KR102359365B1 - Road Climate Conditions Visualization System - Google Patents

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KR102359365B1
KR102359365B1 KR1020210140413A KR20210140413A KR102359365B1 KR 102359365 B1 KR102359365 B1 KR 102359365B1 KR 1020210140413 A KR1020210140413 A KR 1020210140413A KR 20210140413 A KR20210140413 A KR 20210140413A KR 102359365 B1 KR102359365 B1 KR 102359365B1
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KR
South Korea
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road surface
image information
condition
road
feature vector
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Application number
KR1020210140413A
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Inventor
신동헌
박해정
김태식
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(주)에스알디코리아
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Abstract

The present invention relates to a road climate conditions visualization system (RCCVS). To this end, the RCCSV according to the present invention for preventing ice formation by determining the state of a road surface in an ice formation risk zone comprises: a temperature/humidity measuring device measuring temperature/humidity information on an ice formation risk zone in real time; an image information acquiring device acquiring image information of the ice formation risk zone in real time if the temperature/humidity information measured by the temperature/humidity measuring device satisfies a predetermined condition; a road surface state determining device determining the state of the road surface by using the real time image information acquired by the image information acquiring device; and a hot wind spray device spraying hot wind in the case that ice formation is expected according to the state of the road surface of the ice formation risk zone. Therefore, the present invention can definitely estimate ice formation possibility on the road surface regardless of temporary climatic conditions and prevent ice formation by definitely checking the state of the road surface changed in real time.

Description

도로 기후조건 시각화 시스템{Road Climate Conditions Visualization System}Road Climate Conditions Visualization System

본 발명은 도로 기후조건 시각화 시스템(RCCVS, Road Climate Conditions Visualization System)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온ㆍ습도 정보가 일정 조건을 만족하는 경우에 실시간으로 결빙 위험구간의 이미지 정보를 획득하여 노면 상태를 판정함으로써 노면의 상태에 따라 결빙 위험구간에 결빙이 예상되는 경우에 열풍을 분사하여 도로의 안전 사고를 미연에 방지하는 도로 기후조건 시각화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a Road Climate Conditions Visualization System (RCCVS), and more particularly, when the temperature and humidity information satisfies a certain condition, the image information of the freezing risk section is acquired in real time to obtain the road surface condition It relates to a road climate condition visualization system that prevents safety accidents on the road in advance by spraying hot air when ice is expected in the freezing risk section according to the condition of the road surface by determining the

차량은 타이어와 노면의 접지 마찰력을 이용하여 주행하므로 노면의 상태는 주행 안전성에 매우 중요한 요소이다. 노면에 형성된 수막 자체도 주행의 안전에 위험 요소로 작용하나, 겨울철에 내린 눈이나 결로로 형성된 수막이 온도 강하로 이루어지는 살얼음(블랙아이스)은 운전자의 육안으로 관찰이 어려워 매우 위험하다.Since a vehicle is driven using the friction force between the tire and the road surface, the condition of the road surface is a very important factor in driving safety. The water film itself formed on the road surface also acts as a risk factor for driving safety, but the thin ice (black ice) formed by snow or condensation in winter, which is formed by a drop in temperature, is very dangerous because it is difficult for the driver to observe it with the naked eye.

특히, 지형 조건에 의하여 일조가 잘 들지않는 구간이나, 교량의 하부 그리고 터널의 입구 등은 주간에도 살얼음이 발생하기 쉬우며, 코너 구간에 살얼음이 발생하는 경우에는 사고의 위험이 매우 높으므로, 위험 관리구간으로 설정하여 특별히 관리하고 있다.In particular, thin ice is easy to occur in sections that do not get sunlight due to terrain conditions, the lower part of bridges, and the entrance of tunnels, even during the daytime. It is specially managed by setting it as a management section.

통상적으로 위험 관리구간에는 모래, 고체 제설제 또는 액상 제설제와 같은 제설제들이 구비되어 결빙의 위험이 있다고 판단되는 경우에 작업자들이 직접 이를 살포하거나, 현장에 제설장비를 투입하여 조치하게 된다. 그러나, 이러한 방법들은 사후적인 관리에 지나지 않아 작업 효율성이 낮고, 안전사고의 예방 효과가 높지 않은 한계가 있었다.Typically, snow removal agents such as sand, solid snow removal agents, or liquid snow removal agents are provided in the risk management section, and when it is determined that there is a risk of freezing, workers directly spray them or take action by putting snow removal equipment on the site. However, these methods have limitations in that work efficiency is low and the prevention effect of safety accidents is not high as they are only post-management.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 출원인은 등록특허 제10-1717688호의 "무인 제설액 분사 시스템"(2017. 03. 13. 등록, 이하 '선행기술문헌 1'이라 한다)을 출원하여 등록받은 바 있다. 상기 선행기술문헌 1은 태양광 발전 모듈을 이용하여 자체 생산한 전기를 이용하여 무인으로 제설액의 분사가 이루어지도록 하고, 온도 강하로 제설액이 빙결되지 않도록 함으로써 효율적인 제설액 살포가 가능하도록 하였다.In order to solve this problem, the applicant of the present invention applied for and received registration of "Unmanned Snow Removal Liquid Injection System" (registered on March 13, 2017, hereinafter referred to as 'Prior Art Document 1') of Registered Patent No. 10-1717688. have. In the prior art document 1, the snow removal solution is sprayed unattended using electricity generated by the solar power module, and the snow removal solution is not frozen due to a temperature drop, thereby enabling efficient snow removal solution spraying.

그러나, 상기 선행기술문헌 1은 무인으로 제설액의 분사가 가능하도록 구현함으로써 작업 효율성이 확보되는 이점이 있으나, 단순히 온도나 기상 조건에 의존하여 제설액을 분사함에 따라 제설액이 불필요하게 낭비되는 문제점이 있었다.However, the prior art document 1 has an advantage in that work efficiency is secured by realizing that the snow removal liquid can be sprayed unattended, but the snow removal liquid is wasted unnecessarily as the snow removal liquid is simply sprayed depending on the temperature or weather conditions. there was

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 출원인은 등록특허 제10-1933688호의 "영상감지형 액상제설제 살포시스템"(2018. 12. 21. 등록, 이하 '선행기술문헌 2'라 한다)을 출원하여 등록받은 바 있다. 상기 선행기술문헌 2는 영상감지유닛의 카메라에 기반하여 제설액의 분사여부를 결정하도록 시스템화함으로써 불필요한 분사를 방지하여 경제적인 절감효과를 얻을 수 있도록 하였다.In order to solve this problem, the applicant of the present invention applied for "image sensing type liquid snow removal spraying system" (registered on December 21, 2018, hereinafter referred to as 'prior art document 2') of Registered Patent No. 10-1933688. have been registered In the prior art document 2, it is possible to obtain an economical saving effect by preventing unnecessary spraying by systemizing the system to determine whether to spray the snow removal liquid based on the camera of the image sensing unit.

그러나, 상기 선행기술문헌 2는 단순히 카메라에 촬영된 영상에 전적으로 의존함에 따라 오차 발생의 가능성이 높고, 시간의 경과에 따른 일조 조건 변화로 인하여 노면에 국부적인 결빙이 발생함으로써 안전사고의 예방 효과도 높지 못한 한계가 있었다.However, the prior art document 2 simply depends entirely on the image captured by the camera, so there is a high possibility of error occurrence, and local icing occurs on the road surface due to the change of sunlight conditions over time, so the prevention effect of safety accidents is also There were no high limits.

한편, 일본 공개특허 제2018-025528호에서 파장을 달리하는 한 쌍의 광원을 조사함으로써 노면상태를 파악하는 "검지 장치, 검지 방법 및 검지 프로그램"(2018. 2. 15. 공개, 이하 '선행기술문헌 3'이라 한다)이 공개된 바 있다.On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-025528, "detection device, detection method, and detection program" that detects a road surface condition by irradiating a pair of light sources with different wavelengths (published on February 15, 2018, hereinafter referred to as "prior art") Document 3') has been published.

그러나, 상기 선행기술문헌 3은 주행하는 차량이 조사하는 광원에 기반하여 실시간 주행 중인 노면의 상태를 파악하기 위하여 제안된 것이나, 노면의 경사나 주행 경로에 따라 국부적인 노면 상태만 파악할 수 있었기에 전체적인 노면의 상태를 파악하는 것에 어려움이 있었고, 정확한 노면 정보를 획득하기 어려운 한계가 있었다.However, the prior art document 3 is proposed to grasp the state of the road surface being driven in real time based on the light source irradiated by the traveling vehicle, but only the local road surface condition can be grasped according to the slope of the road surface or the driving route, so the overall road surface It was difficult to understand the condition of the road, and there was a limitation in that it was difficult to obtain accurate road surface information.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 일시적인 기상 조건과 무관하게 노면의 결빙 가능성을 정확히 예측할 수 있으며, 국부적인 노면의 상태가 아닌 전체적인 노면의 상태를 파악할 수 있고, 이로써 실시간으로 변화하는 노면 상태를 정확히 파악할 수 있으며, 결빙을 방지하기 위한 조치를 적절한 시점에 취할 수 있고, 불필요한 인력과 자원이 낭비되는 문제를 해소할 수 있는 도로 기후조건 시각화 시스템(RCCVS)을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above technical problem, and it is possible to accurately predict the possibility of icing on the road surface regardless of temporary weather conditions, and it is possible to grasp the state of the entire road surface rather than the state of the local road surface, thereby real-time The purpose of this is to provide a Road Climate Condition Visualization System (RCCVS) that can accurately identify changing road surface conditions, take measures to prevent icing at an appropriate time, and solve the problem of wasting unnecessary manpower and resources. have.

