역의 위치 정보를 프레임 단위로 추적하여 차량의 속도를 측정한다.
이 경우, 차량의 이동가능한 범위는 도로 영상의 최초 프레임에서는 미리 설정된 범위를 이용하여 설정되고, 최초 프레임 이후의 적어도 하나 이상의 프레임들에서는 각 프레임들의 이전 프레임에서 결정된 차량의 이동 정보를 이용하여 설정된다. 한편, 이동 정보는 이전 프레임에서 결정된 차량의 속도 정보 및 가속 정보에 의해 결정된다.
과속 차량 감지 장치(100)는 프레임 단위로 측정된 차량의 적어도 하나 이상의 속도들을 이용하여 차량의 과속 여부를 결정한다(S140).
구체적으로, 과속 차량 감지 장치(100)는 적어도 하나 이상의 속도들이 미리 설정된 임계 속도를 초과한 횟수가 임계 횟수 이상인 경우 차량이 과속한 것으로 결정한다.
과속 차량 감지 장치(100)는 차량이 과속한 것으로 결정된 경우, 도로 영상에서 차량의 번호판을 인식하고(S150), 관제 서버로 차량과 관련된 단속 정보를 전송한다(S160). 이 경우, 단속 정보는 차량(200)의 번호판 정보 및 과속 정보를 포함하며, 과속 정보는 프레임 단위로 측정된 차량의 적어도 하나 이상의 속도 정보들 및 차량의 속도들이 임계 횟수를 초과한 횟수 정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 번호판 영역만을 검출하는바 차량의 위치에 대한 인식 시간이 단축될 수 있고, 이에 따라 매 프레임 단위로 차량의 위치 변화를 정확히 파악함으로써 차량의 속도를 정확히 측정할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 과속 차량 감지 장치로서,
    도로 영상을 수집하는 영상 수집부, 그리고
    상기 도로 영상에서 차량의 번호판 영역을 검출하고, 상기 번호판 영역을 프레임 단위로 추적하여 상기 차량의 속도를 측정하는 속도 측정부를 포함하며,
    상기 속도 측정부는
    상기 도로 영상의 제1 프레임에서 제1 위치의 번호판 영역을 검출하고 상기 제1 위치에 식별정보를 인덱싱하며, 상기 제1 위치를 포함하는 일정 영역을 다음 프레임에서 상기 식별정보가 인덱싱된 차량을 검색하기 위한 제1 검색 영역으로 설정하고, 상기 제1 프레임의 다음 프레임인 제2 프레임에 설정된 상기 제1 검색 영역에서 제2 위치의 번호판 영역을 검출하면, 상기 제2 위치에 상기 식별정보를 인덱싱하고, 상기 제2 위치를 포함하는 일정 영역을 다음 프레임에서 상기 차량을 검색하기 위한 제2 검색 영역으로 설정하는 과정을 반복하면서 상기 식별정보의 위치를 프레임 단위로 추적하고, 특정 프레임에 설정된 검색 영역에서 번호판 영역이 검출되지 않으면, 상기 식별정보가 인덱싱된 차량의 추적을 중단하고, 상기 식별정보가 인덱싱된 프레임별 위치를 이용하여 상기 식별정보가 인덱싱된 차량의 속도를 계산하며,
    상기 속도 측정부는
    상기 식별정보가 인덱싱된 차량의 속도와 방향 가중치 정보를 기초로 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임을 포함하는 연속된 프레임들에서 검색 영역의 크기 및 위치를 가변시키면서, 해당 프레임에 검색 영역을 설정하고, 설정된 검색 영역에서 번호판 영역을 검출하는 과정을 프레임 단위로 반복하며,
    상기 방향 가중치 정보는 검출된 번호판 영역의 프레임간 변위를 기초로 결정되는, 과속 차량 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 속도 측정부는
    상기 도로 영상의 최초 프레임에서는 미리 설정된 범위를 상기 차량의 이동가능한 범위로 설정하는 과속 차량 감지 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    프레임 단위로 측정된 상기 차량의 적어도 하나 이상의 속도들을 이용하여 상기 차량의 과속 여부를 결정하는 단속 수행부
    를 더 포함하는 과속 차량 감지 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 단속 수행부는
    상기 적어도 하나 이상의 속도들이 미리 설정된 임계 속도를 초과한 횟수가 임계 횟수 이상인 경우 상기 차량이 과속한 것으로 결정하는 과속 차량 감지 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 단속 수행부는
    상기 차량이 과속한 것으로 결정된 경우, 상기 도로 영상에서 상기 차량의 번호판을 인식하는 과속 차량 감지 장치.
