KR102360408B1 - 저조도 환경에서 차량 인식이 가능한 교통관제 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 야간이나 눈 또는 비와 같은 기상의 저조도 환경에서도 통행 되는 차량의 유무나 움직임에 관한 영상정보를 획득하여 처리할 수 있는 교통관제 시스템에 관한 것으로, 도로에 통행하는 차량의 영상을 촬영하는 교통감시 카메라와, 통신망으로 연결되는 교통감시 카메라로부터 수신되는 상기 영상의 밝기와 기 설정된 기준밝기를 비교하여 영상의 밝기를 보정하는 영상밝기 보정부와, 영상밝기 보정부에 의해 처리된 영상으로부터 차량을 감지하여 교통감시 카메라가 설치된 도로의 통행량을 측정하는 차량 통행량 측정부를 구비하는 교통관제 서버를 포함한다.

Description

저조도 환경에서 차량 인식이 가능한 교통관제 시스템{Traffic system for improved image acquisition in dark environment}

본 발명은 야간이나 눈 또는 비와 같은 기상의 저조도 환경에서도 통행 되는 차량의 유무나 움직임에 관한 영상정보를 획득하여 처리할 수 있는 교통관제 시스템에 관한 것이다.

고속도로를 비롯한 주요 도로의 실시간 교통상황을 관제하기 위하여 대한민국 공개특허 제10-2006-0094873호, 제10-2010-0051331호 등에는 통신망을 이용한 교통관제 시스템이 개시되어 있다.

상기 교통관제 시스템은 도로에 설치되어 통행되는 차량의 영상을 촬영하는 교통감시 카메라로부터 획득되는 영상을 디지털 신호처리를 통하여 도로의 교통상황을 분석하여 교통 정보를 수집하고, 수집된 교통 정보를 방송을 통해 외부로 실시간으로 제공한다.

이와 같은 교통관제 시스템이 정확한 교통 정보를 제공하기 위해서는, 카메라로부터 획득되는 영상정보가 관제하는 도로에 관한 기초 정보로 매우 중요하다. 하지만, 교통감시 카메라는 도로 주변에 설치됨에 따라 날씨가 맑거나 밝은 주간에는 정확한 영상의 획득이 가능하지만, 야간에는 정확한 차량 영상의 획득이 어렵다.

더욱이, 빛이 있는 주간에도 안개가 끼거나 먹구름이 많이 있어 카메라 등에서의 영상 획득을 위한 조도환경이 양호하지 못한 경우에도 정확하게 통행되는 차량 인지가 어려워, 이로부터 정확한 교통정보를 획득할 수 없는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2006-0094873호(발명의 명칭: 신호제어기 및 카메라를 이용한 통합교통장비 관리 방법과 그 시스템) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0051331호(발명의 명칭: 교통 안전을 위하여 다양한 형태의 교통 상황을 제공하는 방법 및 시스템)

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 야간이나 눈 또는 비와 같은 기상의 저조도 환경에서도 통행 되는 차량의 유무나 움직임에 관한 영상정보를 획득하여 처리할 수 있는 교통관제 시스템을 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 저조도 환경에서도 개선된 차량의 영상취득이 가능한 교통관제 시스템으로, 도로에 통행하는 차량의 영상을 촬영하는 교통감시 카메라와, 통신망으로 연결되는 교통감시 카메라로부터 수신되는 상기 영상의 밝기와 기 설정된 기준밝기를 비교하여 영상의 밝기를 보정하는 영상밝기 보정부와, 영상밝기 보정부에 의해 처리된 영상으로부터 차량을 감지하여 교통감시 카메라가 설치된 도로의 통행량을 측정하는 차량 통행량 측정부를 구비하는 교통관제 서버를 포함한다.