본 발명의 일 실시예에 따른 도로 기후조건 시각화 시스템(RCCVS, Road Climate Conditions Visualization System)은, 결빙 위험구간(DA)의 노면의 상태를 판정함으로써 결빙을 사전에 방지하기 위한 것으로, 실시간으로 결빙 위험구간(DA)의 온ㆍ습도 정보를 측정하는 온ㆍ습도 측정장치(10); 상기 온ㆍ습도 측정장치(10)가 측정한 온ㆍ습도 정보가 일정 조건을 만족하는 경우에 실시간으로 결빙 위험구간(DA)의 이미지 정보를 획득하는 이미지 정보 획득장치(20); 상기 이미지 정보 획득장치(20)가 획득한 실시간 이미지 정보를 이용하여 노면 상태를 판정하는 노면 상태 판정장치(30); 및 상기 결빙 위험구간(DA)의 노면의 상태에 따라 결빙이 예상되는 경우에 열풍을 분사하는 열풍 분사장치(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.Road Climate Conditions Visualization System (RCCVS) according to an embodiment of the present invention is to prevent icing in advance by determining the state of the road surface of the icing danger section DA, and the risk of icing in real time a temperature/humidity measuring device 10 for measuring temperature/humidity information of the section DA; an image information acquisition device 20 for acquiring image information of the freezing risk section DA in real time when the temperature and humidity information measured by the temperature and humidity measuring device 10 satisfies a predetermined condition; a road surface condition determination device 30 for determining a road surface condition using the real-time image information obtained by the image information obtaining apparatus 20; and a hot air spraying device 50 for spraying hot air when freezing is expected according to the condition of the road surface in the freezing risk section DA.

또한, 상기 이미지 정보 획득장치(20)는, 특정 파장 영역의 입사광을 결빙 위험구간(DA)의 노면으로 조사하는 조광모듈(22); 상기 조광모듈(22)이 입사광을 조사한 영역에 대한 이미지 정보를 획득하는 이미지 촬영모듈(23); 및 상기 이미지 촬영모듈(23)이 실시간으로 획득한 이미지 정보를 상기 노면 상태 판정장치(30)로 전달하는 이미지 전송부(24);를 포함할 수 있다.In addition, the image information acquisition device 20, a dimming module 22 for irradiating incident light of a specific wavelength region to the road surface of the freezing danger section (DA); an image capturing module 23 for obtaining image information on an area irradiated with incident light by the dimming module 22; and an image transmission unit 24 that transmits the image information acquired by the image capturing module 23 in real time to the road surface condition determination device 30 .

또한, 상기 조광모듈(22)은, 녹색광을 조사하는 제1 LED 칩(22a), 청색광을 조사하는 제2 LED 칩(22b) 및 적색광을 조사하는 제3 LED 칩(22c)을 포함하여 상기 제1,2,3 LED 칩(22a,22b,22c) 중 적어도 하나에 전류를 인가하여 시간 간격(Δt1)에 따라 파장영역을 달리하는 일곱 가지의 입사광을 조사할 수 있다.In addition, the dimming module 22 includes a first LED chip 22a for irradiating green light, a second LED chip 22b for irradiating blue light, and a third LED chip 22c for irradiating red light. By applying a current to at least one of the 1, 2, and 3 LED chips 22a, 22b, and 22c, seven types of incident light having different wavelength ranges according to the time interval Δ t1 may be irradiated.

또한, 상기 조광모듈(22)은 일정한 시간 간격(Δt2)에 따라 입사광의 각도를 변경하고, 이미지 촬영모듈(23)도 시간 간격(Δt2)에 따라 변경되는 반사광의 위치를 추적하여 촬영할 수 있다.In addition, the dimming module 22 changes the angle of the incident light according to a predetermined time interval ( Δt2 ), and the image capturing module 23 also tracks the position of the reflected light that is changed according to the time interval ( Δt2 ). have.

또한, 상기 Δt2는, 7nㆍΔt1 내지 8nㆍΔt1의 관계를 충족하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the Δ t2 satisfies the relation of 7n· Δt1 to 8n· Δt1 .

또한, 상기 노면 상태 판정장치(30)는, 상기 이미지 정보 획득장치(20)로부터 전달된 실시간 이미지 정보를 바탕으로 특징벡터를 추출하는 특징벡터 추출부(31); 상기 특징벡터 추출부(31)가 추출한 실시간 특징벡터와 데이터베이스(D)에 저장된 마른 노면, 젖은 노면 및 결빙 노면에 대한 특징벡터를 비교하여 유사도를 산정하여 노면 상태를 판정하는 상태 판정부(32); 및 상기 상태 판정부(32)가 실시간으로 판정한 노면 상태정보를 바탕으로 결빙이 예상되는 경우에 열풍 분사장치(50)에 분사 명령을 전달하는 분사 명령부(33);를 포함할 수 있다.In addition, the road surface condition determination device 30 includes: a feature vector extraction unit 31 for extracting a feature vector based on the real-time image information transmitted from the image information acquisition device 20; A state determination unit 32 that compares the real-time feature vector extracted by the feature vector extractor 31 with the feature vectors for dry, wet, and icy road surfaces stored in the database D, and calculates similarities to determine the road surface condition. ; and a spray command unit 33 that transmits a spray command to the hot air spray device 50 when icing is expected based on the road surface condition information determined by the condition determination unit 32 in real time.

또한, 상기 특징벡터 추출부(31)는 노면의 전체적인 영역에 걸쳐 추출된 파장영역별 특징벡터의 평균값을 추출하고, 상기 상태 판정부(32)는 추출된 파장영역별 특징벡터의 평균값과 데이터베이스(D)에 저장된 특징벡터를 비교하여 유사도를 산정하여 전체적인 결빙 위험구간(DA)의 노면상태를 판정할 수 있다.In addition, the feature vector extraction unit 31 extracts the average value of the feature vectors for each wavelength region extracted over the entire area of the road surface, and the state determination unit 32 extracts the average value of the feature vectors for each wavelength region and the database ( By comparing the feature vectors stored in D), the degree of similarity can be calculated to determine the road surface condition of the entire ice hazard section (DA).

그리고 상기 특징벡터 추출부(31)는, 이미지 촬영모듈(23)이 획득한 개별 이미지 정보에 기반하여 단위 영역(ua)의 파장범위별 특징벡터를 추출하고, 상기 상태 판정부(32)는 추출된 파장범위별 특징벡터와 데이터베이스(D)에 저장된 특징벡터를 비교하여 유사도를 산정하고, '젖은 노면' 또는 '결빙 노면'으로 판단된 단위 영역(ua)이 N회 이상 추출되는 경우에 결빙 위험구간(DA)의 노면상태를 '젖은 노면' 또는 '결빙 노면'으로 판정할 수 있다.And the feature vector extracting unit 31 extracts a feature vector for each wavelength range of the unit area ua based on the individual image information obtained by the image capturing module 23, and the state determining unit 32 extracts The degree of similarity is calculated by comparing the feature vector for each wavelength range and the feature vector stored in the database (D), and the risk of icing when the unit area (ua) judged as 'wet road' or 'ice road' is extracted more than N times. The road surface condition of the section DA may be determined as a 'wet road surface' or an 'ice road surface'.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도로 기후조건 시각화 시스템(RCCVS, Road Climate Conditions Visualization System)은, 결빙 위험구간(DA)의 노면의 상태를 판정함으로써 결빙을 사전에 방지하기 위한 것으로 실시간으로 결빙 위험구간(DA)의 온ㆍ습도 정보를 측정하는 온ㆍ습도 측정장치(10); 상기 온ㆍ습도 측정장치(10)가 측정한 온ㆍ습도 정보가 일정 조건을 만족하는 경우에 실시간으로 결빙 위험구간(DA)의 이미지 정보를 획득하는 이미지 정보 획득장치(20); 상기 이미지 정보 획득장치(20)가 획득한 실시간 이미지 정보를 이용하여 노면 상태를 판정하는 노면 상태 판정장치(30); 및 상기 결빙 위험구간(DA)의 노면의 상태에 따라 결빙이 예상되는 경우에 열풍을 분사하는 염수 분사장치(40);를 포함한다.On the other hand, the Road Climate Conditions Visualization System (RCCVS) according to another embodiment of the present invention is to prevent icing in advance by determining the state of the road surface of the icing danger section DA, and icing in real time. a temperature/humidity measuring device 10 for measuring temperature/humidity information of the dangerous section DA; an image information acquisition device 20 for acquiring image information of the freezing risk section DA in real time when the temperature and humidity information measured by the temperature and humidity measuring device 10 satisfies a predetermined condition; a road surface condition determination device 30 for determining a road surface condition using the real-time image information obtained by the image information obtaining apparatus 20; and a salt water spraying device 40 for spraying hot air when freezing is expected according to the condition of the road surface of the freezing risk section DA.

본 발명의 도로 기후조건 시각화 시스템(RCCVS, Road Climate Conditions Visualization System)에 의하면, 온ㆍ습도 정보가 일정 조건을 만족하는 경우에 실시간으로 결빙 위험구간의 이미지 정보를 획득하여 노면 상태를 판정함으로써 일시적인 기상 조건과 무관하게 노면의 결빙 가능성을 정확히 예측할 수 있다.According to the Road Climate Conditions Visualization System (RCCVS) of the present invention, when the temperature/humidity information satisfies a certain condition, it acquires image information of the freezing risk section in real time and determines the road surface condition to obtain temporary weather conditions Regardless of the conditions, it is possible to accurately predict the possibility of icing on the road surface.

또한, 추가적으로 노면에 대한 이미지 정보를 이용함으로써 실시간으로 변화하는 노면 상태를 정확히 파악할 수 있다.In addition, by additionally using image information on the road surface, it is possible to accurately grasp the condition of the road surface changing in real time.

나아가, 실시간으로 결빙 위험구간의 결빙 가능성을 예측하여 열풍을 분사함으로써 결빙을 방지하기 위한 조치를 적절한 시점에 취할 수 있고, 이로인해 불필요한 인력과 자원이 낭비되는 문제를 해소할 수 있다.Furthermore, it is possible to take measures to prevent freezing at an appropriate time by predicting the possibility of freezing in the freezing risk section in real time and spraying hot air, thereby solving the problem of wasting unnecessary manpower and resources.

뿐만 아니라, 이미지 정보 획득장치로부터 전달된 이미지 정보로 특징벡터를 추출하고, 데이터베이스에 미리 저장된 다양한 사례의 특징벡터를 바탕으로 유사도를 산정하여 이에 근거하여 노면 상태를 판정함으로써, 정확한 노면 상태정보를 제공할 수 있다.In addition, accurate road surface condition information is provided by extracting a feature vector from the image information transmitted from the image information acquisition device, calculating the similarity based on the feature vectors of various cases stored in advance in the database, and determining the road surface condition based on this. can do.

또한, 상기 이미지 정보 획득장치의 조광모듈이 다양한 파장영역의 입사광을 조사하고, 이미지 촬영모듈이 파장영역에 따른 반사광을 이용하여 노면의 이미지 정보를 획득함으로써 노면 상태의 정확한 파악이 가능하다. In addition, the dimming module of the image information acquisition device irradiates incident light of various wavelength ranges, and the image capturing module acquires image information of the road surface using the reflected light according to the wavelength range, so that it is possible to accurately determine the road surface condition.