  8. 과속 차량 감지 장치가 과속 차량을 감지하는 방법으로서,
    도로 영상을 수집하는 단계,
    상기 도로 영상에서 차량의 번호판 영역을 검출하는 단계,
    상기 도로 영상에 대해 캘리브레이션을 수행하여 상기 번호판 영역이 도로 상에서 물리적으로 위치하는 위치 정보를 획득하는 단계, 그리고
    상기 위치 정보를 프레임 단위로 추적하여 상기 차량의 속도를 측정하는 단계를 포함하며,
    상기 차량의 속도를 측정하는 단계는
    상기 도로 영상의 제1 프레임에서 제1 위치의 번호판 영역을 검출하고 상기 제1 위치에 식별정보를 인덱싱하며, 상기 제1 위치를 포함하는 일정 영역을 다음 프레임에서 상기 식별정보가 인덱싱된 차량을 검색하기 위한 제1 검색 영역으로 설정하는 단계,
    상기 제1 프레임의 다음 프레임인 제2 프레임에 설정된 상기 제1 검색 영역에서 제2 위치의 번호판 영역을 검출하면, 상기 제2 위치에 상기 식별정보를 인덱싱하고, 상기 제2 위치를 포함하는 일정 영역을 다음 프레임에서 상기 차량을 검색하기 위한 제2 검색 영역으로 설정하는 과정을 반복하면서 상기 식별정보의 위치를 프레임 단위로 추적하는 단계, 그리고
    특정 프레임에 설정된 검색 영역에서 번호판 영역이 검출되지 않으면, 상기 식별정보가 인덱싱된 차량의 추적을 중단하고, 상기 식별정보가 인덱싱된 프레임별 위치를 이용하여 상기 식별정보가 인덱싱된 차량의 속도를 계산하는 단계
    를 포함하며,
    상기 차량의 속도를 측정하는 단계는
    상기 식별정보가 인덱싱된 차량의 속도와 방향 가중치 정보를 기초로 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임을 포함하는 연속된 프레임들에서 검색 영역의 크기 및 위치를 가변시키면서, 해당 프레임에 검색 영역을 설정하고, 설정된 검색 영역에서 번호판 영역을 검출하는 과정을 프레임 단위로 반복하며,
    상기 방향 가중치 정보는 검출된 번호판 영역의 프레임간 변위를 기초로 결정되는, 과속 차량 감지 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 위치 정보를 획득하는 단계는
    상기 도로 영상의 복수의 픽셀들의 좌표 정보와 상기 도로 상의 복수의 물리적인 위치들의 위치 정보 사이의 대응 관계를 나타내는 호모그래피 매트릭스를 이용하여 상기 위치 정보를 획득하는 과속 차량 감지 방법.
  10. 삭제
  11. 제8항에서,
    상기 차량의 속도를 측정하는 단계는
    상기 도로 영상의 최초 프레임에서는 미리 설정된 범위를 이용하여 상기 최초 프레임의 검색 영역을 설정하는, 과속 차량 감지 방법.
  12. 삭제
  13. 제8항에서,
    프레임 단위로 측정된 상기 차량의 적어도 하나 이상의 속도들을 이용하여 상기 차량의 과속 여부를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 과속 차량 감지 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 차량의 과속 여부를 결정하는 단계는
    상기 적어도 하나 이상의 속도들이 미리 설정된 임계 속도를 초과한 횟수가 임계 횟수 이상인 경우 상기 차량이 과속한 것으로 결정하는 과속 차량 감지 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 차량이 과속한 것으로 결정된 경우, 상기 도로 영상에서 상기 차량의 번호판을 인식하는 단계
    를 더 포함하는 과속 차량 감지 방법.
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