이때, 본 발명에 따른 상기 교통감시 카메라는, 가시광선 영역과 근적외선 영역의 영상을 동시에 획득하는 렌즈와, 렌즈를 통과하여 전송되는 빛 중 가시광선 및 근적외선 일부 대역을 통과시키는 광 필터와, 상기 광 필터에서 필터링된 후 전송되는 빛을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서와, 광 필터 및 이미지 센서가 실장되어 있는 메인기판 및, 내부에 메인기판이 설치되고 전방에 렌즈가 장착되는 카메라 하우징을 구비할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 카메라 케이스는, 전·후방 케이스가 상호 맞물리는 결합면과, 렌즈가 장착되는 렌즈홀의 내주면으로 소정 형상의 실링홈이 각각 형성되고, 실링홈 상에 외부로부터 밀폐하는 연질의 고무실링이 개재될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 메인기판의 전, 후면에 부착된 방열판과, 방열판과 접촉하는 카메라 케이스의 내측에 방열핀이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 방열핀은 외면에 공기와의 접촉면적을 증가시키는 하나 이상의 방열돌기를 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, 야간이나 눈, 비 또는 안개와 같은 저조도 환경하에서도 통행 되는 차량의 유무나 움직임에 관한 영상정보를 획득하여 처리할 수 있어, 시간이나 기상에 상관 없이 도로의 실시간 교통상황을 정확하게 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 저조도 환경에서 차량 인식이 가능한 교통관제 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 교통관제 서버의 구성도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 요소의 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되거나 축소되어 표현될 수 있다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1에 도시되는 본 발명에 따른 교통관제 시스템은, 도로 주변에 설치되는 교통감시 카메라(100)와, 교통감시 카메라(100)와 통신망으로 연결되어 촬영되는 차량 영상을 취득하는 교통관제 서버(200)로 이루어진다.

본 발명에 따른 교통감시 카메라(100)는 통신연결이 가능한 CCTV 카메라, 웹 카메라, 네트워크 카메라, IP 카메라로, 도로 주변에 지지 포스트 등에 고정 설치되어, 설치된 도로를 주행하는 차량을 촬영한다.

이와 같은 교통감시 카메라(100)는 가시광선 영역과 근적외선 영역의 영상을 동시에 획득하는 렌즈, 렌즈를 통과하여 전송되는 빛 중 적외선 대역을 차단하는 광 필터, 광 필터에서 필터링 된 후 전송되는 빛을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서, 광 필터 및 이미지 센서가 실장되어 있는 메인기판 및, 내부에 메인기판이 설치되고 전방에 렌즈가 장착되는 카메라 하우징을 구비한다.

렌즈는 기하학적인 구조에서 빛을 모아주는 집광력이 높은 렌즈로, 초점거리는 6.7mm, 재질은 Ge, F값은 1.25이하, 투과율은 90% 이상의 조건을 갖추는 것이 바람직하다.

광 필터는 렌즈와 이미지 센서 사이에 위치하며, 렌즈를 통과한 가시광선 대역 전체 영역(0.3 ~ 0.8㎛)의 빛 중 일부 영역인 0.5 ~ 0.8㎛에 해당하는 빛을 통과시키고 나머지 가시광선 영역의 빛은 차단시키며, 렌즈를 통과한 근적외선 영역의 빛 중 일부 영역인 0.8 ~ 2㎛에 해당하는 빛을 통과시키고 나머지 적외선 영역의 빛은 차단한다.

따라서, 광 필터는 가시광선 영역 중 파장이 긴 일부 영역과 가시광선보다 파장이 더 긴 근적외선 영역만을 통과시키게 됨으로써, 렌즈 주변에 끼어 있는 안개 등에 의해 조도가 열악하거나 야간과 같은 저조도 상황에서도 보다 안정적인 영상 취득이 가능하게 된다.

이미지 센서는 광 필터를 통과하여 수신되는 빛을 전기적 신호(디지털 정보)로 변환하는 CMOS 이미지 센서로 구성되며, R/G/B 컬러 필터 어레이를 통과하는 빛을 전기적 신호로 변환하고, 변환된 값을 픽셀당 디지털 정보로 출력함으로써 렌즈에서 촬영된 빛을 영상 정보로 변환한다.