특히, 실시형태에 따라서는 국부적인 노면의 상태가 아닌 전체적인 노면의 상태를 파악할 수 있으므로 보다 정확하고 오차 없는 상태 판정이 가능한 이점이 있다.In particular, there is an advantage that more accurate and error-free state determination is possible because the overall state of the road surface can be grasped, not the state of a local road surface, depending on the embodiment.

그리고 열풍 분사장치의 관리와 작동 제어의 효율화를 통하여 경제적이면서도 결빙 방지 효과가 우수한 도로 기후조건 시각화 시스템을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a road climate condition visualization system that is economical and has an excellent anti-icing effect through the management of the hot air injection device and the efficiency of operation control.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 기후조건 시각화 시스템(RCCVS)의 전체적인 구성을 도시한 블록도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 서로 다른 실시예에 따른 도로 기후조건 시각화 시스템(RCCVS)을 설치한 모습을 모식화한 개념도.
도 5는 일반적인 도로의 노면 상태에 따른 상세 형상.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 조광모듈 및 (b) 입사광의 원리를 도시한 개념도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 야간에서 획득한 이미지 정보의 히스토그램 분석 결과.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 정보 획득장치의 작동원리를 도시한 개념도.
도 9는은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면의 할당 영역 및 단위 영역을 도시한 개념도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 상태 판정부의 다차원 소파장 분해 이미지의 개념을 도시한 개념도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 기후조건 시각화 시스템(RCCVS)의 전체적인 작동원리를 도시한 블록도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 열풍 분사장치의 작동원리를 도시한 개념도.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 염수 분사장치의 작동원리를 도시한 개념도.
1 and 2 are block diagrams showing the overall configuration of a road climate condition visualization system (RCCVS) according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are conceptual views schematically illustrating the installation of a road climate condition visualization system (RCCVS) according to different embodiments of the present invention.
5 is a detailed shape according to the road surface condition of a general road.
6 is a conceptual diagram illustrating the principle of (a) a dimming module and (b) incident light according to an embodiment of the present invention.
7 is a histogram analysis result of image information acquired at night according to an embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram illustrating an operating principle of an apparatus for acquiring image information according to an embodiment of the present invention.
9 is a conceptual diagram illustrating an allocation area and a unit area of a road surface according to an embodiment of the present invention;
10 is a conceptual diagram illustrating a concept of a multidimensional wave-field decomposition image of a state determination unit according to an embodiment of the present invention.
11 is a block diagram showing the overall operating principle of a road climate condition visualization system (RCCVS) according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a conceptual diagram showing the operating principle of the hot air injection device according to an embodiment of the present invention.
13 is a conceptual diagram showing the operating principle of the salt water injection device according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following examples. This example is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 기후조건 시각화 시스템(RCCVS)은, 결빙 위험구간(DA)의 노면의 상태를 판정함으로써 결빙을 사전에 방지하기 위한 것으로, 온ㆍ습도 측정장치(10), 이미지 정보 획득장치(20), 노면 상태 판정장치(30) 및 열풍 분사장치(50)를 포함하여 구성된다. 다른 실시예로서 열풍 분사장치(50) 대신 염수 분사장치(40)가 포함될 수 있다. 또한, 다수의 결빙 위험구간(DA)에 대하여 누적된 온ㆍ습도 정보와 이미지 정보 및 그에 따른 특징벡터를 포함하는 데이터베이스(D)를 포함할 수 있다.1 and 2, the road climate condition visualization system (RCCVS) according to an embodiment of the present invention is to prevent icing in advance by determining the condition of the road surface of the icing danger section DA, It is configured to include a temperature/humidity measuring device 10 , an image information acquiring device 20 , a road surface condition determining device 30 , and a hot air spraying device 50 . As another embodiment, the salt water injector 40 may be included instead of the hot air injector 50 . In addition, it may include a database (D) including the accumulated temperature and humidity information and image information for the plurality of freezing risk sections (DA) and the corresponding feature vectors.

이때, 상기 데이터베이스(D), 온ㆍ습도 측정장치(10), 이미지 정보 획득장치(20), 노면 상태 판정장치(30) 및 열풍 분사장치(50)는 상호 통신망을 통하여 정보를 송수신할 수 있으며, 상기 통신망은 유무선 인터넷, LTE, 센서노드를 이용한 LoRa 통신 등이 활용될 수 있다.At this time, the database D, the temperature/humidity measuring device 10, the image information acquiring device 20, the road surface condition determining device 30, and the hot air spraying device 50 may transmit and receive information through a mutual communication network. , the communication network can be utilized such as wired and wireless Internet, LTE, LoRa communication using a sensor node.

구체적으로, 상기 온ㆍ습도 측정장치(10)는 실시간으로 결빙 위험구간(DA)의 온ㆍ습도 정보를 측정하기 위한 것으로, 대기와 노면의 온도를 측정하는 온도 센서(11)와, 대기 습도를 측정하는 습도 센서(12)를 포함하며, 실시간으로 측정된 온ㆍ습도 정보는 온ㆍ습도 전송부(13)에 의하여 이미지 정보 획득장치(20) 또는 노면 상태 판정장치(30)로 전달된다.Specifically, the temperature/humidity measuring device 10 is for measuring the temperature/humidity information of the freezing risk section DA in real time, and a temperature sensor 11 for measuring the temperature of the air and the road surface, and the atmospheric humidity It includes a humidity sensor 12 to measure, and the temperature and humidity information measured in real time is transmitted to the image information acquisition device 20 or the road surface condition determination device 30 by the temperature and humidity transmitter 13 .

한편, 상기 온ㆍ습도 측정장치(10)는 현재 습도가 계절에 따른 설정습도 이상인 경우에 강우조건을 충족한 것으로 판단하며, 추가적으로 현재 온도가 설정온도 이하인 경우에 강설조건도 충족한 것으로 판단할 수 있으며, 실시간으로 측정된 온ㆍ습도 정보가 강우조건 또는 강설조건을 충족한 경우에 이미지 정보 획득장치(20)에 정보가 전달되어 추가적인 연산을 수행하게 된다.On the other hand, the temperature/humidity measuring device 10 determines that the rainfall condition is satisfied when the current humidity is higher than or equal to the set humidity according to the season, and additionally determines that the snow condition is also satisfied when the current temperature is below the set temperature. In addition, when the temperature and humidity information measured in real time satisfies a rainfall condition or a snowfall condition, the information is transmitted to the image information acquisition device 20 to perform additional calculations.

또한, 상기 이미지 정보 획득장치(20)는 상기 온ㆍ습도 측정장치(10)가 측정한 온ㆍ습도 정보가 일정 조건을 만족하는 경우에 실시간으로 결빙 위험구간(DA)의 이미지 정보를 획득하는 것으로, 이미지 촬영모듈(23)과 이미지 전송부(24)를 포함한다. In addition, when the temperature and humidity information measured by the temperature and humidity measuring device 10 satisfies a predetermined condition, the image information acquisition device 20 acquires image information of the freezing risk section DA in real time. , including an image capturing module 23 and an image transmitting unit 24 .

상기 이미지 촬영모듈(23)은 결빙 위험구간(DA)의 외부 환경이나 노면의 이미지 정보를 획득하기 위한 것으로, 프로그레시브 방식으로서 팬틸트 회전이 가능하도록 구현됨이 바람직하다. The image capturing module 23 is for acquiring image information of the external environment or road surface of the icing danger section DA, and is preferably implemented as a progressive method to enable pan/tilt rotation.

또한, 상기 이미지 전송부(24)는 상기 이미지 촬영모듈(23)이 실시간으로 획득한 이미지 정보를 후술할 노면 상태 판정장치(30)로 전달한다. 상기 이미지 전송부(24)는 이미지 정보를 데이터베이스(D)에도 지속적으로 전송함으로써 후술할 노면 상태 판정장치(30)가 연산을 수행하기 위한 기초 정보로 활용된다. 이때, 상기 데이터베이스(D)에 저장되는 이미지 정보는 대기의 일조에 따른 주변 밝기와 온도 등에 민감하게 반응하므로 시간을 추가적인 변수로 고려하여 저장하는 것이 바람직하다.In addition, the image transmission unit 24 transmits the image information acquired by the image capturing module 23 in real time to a road surface condition determination device 30 to be described later. The image transmission unit 24 continuously transmits image information to the database D, so that the road surface condition determination device 30, which will be described later, is used as basic information for performing an operation. At this time, since the image information stored in the database D reacts sensitively to ambient brightness and temperature according to sunlight in the atmosphere, it is preferable to store the image information in consideration of time as an additional variable.

도 3에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 이미지 정보 획득장치(20)는 추가적으로 스크린 부스(21)를 더 포함하여, 스크린 부스(21)와 이미지 촬영모듈(23) 그리고 이미지 전송부(24)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the image information acquisition device 20 according to an embodiment further includes a screen booth 21 , a screen booth 21 , an image capturing module 23 , and an image transmission unit 24 . may include

상기 스크린 부스(21)는 흑색 필터 스크린(21a)으로 에워싸여 형성되는 것으로, 외부 환경의 조건에 따라 발생될 수 있는 이미지의 왜곡현상이나 오차 발생율을 감소시키기 위하여 촬영되는 외부 환경의 이미지 명도를 낮추도록 기능한다. 이로써, 기상 상태에 따른 강설 또는 강우 이미지에 대한 인식률을 보다 향상시킬 수 있다.The screen booth 21 is formed by being surrounded by a black filter screen 21a, and lowers the brightness of the image of the external environment being photographed in order to reduce the distortion or error rate of the image that may be generated depending on the conditions of the external environment. function as a Accordingly, it is possible to further improve the recognition rate of snowfall or rainfall images according to weather conditions.