카메라 하우징은 한 쌍의 전, 후방 케이스로 이루어져, 광 필터 및 이미지 센서가 실장된 메인기판을 내부 공간에 내장시켜 외부로부터 보호하도록 밀폐하여 결합된다. 카메라 하우징의 전방에는 렌즈가 장착되는 렌즈홀이 형성된다. 카메라 하우징은 수지나 금속(합금)으로 형성할 수 있는데, 경우에 따라 수지와 금속이 혼합된 복합재질로 형성될 수 있다.

여기서 전·후방 케이스가 상호 맞물리는 결합면과, 렌즈홀의 내주면으로 소정 형상의 실링홈이 각각 형성되고, 실링홈 상에 외부로부터 밀폐하는 연질의 고무실링이 개재된다. 따라서, 카메라 하우징은 외부로부터 수분이나 이물질의 유입이 차단되므로 내장되는 광 필터, 이미지 센서, 메인기판 등의 부품을 안전하게 보호할 수가 있다.

그리고, 메인기판에서 발생되는 열을 방열하도록 메인기판의 전·후면에 부착된 방열판과, 방열판과 마주하는 전·후방 케이스 내측에 복수의 방열핀이 일체로 돌출되어 밀착된다. 따라서, 메인기판에서 발생된 열은 방열판을 통해 방열핀을 따라 이동하여 카메라 하우징의 전·후방 케이스로 분산되어 외부로 방출된다.

여기서, 방열핀은 외면에 공기와의 접촉면적을 증가시키는 하나 이상의 방열돌기를 더 형성하는 것이 좋다. 즉, 방열돌기는 방열판의 열을 카메라 하우징의 전·후방 케이스의 내부 공기로 신속하게 방출하거나 내부 공기의 열의 재 흡수해 외부로의 방출을 배가시켜 준다.

이러한, 방열핀은 합금으로 카메라 하우징의 전·후방 케이스와 일체로 형성되거나, 수지로 형성된 전·후방 케이스에 금속이나 합금으로 인서트 사출로 형성할 수가 있다. 물론, 카메라 하우징의 전·후방 케이스와 함께 수지로 형성된 방열핀의 내부에 금속이나 합금으로 된 방열축 또는 방열관을 인서트 사출할 수도 있다.

이때, 방열핀으로부터 전달되는 열을 외부로의 방출을 확산시키는 요철을 형성하는 것이 좋다. 요철은 외부 공기와의 접촉면적을 증가시켜 전달되는 열을 신속하게 방출해 준다.

이와 같이 구성된 교통감시 카메라(100)로부터 촬영된 차량 영상은 통신망을 통하여 실시간으로 교통관제 서버(200)로 전송되어 영상 처리되는데, 교통관제 서버(200)의 구성이 도 2에 도시되어 있다. 교통관제 서버(200)는 통신부(210), 영상밝기 보정부(220), 차량 통행량 측정부(230)를 구비한다.

통신부(210)는 교통감시 카메라(100)과 통신하기 위하여 구비되는 구성으로, 무선 또는 유선을 통해 송신 가능하도록 인터페이스로 구성된다.

영상밝기 보정부(220)는 교통감시 카메라(100)로부터 입력되는 영상정보의 밝기를 기 설정된 기준밝기와 비교하여 영상의 밝기를 보정한다. 즉, 영상밝기 보정부(220)는 입력된 영상정보를 명도, 채도, 색조 데이터를 추출하고, 밝기 정보인 명도 데이터로부터 그래디언트 또는 에지 정보를 포함하는 반사 성분과 밝기 정보를 포함하는 조명 성분을 분리한다. 이때, 반사 성분은 고주파 성분이고, 조명 성분은 저주파 성분으로, 영상밝기 조절부(220)는 주파수 필터링을 통하여 밝기 정보를 추출할 수 있다.