도 4에 도시된 바와 같이 다른 실시예에 따른 이미지 정보 획득장치(20)는 추가적으로 조광모듈(22)을 더 포함함으로써, 조광모듈(22)과 이미지 촬영모듈(23) 그리고 이미지 전송부(24)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4 , the image information acquisition device 20 according to another embodiment further includes a dimming module 22 , so that the dimming module 22 , the image capturing module 23 and the image transmission unit 24 are further included. may include

상기 조광모듈(22)은 특정 파장영역의 입사광을 결빙 위험구간(DA)의 노면으로 조사하기 위한 것으로 복수 개가 도로의 길이방향을 따라 연속적으로 배치되고, 상기 이미지 촬영모듈(23)도 조광모듈(22)과 대응되도록 복수 개로 배치되어 각각이 결빙 위험구간(DA)에 일정 간격 이격되도록 배치될 수 있다. 이로써, 도로의 길이방향을 따라 개별 조광모듈(22)과 이미지 촬영모듈(23)이 구비된 분할된 할당 영역(da)이 형성된다. 통상적으로 200m 내외로 지정되는 상습 결빙 위험구간(DA)은 다수의 할당 영역(da)으로 분할되며, 후술하는 실시예들에 의하여 오차의 발생이 없도록 정확한 노면의 이미지 정보를 제공할 수 있다.The dimming module 22 is for irradiating incident light of a specific wavelength region to the road surface of the icing danger section DA, and a plurality of them are continuously arranged along the longitudinal direction of the road, and the image capturing module 23 is also a dimming module ( 22) and may be arranged in plurality so as to be spaced apart from each other by a predetermined interval in the freezing risk section DA. Accordingly, a divided allocation area da provided with an individual dimming module 22 and an image capturing module 23 is formed along the longitudinal direction of the road. The habitual icing danger section DA, which is usually designated around 200m, is divided into a plurality of allocated areas da, and accurate image information of the road surface can be provided so that errors do not occur according to embodiments to be described later.

보다 상세하게는 개별 조광모듈(22)들은 각각 입사광이 조사되는 할당 영역(da)이 길이방향으로 분할되며, 상기 조광모듈(22)은 할당 영역(da)에 특정 파장 영역의 입사광을 조사하게 된다. 이때, 상기 이미지 촬영모듈(23)은 할당 영역(da)에 조사된 입사광에 대한 반사광을 바탕으로 할당 영역(da)에 대한 노면 이미지 정보를 획득할 수 있다.In more detail, in each of the individual dimming modules 22, an assigned area da to which incident light is irradiated is divided in the longitudinal direction, and the dimming module 22 irradiates the assigned area da with incident light of a specific wavelength region. . In this case, the image capturing module 23 may acquire road surface image information for the allocated area da based on the reflected light with respect to the incident light irradiated to the allocated area da.

상기 노면 상태 판정장치(30)는 상기 이미지 정보 획득장치(20)가 획득한 실시간 이미지 정보를 이용하여 노면 상태를 판정하는 것으로, 특징벡터 추출부(31), 상태 판정부(32) 및 분사 명령부(33)를 포함할 수 있다. The road surface condition determination device 30 determines the road surface condition using the real-time image information obtained by the image information obtaining device 20, and includes a feature vector extraction unit 31, a condition determination unit 32, and an injection command. It may include a part 33 .

한편, 본 발명의 명세서에서 기술한 '~부'란, '하드웨어 또는 소프트웨어의 시스템을 변경이나 플러그인 가능하도록 구성한 블록'을 의미하는 것으로서, 즉 하드웨어나 소프트웨어에 있어 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다. On the other hand, as used in the specification of the present invention, '~unit' means 'a block configured to change or plug-in a system of hardware or software', that is, a unit that performs a specific function in hardware or software, or means block.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 노면 상태 판정장치(30)는 중앙 통제실(C)에 구비된 관리서버일 수 있으며, IoT 원격 시스템과, LTE 라우터와, 현장 정보 전송 및 원격 명령 전달을 위한 Infogation Gateway와, 상기 온ㆍ습도 측정장치(10), 이미지 정보 획득장치(20) 및 분사장치(40)(50)의 제어를 위한 PLC 제어 판넬로 구성될 수도 있다. As shown in FIG. 2 , the road surface condition determination device 30 may be a management server provided in the central control room (C), an IoT remote system, an LTE router, and an Infogation Gateway for field information transmission and remote command transmission and a PLC control panel for controlling the temperature/humidity measuring device 10 , the image information acquiring device 20 , and the injectors 40 and 50 .

상기 특징벡터 추출부(31)는 상기 이미지 정보 획득장치(20)로부터 전달된 실시간 이미지 정보를 바탕으로 특징벡터를 추출한다. 이때, 전달된 실시간 이미지 정보는 위험 관리구간(DA)의 외부 환경이나 노면의 이미지 정보일 수 있다.The feature vector extraction unit 31 extracts a feature vector based on real-time image information transmitted from the image information acquisition device 20 . In this case, the delivered real-time image information may be image information of the external environment or road surface of the risk management section DA.

또한, 상기 상태 판정부(32)는 실시형태에 따라 이미지 정보가 외부 환경에 대한 이미지인 경우에 상기 특징벡터 추출부(31)가 추출한 실시간 특징벡터와 데이터베이스(D)에 저장된 강우 또는 강설에 대한 특징벡터를 비교하여 유사도를 산정하여 기상 상태를 판정할 수 있다.In addition, according to the embodiment, when the image information is an image of an external environment, the state determination unit 32 provides a real-time feature vector extracted by the feature vector extraction unit 31 and rainfall or snowfall stored in the database D. The weather condition can be determined by comparing the feature vectors and calculating the similarity.

다른 실시형태로서, 전달된 이미지 정보가 노면의 이미지인 경우에는 상기 상태 판정부(32)는 상기 특징벡터 추출부(31)가 추출한 실시간 특징벡터와 데이터베이스(D)에 저장된 '마른 노면', '젖은 노면' 및 '결빙 노면'에 대한 특징벡터를 비교하여 유사도를 산정하여 노면 상태를 판정할 수 있다.As another embodiment, when the transmitted image information is an image of a road surface, the state determination unit 32 includes a real-time feature vector extracted by the feature vector extraction unit 31 and a 'dry road surface' stored in the database D, ' By comparing feature vectors for 'wet road surface' and 'icy road surface', the degree of similarity can be calculated to determine the road surface condition.

이때, 상기 상태 판정부(32)가 비교하는 이미지 정보에 대한 특징벡터는 휘도 성분 분포에 대한 통계적 모멘트 벡터

Figure 112021120317573-pat00001
및 색차 성분 분포에 대한 통계적 모멘트 벡터
Figure 112021120317573-pat00002
일 수 있다.At this time, the feature vector for the image information compared by the state determination unit 32 is a statistical moment vector for the distribution of luminance components.
Figure 112021120317573-pat00001
and a statistical moment vector for the distribution of chrominance components.
Figure 112021120317573-pat00002
can be

이후, 상기 분사 명령부(33)는 상기 상태 판정부(32)가 실시간으로 판정한 기상 상태정보 또는 노면 상태정보를 바탕으로 노면의 결빙이 예상되는 경우에 분사장치(40)(50)에 분사 명령을 전달하게 된다.Thereafter, the injection command unit 33 injects the injection devices 40 and 50 when icing on the road surface is expected based on the weather condition information or the road surface condition information determined by the condition determination unit 32 in real time. command will be sent.

한편, 이하에서는 상기 이미지 정보 획득장치(20)가 실시간으로 노면의 이미지 정보를 획득하여 상기 노면 상태 판정장치(30)가 노면의 이미지 정보를 바탕으로 노면 상태를 판정하는 실시형태에 대하여 보다 상세하게 설명한다. Meanwhile, in the following, an embodiment in which the image information acquisition device 20 acquires image information of the road surface in real time and the road surface condition determination device 30 determines the road surface condition based on the image information of the road surface will be described in more detail. Explain.

상기 이미지 정보 획득장치(20)의 조광모듈(22)에 의하여 조사되는 입사광은 노면에 반사되는 과정에서 반사율, 투과율 그리고 굴절율이 현저하게 변화되므로 이러한 반사광의 특성을 특징벡터로 활용할 수 있다. Since the reflectance, transmittance, and refractive index of the incident light irradiated by the dimming module 22 of the image information acquisition device 20 are remarkably changed in the process of being reflected on the road surface, the characteristics of the reflected light can be used as a feature vector.

구체적으로, 도 5의 (a)는 마른 상태의 노면을 상세하게 촬영한 모습이고, (b)는 결빙 상태의 노면을 상세하게 촬영한 모습으로서, 노면의 상태는 '마른 노면', '젖은 노면' 및 '결빙 노면'인지에 따라 반사율, 투과율 그리고 굴절율이 현저하게 변화될 수밖에 없으며, 특히 조사되는 입사광의 성질에 따라서도 다른 양상을 보일 수밖에 없다.Specifically, (a) of FIG. 5 is a detailed photograph of a dry road surface, and (b) is a detailed photograph of an icy road surface. Reflectance, transmittance, and refractive index are inevitably changed significantly depending on whether it is ' and 'icy road surface', and in particular, it has to show different aspects depending on the nature of the incident light to be irradiated.

즉, 노면은 질감이 거칠고 불규칙적인 특성이 있으므로, 반사가 다양하게 이루어지며, 특히 빗길이나 결빙이 있는 도로의 표면은 투명도가 높고, 반사가 넓게 분산되는 특성을 나타낸다. 이를 이용하여, 본 발명은 상기 표적 영역(A)에 조사된 입사광에 대한 반사광을 바탕으로 노면 이미지 정보를 획득할 수 있으며, 이때 특징벡터는 반사광의 휘도 성분 분포에 대한 통계적 모멘트 벡터

Figure 112021120317573-pat00003
및 색차 성분 분포에 대한 통계적 모멘트 벡터
Figure 112021120317573-pat00004
일 수 있다.That is, since the texture of the road surface is rough and irregular, the reflection is varied. In particular, the surface of the road with rain or icing has high transparency and widely dispersed reflections. Using this, the present invention can acquire road surface image information based on the reflected light for the incident light irradiated to the target area A, and the feature vector is a statistical moment vector for the distribution of the luminance component of the reflected light.
Figure 112021120317573-pat00003
and a statistical moment vector for the distribution of chrominance components.
Figure 112021120317573-pat00004
can be

이로써, 상기 노면 상태 판정장치(30)의 상태 판정부(32)는 상기 특징벡터 추출부(31)가 추출한 실시간 특징벡터와 데이터베이스(D)에 저장된 '마른 노면', '젖은 노면' 및 '결빙 노면'에 대한 특징벡터를 비교하여 유사도를 산정함으로써 노면 상태를 상기 '마른 노면', '젖은 노면' 또는 '결빙 노면' 중 어느 하나로 판정할 수 있다.Accordingly, the state determination unit 32 of the road surface condition determination device 30 determines the real-time feature vector extracted by the feature vector extraction unit 31 and the 'dry road', 'wet road' and 'icing' stored in the database D. By comparing feature vectors with respect to the 'road surface' and calculating the degree of similarity, the road surface condition may be determined as any one of the 'dry road surface', the 'wet road surface', or the 'icy road surface'.