이와 같이 추출된 밝기 정보를 기 설정된 기준밝기와 비교하는데, 추출된 밝기 정보가 기준밝기 이상이면 입력된 영상을 보정 없이 그대로 처리하고, 기준밝기 미만이면 설정된 기준밝기를 조명 성분으로 영상정보를 보정한다. 즉, 영상밝기 보정부(220)는 반사 성분과 합하는 연산을 통하여 입력된 영상의 명도 정보를 보정하고, 보정된 명도 정보와 사전에 추출된 영상의 채도 및 색조 데이터를 합성하여 개선된 밝기를 가지도록 보정한다. 여기서, 기준밝기는 교통감시 카메라(100)로부터 입력되는 영상정보로부터 식별할 수 있는 최적의 밝기로 통계적으로 사전 결정되어 입력된다. 이와 같은 영상처리를 통해 저조도 환경이라도 화면 밝기를 최적으로 조절하여 영상 내의 차량을 확인할 수 있게 된다.

차량 통행량 측정부(230)는 영상밝기 보정부(220)에 의해 처리된 영상으로부터 차량을 감지하여 통행량을 측정한다. 이를 위해, 차량 통행량 측정부(230)는 전술한 영상밝기 보정부(220)에서 추출한 명도 데이터의 반사 정보로부터 차량의 그래디언트 또는 에지 정보로부터 차량을 인식하여, 일정시간 동안 통행 되는 차량을 누적적으로 연산하여 측정한다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 야간이나 눈, 비 또는 안개와 같은 저조도 환경하에서도 통행 되는 차량의 유무나 움직임에 관한 영상정보를 획득하여 처리할 수 있어, 시간이나 기상에 상관 없이 도로의 실시간 교통상황을 정확하게 제공할 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

100: 교통감시 카메라 200: 교통관제 서버
210 : 통신부 220: 보정값 산출부
220: 영상밝기 보정부 230: 차량통행량 측정부

Claims (5)

1. 저조도 환경에서도 개선된 차량의 영상취득이 가능한 교통관제 시스템에 있어서,
   도로에 통행하는 차량의 영상을 촬영하는 교통감시 카메라; 및,
   통신망으로 연결되는 상기 교통감시 카메라로부터 수신되는 상기 영상의 밝기와 기 설정된 기준밝기를 비교하여 영상의 밝기를 보정하는 영상밝기 보정부와, 상기 영상밝기 보정부에 의해 처리된 영상으로부터 차량을 감지하여 상기 교통감시 카메라가 설치된 도로의 통행량을 측정하는 차량 통행량 측정부를 구비하는 교통관제 서버;를 포함하며,
   상기 영상밝기 보정부는,
   상기 영상의 밝기가 상기 기준밝기 이상이면 영상의 밝기를 보정하지 않고, 상기 영상의 밝기가 상기 기준밝기 미만이면 영상의 밝기를 상기 기준밝기로 보정하며,
   상기 기준밝기는,
   상기 교통감시 카메라의 촬영 영상으로부터 차량을 식별할 수 있는 최적의 밝기로 통계적으로 사전에 결정되어 있는 밝기이며,
   상기 교통감시 카메라는,
   전·후면에 방열판이 부착된 메인기판; 및
   상기 메인기판의 전·후면에 부착된 방열판과 접촉하는 복수의 방열핀이 내측에 돌출되어 있는 전·후방 케이스를 포함하는 카메라 하우징을 구비하며,
   상기 복수의 방열핀은,
   외면에 상기 전·후방 케이스 내부 공기와의 접촉면적을 증가시키기 위한 하나 이상의 방열돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 교통관제 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 교통감시 카메라는,
   가시광선 영역과 근적외선 영역의 영상을 동시에 획득하는 렌즈;
   메인필터에 실장되며, 상기 렌즈를 통과하여 전송되는 빛 중 가시광선 및 근적외선 일부 대역을 통과시키는 광 필터; 및
   상기 메인필터에 실장되며, 상기 광 필터에서 필터링된 후 전송되는 빛을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 교통관제 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 카메라 하우징은,
   상기 전·후방 케이스가 상호 맞물리는 결합면과, 상기 렌즈가 장착되는 렌즈홀의 내주면으로 소정 형상의 실링홈이 각각 형성되고, 상기 실링홈 상에 외부로부터 밀폐하는 연질의 고무실링이 개재되는 것을 특징으로 하는 교통관제 시스템.
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