한편, 노면에는 각종 이물질이나 기타 부유물이 부착되어 영상정보의 정확도를 저해하는 문제점이 있었다. 이러한 정확도의 문제점을 해소하기 위하여 상기 이미지 정보 획득장치(20)의 조광모듈(22)은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 녹색광을 조사하는 제1 LED 칩(22a), 청색광을 조사하는 제2 LED 칩(22b) 및 적색광을 조사하는 제3 LED 칩(22c)을 포함하도록 구성하여 상기 제1,2,3 LED 칩(22a,22b,22c) 중 적어도 하나에 전류를 인가하여 입사광을 조사하도록 구현함으로써 다양한 파장영역의 입사광을 조사하고, 그에 따른 반사광을 이용하여 노면의 이미지 정보를 획득하는바, 노면 상태에 따른 오차의 발생을 최소화할 수 있다.On the other hand, there is a problem that various foreign substances or other floating objects are attached to the road surface to impair the accuracy of the image information. In order to solve this problem of accuracy, the dimming module 22 of the image information acquisition device 20 includes a first LED chip 22a for irradiating green light, a first LED chip 22a for irradiating blue light as shown in FIG. The second LED chip 22b and the third LED chip 22c for irradiating red light are configured to include a current applied to at least one of the first, second, and third LED chips 22a, 22b, and 22c to generate incident light. By implementing the irradiation method, incident light of various wavelength ranges is irradiated, and image information of the road surface is obtained by using the reflected light accordingly, so that it is possible to minimize the occurrence of errors according to the road surface condition.

상기 제1,2,3 LED 칩(22a,22b,22c)은 에폭시 수지, 아크릴, 실리카 겔 또는 이들의 조합에 따른 밀봉 재료(22d)로 충전되며, 바람직하게는 상기 제1 LED 칩(22a)은 510 ~ 550nm, 상기 제2 LED 칩(22b)은 440 ~ 480nm, 제3 LED 칩(22c)은 600 ~ 630nm의 파장영역에 해당하는 입사광을 조사할 수 있다.The first, second, and third LED chips 22a, 22b, and 22c are filled with a sealing material 22d made of epoxy resin, acrylic, silica gel, or a combination thereof, preferably, the first LED chip 22a Silver may be irradiated with incident light corresponding to a wavelength of 510 to 550 nm, the second LED chip 22b is 440 to 480 nm, and the third LED chip 22c is 600 to 630 nm.

일 실시예로, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 조광모듈(22)은 일정한 시간 간격(Δt1)에 따라 제1,2,3 LED 칩(22a,22b,22c)에 선택적으로 전류를 인가함으로써 상기 시간 간격(Δt1)에 따라 일곱 가지의 입사광을 조사할 수 있다. 상기 시간 간격(Δt1)이 1초(sec)라면 상기 제1,2,3 LED 칩(22a,22b,11c)이 1초 간격으로 녹색광, 청색광, 적색광 그리고 선택적으로 혼광된 청록색광, 자홍색광, 황색광, 백색광을 순차적으로 조사할 수 있으며, 실시형태에 따라서는 제1,2,3 LED 칩 모두에 전류가 인가되지 않는 간격을 설정하는 것도 가능하다.In one embodiment, as shown in (b) of FIG. 6, the dimming module 22 is selectively applied to the first, second, and third LED chips 22a, 22b, and 22c according to a predetermined time interval Δ t1. By applying a current, seven types of incident light may be irradiated according to the time interval Δ t1. If the time interval Δ t1 is 1 second (sec), the first, second, and third LED chips 22a, 22b, and 11c transmit green light, blue light, red light, and selectively mixed cyan light and magenta light at intervals of 1 second , yellow light, and white light may be sequentially irradiated, and depending on the embodiment, it is also possible to set an interval in which no current is applied to all of the first, second, and third LED chips.

특히, 야간의 경우에는 입사광의 파장영역에 따라 노면 상태에 따른 반사광의 히스토그램의 분석의 결과가 현저하게 달라지는 것으로 파악되었다. 도 7은 각각 (a) 마른 노면과 (b) 젖은 노면에 대한 파장별 반사광의 히스토그램 분석 결과로서, 청색광의 경우 현저히 다른 결과를 보임을 알 수 있다.In particular, in the case of night, it was found that the analysis result of the histogram of the reflected light according to the road surface condition was significantly different according to the wavelength range of the incident light. 7 is a histogram analysis result of reflected light for each wavelength on (a) a dry road surface and (b) a wet road surface, respectively, and it can be seen that the blue light shows significantly different results.

다양한 파장영역의 입사광을 조사하는 경우, 상기 이미지 정보 획득장치(20)의 이미지 촬영모듈(23)도 상기 시간 간격(Δt1)에 따라 연속적으로 노면의 이미지 정보를 획득할 수 있으며, 다양한 파장영역의 입사광에 따른 반사광을 이용하여 노면의 이미지 정보를 획득하므로, 상기 노면 상태 판정장치(30)의 특징벡터 추출부(31)도 입사광의 파장영역별 특징벡터를 추출할 수 있다. 또한, 상기 상태 판정부(32)도 입사광의 파장영역별 특징벡터를 바탕으로 데이터베이스(D)에 저장된 특징벡터와 유사도를 산정하므로, 도로 표면의 상태와 무관하게 정확도가 높은 노면 상태 판정이 가능해진다.When irradiating incident light of various wavelength ranges, the image capturing module 23 of the image information acquisition device 20 may also continuously acquire image information of the road surface according to the time interval Δ t1, and various wavelength ranges Since the image information of the road surface is obtained by using the reflected light according to the incident light of In addition, since the state determination unit 32 also calculates the similarity to the feature vector stored in the database D based on the feature vector for each wavelength region of the incident light, it is possible to determine the road surface with high accuracy regardless of the state of the road surface. .

추가적으로, 상기 이미지 정보 획득장치(20)의 복수의 조광모듈(22)은 도 8에 도시된 바와 같이 일정한 시간 간격(Δt2)에 따라 입사광의 각도를 변경하고, 이미지 촬영모듈(23)도 상기 시간 간격(Δt2)에 따라 변경되는 반사광의 위치를 추적하여 촬영할 수 있다. 이를 위하여 도로의 길이방향으로 분할된 할당 영역(da) 마다 개별 조광모듈(22)과 이미지 촬영모듈(23)이 구비되고, 조광모듈(22)과 이미지 촬영모듈(23)에 의하여 입사광과 수용되는 반사광의 각도가 변경됨으로써 할당 영역(da)하에서 도로의 폭방향으로 구획되는 단위 영역(ua)에 기초하여 전체적인 노면의 이미지 정보를 획득할 수 있게 된다.Additionally, the plurality of dimming modules 22 of the image information acquisition device 20 change the angle of the incident light according to a predetermined time interval Δ t2 as shown in FIG. 8, and the image capturing module 23 also The position of the reflected light that is changed according to the time interval ( Δt2 ) can be traced and taken. To this end, an individual dimming module 22 and an image pickup module 23 are provided for each allocated area da divided in the longitudinal direction of the road, and incident light is received by the dimming module 22 and the image pickup module 23 By changing the angle of the reflected light, it is possible to obtain image information of the entire road surface based on the unit area ua partitioned in the width direction of the road under the allocated area da.

이때, 상기 조광모듈(22)은 시간 간격(Δt2)에 따라 지속적으로 각도를 변경할 수 있도록 상하방향으로 각도 조정되도록 구현될 수 있으며, 각도가 변경되면 입사광이 노면에 형성하는 정사형 영역이 달라지므로 각도에 따라 광원의 초점거리가 함께 변화되어 일정한 단위 영역(ua)에 대한 입사광의 조사가 구현되도록 설계함이 바람직하다. 아울러, 상기 이미지 촬영모듈(23)의 수광부(23a)도 상기 시간 간격(Δt2)에 따라 반사광이 법선을 이루도록 각도 조절되고, 동시에 수광효율이 높은 위치로 높이 조절이 이루어지도록 형성됨이 바람직하다. At this time, the dimming module 22 may be implemented to adjust the angle in the vertical direction so that the angle can be continuously changed according to the time interval ( Δt2 ), and when the angle is changed, the square area formed by the incident light on the road surface is different. Therefore, it is preferable to design so that the focal length of the light source is changed according to the angle, so that the irradiation of the incident light to a certain unit area ua is realized. In addition, the light receiving unit 23a of the image capturing module 23 is also angled so that the reflected light forms a normal line according to the time interval Δ t2, and at the same time, it is preferably formed so that the height is adjusted to a position with high light receiving efficiency.

이로써, 도 9에 도시된 바와 같이 도로의 길이방향으로는 분할된 할당 영역(da)마다 각각 조광모듈(22)과 이미지 촬영모듈(23)이 구비되고, 도로의 폭방향으로는 개별 조광모듈(22)과 이미지 촬영모듈(23)은 폭방향으로 각도를 조절함으로써 단위 영역(ua)에대한 이미지 정보 획득이 가능하므로 결빙 위험구간(DA)을 형성하는 도로 영역 전체에 대한 노면 상태를 판단할 수 있으므로, 국부적인 노면의 젖음이나 결빙이 발생하는 경우에도 데이터베이스(D)에 저장된 특징벡터와 유사도를 산정함으로써 정확한 노면 상태의 판정이 가능해지는 이점이 발휘된다.Accordingly, as shown in FIG. 9 , a dimming module 22 and an image capturing module 23 are respectively provided for each divided allocated area da in the longitudinal direction of the road, and individual dimming modules ( 22) and the image capturing module 23 can obtain image information for the unit area ua by adjusting the angle in the width direction, so it is possible to determine the road surface condition for the entire road area forming the icing risk section DA. Therefore, even when local wetting or icing of the road surface occurs, the advantage of being able to accurately determine the road surface condition by calculating the similarity with the feature vector stored in the database D is exhibited.

특히, 상기 이미지 정보 획득장치(20)의 조광모듈(22)은 일정한 시간 간격(Δt1)에 따라 제1,2,3 LED 칩(22a,22b,22c)에 선택적으로 전류를 인가함으로써 상기 시간 간격(Δt1)에 따라 파장영역을 달리하는 일곱 가지의 입사광을 조사함과 동시에 또 다른 시간 간격(Δt2)에 따라 지속적으로 각도를 변경할 수 있도록 형성함으로써 다양한 파장범위와 함께 노면의 전체 영역에 대하여 입사광에 따른 반사광을 이용하여 노면의 이미지 정보를 획득할 수 있다. In particular, the dimming module 22 of the image information acquisition device 20 selectively applies current to the first, second, and third LED chips 22a, 22b, and 22c according to a predetermined time interval Δ t1, thereby By irradiating seven types of incident light with different wavelengths according to the interval ( Δ t1) and forming the angle to be continuously changed according to another time interval ( Δ t2), the entire area of the road surface with various wavelength ranges In contrast, image information of the road surface may be acquired by using reflected light according to the incident light.

이때, 상기 Δt1과 Δt2는 배수 관계인 것이 바람직하며, 특히 Δt2는 7nㆍΔt1 내지 8nㆍΔt1의 관계를 충족하도록 구현함으로써 단위 영역(ua)에 대한 7가지 파장영역에 대한 반사광 정보를 모두 확보하는 것이 바람직하다(n은 자연수).In this case, it is preferable that the Δ t1 and Δ t2 have a multiple relationship, and in particular, Δ t2 is implemented to satisfy the relationship of 7n· Δt1 to 8n· Δt1 , so that the reflected light information for the 7 wavelength regions for the unit area (ua) is It is desirable to secure all (n is a natural number).

이로써, 상기 노면 상태 판정장치(30)의 특징벡터 추출부(31)도 입사광의 파장영역별 특징벡터를 노면의 전체적인 영역에 걸쳐 추출할 수 있다. 또한, 상기 상태 판정부(32)도 입사광의 파장영역별 특징벡터를 바탕으로 데이터베이스(D)에 저장된 특징벡터와 유사도를 산정하므로, 도로 표면의 상태와 무관하게 정확도가 높은 노면 상태 판정이 가능해진다.Accordingly, the feature vector extractor 31 of the road surface condition determination device 30 may also extract the feature vector for each wavelength region of the incident light over the entire region of the road surface. In addition, since the state determination unit 32 also calculates the similarity with the feature vector stored in the database D based on the feature vector for each wavelength region of the incident light, it is possible to determine the road surface with high accuracy regardless of the state of the road surface. .

한편, 실시형태에 따라서는 상기 노면 상태 판정장치(30)의 특징벡터 추출부(31)는 국소적인 노면의 이물질이나 오염에 따라 오차가 발생하는 것을 방지하기 위하여 노면의 전체적인 영역에 걸쳐 추출된 파장범위별 특징벡터의 평균값을 추출하고, 상기 상태 판정부(32)도 파장범위별 특징벡터의 평균값과 데이터베이스(D)에 저장된 특징벡터와 유사도를 산정할 수 있다.On the other hand, according to the embodiment, the feature vector extraction unit 31 of the road surface condition determination device 30 extracts the wavelengths extracted over the entire area of the road surface in order to prevent errors from occurring due to local foreign substances or contamination on the road surface. The average value of the feature vectors for each range is extracted, and the state determination unit 32 may also calculate the average value of the feature vectors for each wavelength range and the similarity with the feature vector stored in the database D.

또한, 상기 상태 판정부(32)는 이미지 촬영모듈(23)이 획득한 개별 이미지 정보 마다 개별적으로 산정된 특징벡터의 유사도가 파장범위별 특징벡터에 기반하여 '마른 노면', '젖은 노면' 및 '결빙 노면'(노면의 상태)별로 분류된 유사도의 기준값과 대비할 수 있다. In addition, the state determination unit 32 determines that the similarity of the feature vectors individually calculated for each individual image information acquired by the image capturing module 23 is 'dry road', 'wet road' and It can be compared with the reference value of the degree of similarity classified by 'icy road surface' (the condition of the road surface).

즉, 개별 이미지 정보의 파장별 특징벡터를 기초로 단위 영역(할당 영역(da)에는 폭에 따라 다수의 단위 영역(ua)이 설정)에 대한 상태 정보를 '젖은 노면' 또는 '결빙 노면'으로 판단할 수 있고, '젖은 노면' 또는 '결빙 노면'으로 판단된 단위 영역(ua)의 이미지 정보가 N회 이상 추출되는 경우에, 해당 결빙 위험구간(DA)을 전체적으로 '젖은 노면' 또는 '결빙 노면'으로 판정하도록 정의할 수 있다. 이때, 상기 N값은 영역의 넓이나 보다 민감한 노면 상태 정보를 획득하고자 하는 경우에 설정값을 달리 정의할 수 있다.That is, the state information on the unit area (a plurality of unit areas ua is set according to the width in the allocation area da) is converted into 'wet road surface' or 'ice road surface' based on the feature vector for each wavelength of individual image information. can be determined, and when the image information of the unit area ua determined as a 'wet road surface' or 'ice road surface' is extracted N or more times, the corresponding icing risk section (DA) as a whole is 'wet road surface' or 'icing road surface' It can be defined as 'road surface'. In this case, the N value may be defined differently as a set value in the case of acquiring the area of the area or more sensitive road surface condition information.

한편, 이하에서는 상기 노면 상태 판정장치(30)의 특징벡터 추출부(31)와 상태 판정부(32)가 노면의 이미지 정보를 바탕으로 노면 상태를 판정하는 실시형태에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Meanwhile, an embodiment in which the feature vector extraction unit 31 and the condition determination unit 32 of the road surface condition determination device 30 determine the road surface condition based on image information of the road surface will be described in more detail below.

도 10의 (a)와 (b)의 개념도에 도시된 바와 같이 상기 특징벡터 추출부(31)는 특징벡터로서 휘도 성분 분포에 대한 다차원 소파장 분할을 바탕으로 저역통과(Low-Pass) 영역과 고역통과(High-Pass) 영역에 대한 모멘트 벡터

Figure 112021120317573-pat00005
를 추가적으로 추출할 수 있다. 이하에서는 상기 모멘트 벡터를
Figure 112021120317573-pat00006
으로 나타낸다(n은 웨이블릿 변환단계 차수).As shown in the conceptual diagrams of FIGS. 10A and 10B , the feature vector extraction unit 31 includes a low-pass region and Moment Vector for High-Pass Region
Figure 112021120317573-pat00005
can be additionally extracted. Hereinafter, the moment vector is
Figure 112021120317573-pat00006
(n is the wavelet transform step order).

일 실시예로, 상기 특징벡터 추출부(31)는 이미지 정보에 대하여 블록단위로 부분화하여 Daubechies 웨이블릿 필터(Filter)를 바탕으로 해당 이미지 정보의 영역을 M×M 블록단위로 나누어 국부적으로 웨이블릿 변환을 수행할 수 있다. 각 블록(B)에서의 n차 단계 웨이블릿 변환을 수행하였다고 가정할 경우에 부대역 방향에 대한 각 방향 모멘트는 다음과 같이 계산되며, 전체 공간의 대표값으로 정규화되어 표본에 대한 전체 웨이블릿 모멘트 특징벡터값으로 계산된다.In one embodiment, the feature vector extractor 31 partials the image information in block units, and divides the image information area into M×M block units based on the Daubechies wavelet filter to locally transform the wavelet. can be performed. Assuming that the nth-step wavelet transform is performed on each block (B), the moment in each direction with respect to the subband direction is calculated as follows, normalized to a representative value of the entire space, and the total wavelet moment feature vector for the sample calculated as a value.

Figure 112021120317573-pat00007
Figure 112021120317573-pat00007

Figure 112021120317573-pat00008
Figure 112021120317573-pat00008

상기 상태 판정부(22)는 분할된 모멘트 벡터

Figure 112021120317573-pat00009
와 데이터베이스(D)에 저장된 모멘트 특징벡터에 대한 유사도를 추가적으로 산정함으로써 보다 정확한 노면 상태 정보를 제공할 수 있다. 일 실시예로 구해진 특징벡터들은 각각 성분별 L2 거리함수의 절대 합으로 계산되어 유사도가 비교되는 것이 바람직하다.The state determination unit 22 is a divided moment vector
Figure 112021120317573-pat00009
It is possible to provide more accurate road surface condition information by additionally calculating the degree of similarity with respect to the moment feature vector stored in the database (D). It is preferable that the feature vectors obtained in an embodiment are calculated as the absolute sum of the L 2 distance functions for each component, and the similarity is compared.

한편, 이하에서는 도 12 및 도 13에 도시된 사항을 바탕으로 상기 결빙을 방지하는 장치로서 노면 상태 판정장치(30)에 의하여 선택적으로 가동되는 분사장치(40)(50)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Meanwhile, in the following, based on the matters shown in FIGS. 12 and 13 , the injection devices 40 and 50 selectively operated by the road surface condition determination device 30 as a device for preventing the freezing will be described in more detail. do.

본 발명의 일 실시예에 따른 열풍 분사장치(50)는 도 12에 도시된 바와 같이 송풍팬(51)의 전방에 히터(52)가 구비되어 열풍이 열풍공급관(53)으로 전달된다. 이때, 상기 열풍공급관(53)에는 분사노즐(54)이 분기되어 노면에 열풍을 분사하게 된다.In the hot air spraying device 50 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 12 , a heater 52 is provided in front of the blowing fan 51 , and the hot air is transmitted to the hot air supply pipe 53 . At this time, the injection nozzle 54 is branched from the hot air supply pipe 53 to spray the hot air on the road surface.

특히, 상기 열풍 분사장치(50)는 위험 관리구간(DA)의 도로를 중심으로 양측에 각각 열풍공급관(53)이 배치될 수 있으며, 상기 열풍공급관(53)에는 압력 체크밸브(55)가 구비되어 일정 압력 이상으로 열풍이 확보되면, 상기 압력 체크밸브(55)가 개방됨으로써 열풍이 분사될 수 있다. 이로써, 도로의 반대 측까지 충분한 분사거리가 확보될 수 있다.In particular, in the hot air injection device 50 , hot air supply pipes 53 may be disposed on both sides of the road in the risk management section DA, respectively, and the hot air supply pipe 53 is provided with a pressure check valve 55 . When the hot air is secured above a certain pressure, the pressure check valve 55 is opened so that the hot air can be sprayed. Accordingly, a sufficient injection distance to the opposite side of the road can be secured.

또한, 상기 분사노즐(54)은 강설이 시작된 경우에는 적설을 방지하기 위하여 플랫노즐 타입의 분사구를 바탕으로 팬 형상의 열풍 분사를 유도함으로써 눈을 스윕하여 적설이 방지되도록 구현할 수 있으며, 이때, 분사노즐의 분사구는 시간적 경과에 따라 변경되도록 제작하거나 분사 방향이 실시간으로 변화되도록 구현하는 것도 가능하다. In addition, the injection nozzle 54 can be implemented to prevent snow accumulation by sweeping snow by inducing a fan-shaped hot air injection based on a flat nozzle type injection port to prevent snow accumulation when snowfall starts. The nozzle's injection port may be manufactured to change over time, or it may be implemented so that the injection direction is changed in real time.

본 발명의 일 실시예에 따른 염수 분사장치(40)는 도 13에 도시된 바와 같이 염화칼슘이나 염화나트륨이 희석된 염수를 결빙 위험구간(DA)에 분사하기 위한 것으로, 결빙 위험구간(DA)에는 염수 저장조(41)로부터 염수가 공급되도록 펌프(42)가 구비되어 염수공급관(43)에 염수를 전달하고, 상기 염수공급관(43)에는 분사노즐(44)이 분기되어 노면에 염수를 분사하게 된다.The salt water spraying device 40 according to an embodiment of the present invention is for spraying salt water diluted with calcium chloride or sodium chloride to the freezing risk section DA, as shown in FIG. 13, and the salt water in the freezing risk section DA A pump 42 is provided so that the salt water is supplied from the storage tank 41 to deliver the salt water to the salt water supply pipe 43, and the injection nozzle 44 is branched from the salt water supply pipe 43 to spray the salt water on the road surface.

이때, 상기 분사노즐(44)에서 분사되는 염수의 분사압력을 실시간으로 감지하기 위하여 상기 염수공급관(43)에 압력 게이지(45)가 구비되는 것이 바람직하며, 상기 염수공급관(43)에는 염수의 공급을 개폐하기 위한 개폐밸브(46)가 구비되어 상기 압력 게이지(45)에 의하여 측정되는 분사압력이 일정 이하로 떨어지는 경우에는 배관상에 문제가 발생한 것으로 간주하여 염수의 분사를 중단시킬 수 있다.At this time, it is preferable that a pressure gauge 45 is provided in the brine supply pipe 43 to sense the injection pressure of the brine sprayed from the injection nozzle 44 in real time, and the brine supply pipe 43 is supplied with brine. When the on/off valve 46 for opening and closing is provided so that the injection pressure measured by the pressure gauge 45 falls below a certain level, it is considered that a problem has occurred in the pipe and the injection of the salt water can be stopped.

또한, 상기 염수 저장조(41)와 염수공급관(43)에는 복사 단열층을 형성하여 온도가 강하되어 결빙되는 것을 방지하는 것이 바람직하며, 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 태양광 발전 모듈을 추가적으로 구비함으로써, 상기 태양광 발전 모듈이 생산한 전기를 히터의 가동에 활용하여 염수의 결빙을 방지할 수도 있다. In addition, it is preferable to form a radiation insulation layer in the salt water storage tank 41 and the salt water supply pipe 43 to prevent freezing due to a drop in temperature, and by additionally providing a solar power module for generating electricity using sunlight , it is also possible to prevent freezing of salt water by utilizing the electricity produced by the solar power module to operate the heater.

나아가, 상기 분사장치(40)(50)는 차량의 이동을 인식하는 차량 감지센서(56)(47)를 바탕으로 분사노즐(54)(44)의 분사를 선택적으로 폐쇄할 수 있으며, 복수의 분사노즐(54)(44)은 일정한 간격으로 이격 배치되므로, 차량의 이동방향 최전방에 차량 감지센서(56)(47)를 구비함으로써 시간차를 두고 순차적으로 분사노즐을 폐쇄할 수 있다.Furthermore, the injectors 40 and 50 can selectively close the injection of the injection nozzles 54 and 44 based on the vehicle detection sensors 56 and 47 for recognizing the movement of the vehicle, and a plurality of Since the injection nozzles 54 and 44 are spaced apart from each other at regular intervals, the injection nozzles can be sequentially closed with a time difference by providing the vehicle detection sensors 56 and 47 at the forefront in the moving direction of the vehicle.

본 발명의 도로 기후조건 시각화 시스템(RCCVS, Road Climate Conditions Visualization System)의 실시예들을 중심으로 설명 기술하였으나, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다고 할 것이다.Although the description has been focused on embodiments of the Road Climate Conditions Visualization System (RCCVS) of the present invention, those of ordinary skill in the art will not depart from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention can be variously modified and changed by addition, change, deletion, or addition of components within, and this will also be included in the scope of the present invention.

나아가, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지된 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다. 그리고, 사용된 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 형태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 첨부된 청구범위는 다른 실시 형태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.Furthermore, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention in describing the embodiments of the present invention, the detailed description thereof is omitted. And, the terms used are terms defined in consideration of functions in the embodiment of the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the content throughout the specification of the present invention. Accordingly, the detailed description of the present invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments, and the appended claims should be construed as including other embodiments.

RCCVS:도로 기후조건 시각화 시스템
10:온ㆍ습도 측정장치 11:온도 센서
12:습도 센서 13:온ㆍ습도 전송부
20:이미지 정보 획득장치 21:스크린 부스
22:조광모듈 23:이미지 촬영모듈
24:이미지 전송부 30:노면 상태 판정장치
31:특징벡터 추출부 32:상태 판정부
33:분사 명령부 50:열풍 분사장치
RCCVS: Road Climate Condition Visualization System
10: temperature/humidity measuring device 11: temperature sensor
12: humidity sensor 13: temperature/humidity transmitter
20: image information acquisition device 21: screen booth
22: dimming module 23: image capturing module
24: image transmission unit 30: road surface condition determination device
31: feature vector extraction unit 32: state determination unit
33: injection command unit 50: hot air injection device

Claims (9)

결빙 위험구간(DA)의 노면의 상태를 판정함으로써 결빙을 사전에 방지하기 위한 것으로,
실시간으로 결빙 위험구간(DA)의 온ㆍ습도 정보를 측정하는 온ㆍ습도 측정장치(10);
상기 온ㆍ습도 측정장치(10)가 측정한 온ㆍ습도 정보가 일정 조건을 만족하는 경우에 실시간으로 결빙 위험구간(DA)의 이미지 정보를 획득하도록 특정 파장 영역의 입사광을 결빙 위험구간(DA)의 노면으로 조사하는 조광모듈(22); 상기 조광모듈(22)이 입사광을 조사한 영역에 대한 이미지 정보를 획득하는 이미지 촬영모듈(23); 및 상기 이미지 촬영모듈(23)이 실시간으로 획득한 이미지 정보를 노면 상태 판정장치(30)로 전달하는 이미지 전송부(24);를 포함하는 이미지 정보 획득장치(20);
상기 이미지 정보 획득장치(20)가 획득한 실시간 이미지 정보를 이용하여 노면 상태를 판정하도록 전달된 실시간 이미지 정보를 바탕으로 특징벡터를 추출하는 특징벡터 추출부(31); 상기 특징벡터 추출부(31)가 추출한 실시간 특징벡터와 데이터베이스(D)에 저장된 마른 노면, 젖은 노면 및 결빙 노면에 대한 특징벡터를 비교하여 유사도를 산정하여 노면 상태를 판정하는 상태 판정부(32); 및 상기 상태 판정부(32)가 실시간으로 판정한 노면 상태정보를 바탕으로 결빙이 예상되는 경우에 열풍 분사장치(50)에 분사 명령을 전달하는 분사 명령부(33);를 포함하는 노면 상태 판정장치(30); 및
상기 결빙 위험구간(DA)의 노면의 상태에 따라 결빙이 예상되는 경우에 열풍을 분사하는 열풍 분사장치(50);를 포함하되,
상기 조광모듈(22)은 결빙 위험구간(DA)의 길이방향을 따라 복수 개가 일정 간격 이격되게 연속적으로 배치되고, 상기 이미지 촬영모듈(23)도 조광모듈(22)과 대응되도록 복수 개로 배치되어 개별 조광모듈(22)은 길이방향을 따라 분할된 할당 영역(da)에 입사광을 조사하고, 개별 이미지 촬영모듈(23)은 할당 영역(da)에 대한 반사광을 이용하여 이미지 정보를 획득하며,
개별 조광모듈(22)은 녹색광을 조사하는 제1 LED 칩(22a), 청색광을 조사하는 제2 LED 칩(22b) 및 적색광을 조사하는 제3 LED 칩(22c)을 포함하여 상기 제1,2,3 LED 칩(22a,22b,22c) 중 적어도 하나에 전류를 인가하여 시간 간격(Δt1)에 따라 파장영역을 달리하는 일곱 가지의 입사광을 조사하되,
분할된 할당 영역(da)에 대응되도록 개별 조광모듈(22)과 이미지 촬영모듈(23)이 구비되어 상기 할당 영역(da)하에서 도로의 폭방향으로 구획되는 단위 영역(ua)에 기초하여 전체적인 노면의 이미지를 획득하도록 상기 조광모듈(22)은 일정한 시간 간격(Δt2)으로 구획된 단위 영역(ua)을 따라 지속적으로 입사광의 각도가 변경되고, 동시에 광원의 초점거리도 변화되며, 이미지 촬영모듈(23)도 시간 간격(Δt2)으로 구획된 단위 영역(ua)을 따라 지속적으로 변경되는 반사광의 위치를 추적하도록 수광부(23a)가 반사광과 법선을 이도록 각도와 높이가 조절되어 촬영되며, 상기 Δt2는, 7nㆍΔt1 또는 8nㆍΔt1의 관계(단, n은 자연수)를 충족하고,
상기 특징벡터 추출부(31)는 노면의 전체적인 영역에 걸쳐 추출된 파장영역별 특징벡터의 평균값을 추출하고, 상기 상태 판정부(32)는 추출된 파장영역별 특징벡터의 평균값과 데이터베이스(D)에 저장된 특징벡터를 비교하여 유사도를 산정하여 전체적인 결빙 위험구간(DA)의 노면상태를 판정하며,
상기 열풍 분사장치(50)는 복수의 분사노즐(54)이 일정한 간격으로 이격 배치되고, 차량의 이동방향 최전방에 차량 감지센서(56)가 구비되어 시간차를 두고 순차적으로 분사노즐을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 도로 기후조건 시각화 시스템.
It is to prevent icing in advance by determining the condition of the road surface in the icing danger section (DA).
a temperature/humidity measuring device 10 for measuring temperature/humidity information of the freezing risk section (DA) in real time;
When the temperature/humidity information measured by the temperature/humidity measuring device 10 satisfies a certain condition, the incident light of a specific wavelength region is used to acquire image information of the freezing risk section DA in real time. a dimming module 22 for irradiating the road surface of; an image capturing module 23 for obtaining image information on an area irradiated with incident light by the dimming module 22; and an image transmission unit 24 for transmitting the image information acquired by the image capturing module 23 in real time to the road surface condition determination device 30;
a feature vector extraction unit 31 for extracting a feature vector based on the real-time image information transmitted to determine a road surface condition using the real-time image information acquired by the image information acquisition device 20; A state determination unit 32 that compares the real-time feature vector extracted by the feature vector extractor 31 with the feature vectors for dry, wet, and icy road surfaces stored in the database D, and calculates similarities to determine the road surface condition. ; and a spray command unit 33 that transmits a spray command to the hot air spray device 50 when icing is expected based on the road surface condition information determined by the condition determination unit 32 in real time. device 30; and
A hot air spraying device 50 for spraying hot air when freezing is expected according to the condition of the road surface of the freezing risk section DA;
A plurality of the dimming modules 22 are sequentially arranged to be spaced apart from each other at regular intervals along the longitudinal direction of the freezing danger section DA, and the image capturing module 23 is also arranged in plurality so as to correspond to the dimming module 22 and individually The dimming module 22 irradiates incident light to the allocated area da divided along the longitudinal direction, and the individual image capturing module 23 obtains image information by using the reflected light for the allocated area da,
The individual dimming module 22 includes a first LED chip 22a for irradiating green light, a second LED chip 22b for irradiating blue light, and a third LED chip 22c for irradiating red light. ,3 A current is applied to at least one of the LED chips 22a, 22b, and 22c to irradiate seven types of incident light having different wavelength ranges according to the time interval Δ t1,
The individual dimming module 22 and the image capturing module 23 are provided to correspond to the divided allocated area da, and based on the unit area ua partitioned in the width direction of the road under the allocated area da, the entire road surface In order to obtain an image of In Fig. 23, the angle and height are adjusted so that the light receiving unit 23a is normal to the reflected light to track the position of the reflected light that is continuously changed along the unit area ua divided by the time interval Δ t2. Δt2 satisfies the relation of 7n·Δt1 or 8n·Δt1 ( provided that n is a natural number),
The feature vector extraction unit 31 extracts the average value of the feature vectors for each wavelength region extracted over the entire area of the road surface, and the state determination unit 32 includes the extracted average value of the feature vectors for each wavelength region and the database (D). By comparing the feature vectors stored in the
In the hot air injection device 50, a plurality of injection nozzles 54 are arranged at regular intervals, and a vehicle detection sensor 56 is provided at the forefront in the moving direction of the vehicle to sequentially close the injection nozzles with a time difference. Road climate condition visualization system.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 결빙 위험구간(DA)의 노면의 상태를 판정함으로써 결빙을 사전에 방지하기 위한 것으로,
실시간으로 결빙 위험구간(DA)의 온ㆍ습도 정보를 측정하는 온ㆍ습도 측정장치(10);
상기 온ㆍ습도 측정장치(10)가 측정한 온ㆍ습도 정보가 일정 조건을 만족하는 경우에 실시간으로 결빙 위험구간(DA)의 이미지 정보를 획득하도록 특정 파장 영역의 입사광을 결빙 위험구간(DA)의 노면으로 조사하는 조광모듈(22); 상기 조광모듈(22)이 입사광을 조사한 영역에 대한 이미지 정보를 획득하는 이미지 촬영모듈(23); 및 상기 이미지 촬영모듈(23)이 실시간으로 획득한 이미지 정보를 노면 상태 판정장치(30)로 전달하는 이미지 전송부(24);를 포함하는 이미지 정보 획득장치(20);
상기 이미지 정보 획득장치(20)가 획득한 실시간 이미지 정보를 이용하여 노면 상태를 판정하도록 전달된 실시간 이미지 정보를 바탕으로 특징벡터를 추출하는 특징벡터 추출부(31); 상기 특징벡터 추출부(31)가 추출한 실시간 특징벡터와 데이터베이스(D)에 저장된 마른 노면, 젖은 노면 및 결빙 노면에 대한 특징벡터를 비교하여 유사도를 산정하여 노면 상태를 판정하는 상태 판정부(32); 및 상기 상태 판정부(32)가 실시간으로 판정한 노면 상태정보를 바탕으로 결빙이 예상되는 경우에 염수 분사장치(40)에 분사 명령을 전달하는 분사 명령부(33);를 포함하는 노면 상태 판정장치(30); 및
상기 결빙 위험구간(DA)의 노면의 상태에 따라 결빙이 예상되는 경우에 염수를 분사하는 염수 분사장치(40);를 포함하되,
상기 조광모듈(22)은 결빙 위험구간(DA)의 길이방향을 따라 복수 개가 일정 간격 이격되게 연속적으로 배치되고, 상기 이미지 촬영모듈(23)도 조광모듈(22)과 대응되도록 복수 개로 배치되어 개별 조광모듈(22)은 길이방향을 따라 분할된 할당 영역(da)에 입사광을 조사하고, 개별 이미지 촬영모듈(23)은 할당 영역(da)에 대한 반사광을 이용하여 이미지 정보를 획득하며,
개별 조광모듈(22)은 녹색광을 조사하는 제1 LED 칩(22a), 청색광을 조사하는 제2 LED 칩(22b) 및 적색광을 조사하는 제3 LED 칩(22c)을 포함하여 상기 제1,2,3 LED 칩(22a,22b,22c) 중 적어도 하나에 전류를 인가하여 시간 간격(Δt1)에 따라 파장영역을 달리하는 일곱 가지의 입사광을 조사하되,
분할된 할당 영역(da)에 대응되도록 개별 조광모듈(22)과 이미지 촬영모듈(23)이 구비되어 상기 할당 영역(da)하에서 도로의 폭방향으로 구획되는 단위 영역(ua)에 기초하여 전체적인 노면의 이미지를 획득하도록 상기 조광모듈(22)은 일정한 시간 간격(Δt2)으로 구획된 단위 영역(ua)을 따라 지속적으로 입사광의 각도가 변경되고, 동시에 광원의 초점거리도 변화되며, 이미지 촬영모듈(23)도 시간 간격(Δt2)으로 구획된 단위 영역(ua)을 따라 지속적으로 변경되는 반사광의 위치를 추적하도록 수광부(23a)가 반사광과 법선을 이도록 각도와 높이가 조절되어 촬영되며, 상기 Δt2는, 7nㆍΔt1 또는 8nㆍΔt1의 관계(단, n은 자연수)를 충족하고,
상기 특징벡터 추출부(31)는 노면의 전체적인 영역에 걸쳐 추출된 파장영역별 특징벡터의 평균값을 추출하고, 상기 상태 판정부(32)는 추출된 파장영역별 특징벡터의 평균값과 데이터베이스(D)에 저장된 특징벡터를 비교하여 유사도를 산정하여 전체적인 결빙 위험구간(DA)의 노면상태를 판정하며,
상기 염수 분사장치(40)는 복수의 분사노즐(44)이 일정한 간격으로 이격 배치되고, 차량의 이동방향 최전방에 차량 감지센서(47)가 구비되어 시간차를 두고 순차적으로 분사노즐을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 도로 기후조건 시각화 시스템.
It is to prevent icing in advance by determining the condition of the road surface in the icing danger section (DA).
a temperature/humidity measuring device 10 for measuring temperature/humidity information of the freezing risk section (DA) in real time;
When the temperature/humidity information measured by the temperature/humidity measuring device 10 satisfies a certain condition, the incident light of a specific wavelength region is used to acquire image information of the freezing risk section DA in real time. a dimming module 22 for irradiating the road surface of; an image capturing module 23 for obtaining image information on an area irradiated with incident light by the dimming module 22; and an image transmission unit 24 for transmitting the image information acquired by the image capturing module 23 in real time to the road surface condition determination device 30;
a feature vector extraction unit 31 for extracting a feature vector based on the real-time image information transmitted to determine a road surface condition using the real-time image information acquired by the image information acquisition device 20; A state determination unit 32 that compares the real-time feature vector extracted by the feature vector extractor 31 with the feature vectors for dry, wet, and icy road surfaces stored in the database D, and calculates similarities to determine the road surface condition. ; and an injection command unit 33 that transmits an injection command to the salt water injection device 40 when icing is expected based on the road surface condition information determined by the condition determination unit 32 in real time. device 30; and
Including a; salt water injection device 40 for spraying salt water when freezing is expected according to the condition of the road surface of the freezing risk section (DA);
A plurality of the dimming modules 22 are sequentially arranged to be spaced apart from each other at regular intervals along the longitudinal direction of the freezing danger section DA, and the image capturing module 23 is also arranged in plurality so as to correspond to the dimming module 22 and individually The dimming module 22 irradiates incident light to the allocated area da divided along the longitudinal direction, and the individual image capturing module 23 obtains image information by using the reflected light for the allocated area da,
The individual dimming module 22 includes a first LED chip 22a for irradiating green light, a second LED chip 22b for irradiating blue light, and a third LED chip 22c for irradiating red light. ,3 A current is applied to at least one of the LED chips 22a, 22b, and 22c to irradiate seven types of incident light having different wavelength ranges according to the time interval Δ t1,
The individual dimming module 22 and the image capturing module 23 are provided to correspond to the divided allocated area da, and based on the unit area ua partitioned in the width direction of the road under the allocated area da, the entire road surface In order to obtain an image of In Fig. 23, the angle and height are adjusted so that the light receiving unit 23a is normal to the reflected light to track the position of the reflected light that is continuously changed along the unit area ua divided by the time interval Δ t2. Δt2 satisfies the relation of 7n·Δt1 or 8n·Δt1 ( provided that n is a natural number),
The feature vector extraction unit 31 extracts the average value of the feature vectors for each wavelength region extracted over the entire area of the road surface, and the state determination unit 32 includes the extracted average value of the feature vectors for each wavelength region and the database (D) By comparing the feature vectors stored in the
The salt water injection device 40 is characterized in that a plurality of injection nozzles 44 are arranged at regular intervals, and a vehicle detection sensor 47 is provided at the forefront in the moving direction of the vehicle to sequentially close the injection nozzles with a time difference. Road climate condition visualization system.
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