KR102456869B1 - 스마트 교통관제 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교통관제 시스템을 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 딥러닝 기반의 영상분석 기술을 이용하여 교통운영 데이터 및 교통안전 이벤트를 수집하여 교통관제를 수행하는 스마트 교통관제 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량이 운행하고 보행자가 이동하는 도로, 횡단보도에 대한 도로 상황정보를 수집하고, 이를 딥 러닝 영상 분석 기술을 통해 분석을 수행하여 신호 제어를 수행함으로써, 확장성 및 운영 효율성이 높은 스마트 교통관제 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량이 운행하고 보행자가 이동하는 도로, 횡단보도에 대한 도로 상황정보를 수집하고, 이를 딥 러닝 영상 분석 기술을 통해 분석을 수행하여 신호 제어를 수행함으로써, 확장성 및 운영 효율성이 높은 스마트 교통관제 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 교통관제 시스템에 관한 것으로, 특히 딥러닝 기반의 영상분석 기술을 이용하여 교통운영 데이터 및 교통안전 이벤트를 수집하여 교통관제를 수행하는 스마트 교통관제 시스템에 관한 것이다.
자율주행시대의 도래에 따라, 차세대 교통시스템의 기초 기술인 차세대 지능형 교통 시스템(Cooperative Intelligent Transport Systems; C-ITS)의 효율적 구성을 위해 개별 검지기의 통합적인 시스템의 구축이 요구되고 있다.
C-ITS의 목적은 차량과 도로상황 정보를 상호 연계하여 교통사고를 예방하고, 교통체계 구성요소 간 연계(Connectivity)기반 스마트 모빌리티 서비스의 공유화(Sharing) 및 자동화(Automation)수준을 고도화하는 것으로 알려져 있다.
여기서, C-ITS의 핵심은 기능 측면에서 연계성과 디지털 인프라(Digital Infrastructure)와 밀접한 관계가 있으며, 효율성 측면에서 커넥티드카, 자율주행차 및 스마트 모빌리티 등의 안전 및 편의, 나아가 교통체계 효율성과 관련이 있다. 즉, 성공적인 C-ITS 도입을 위해서는 차량뿐만 아니라, 도로 기반의 연계 기능이 필수적으로 요구된다고 할 수 있다.
공지선행문헌인 등록특허공보 제10-2061264호는 도로에 이격되게 설치되어 기 설정된 통신 커버리지(Coverage) 내로 진입한 차량의 차량 내 단말기로부터 차량 정보를 전송받는 노변기지국들 및 관제센터서버를 포함하고, 노변기지국들이 국가 표준의 표준노드링크의 각 링크를 복수개의 가상노드들로 분할한 후 분할된 가상노드들 각각의 위치정보를 저장하며, 차량 내 단말기로부터 전송받은 차량정보의 GPS 위치정보와, 각 가상노드의 위치정보를 매칭시켜 가상노드별 차량정보를 생성하며, 생성된 가상노드별 차량정보를 상기 관제센터서버로 전송하고, CCTV 카메라가 딥러닝 기반으로 획득영상을 분석하여 돌발 상황이 발생되었는지를 판단함으로써, 돌발 상황이 발생되었다고 판단될 때 해당 가상노드들의 위치를 정밀 촬영하여 돌발 상황 발생 시 즉각적인 정밀영상을 획득하는 시스템을 개시하고 있다.
그러나, 전술한 선행문헌은 돌발 상황과 같은 제한된 이벤트를 정확하게 감지하는 것에만 발명의 초점이 맞추어져 있으며, 돌발 상황 감지 이후, 통합관제 시스템에서 어떠한 조치를 취하는지에 대해서는 어떠한 기술적 수단도 제시하고 있지 않다. 이는 선행문헌이 C-ITS로서 통합적인 교통관제 관리 기능을 제공하는 데는 관심의 대상으로 하고 있지 않기 때문인 것으로 생각된다.
본 발명은 딥 러닝 기반의 영상분석 기술을 이용하여 현재 도로 상황을 판단하는 수단, 교통안전과 관련된 이벤트 발생을 검출하는 수단, 검출된 이벤트를 에 대하여 감지 신호 제어 등의 조치를 취하는 통합된 스마트 교통관제 시스템을 제공하는 데 과제가 있다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템은, 각 지역의 도로에 설치되어 차량, 보행자 및 도로를 실시간으로 촬영하는 복수의 노변장치 및, 상기 복수의 노변장치와 정보통신망을 통해 연결되고, 상기 복수의 노변장치로부터 제공되는 정보에 따라 각 지역의 도로에서 발생하는 이벤트를 판단 및 상기 이벤트에 대한 조치를 수행하는 관제서버를 포함하고, 상기 관제서버는, 상기 복수의 노변장치로부터 도로상황정보를 실시간으로 수집하는 데이터 수집부, 상기 데이터 수집부가 수집한 도로상황정보에 따라, 도로에서 발생하는 돌발상황, 교통상황 및 보행자상황을 포함하는 이벤트 발생여부를 판단하고, 이벤트가 발생하면 관제실에 경고를 알리고, 이벤트 발생 지점에서 일정거리 연장된 도로 전반에 대한 교통제어신호를 생성하는 통합 운영부; 및 상기 교통제어신호를 도로에 설치된 제어 대상인 신호기에 전송하는 신호기 제어부를 포함할 수 있다.
상기 통합 운영부는, 도로 및 주변에 위치하는 하나 이상의 차량 및 보행자간 충돌을 포함하는 돌발상황 발생을 감시하는 돌발상황 검지모듈, 각 교차로에서 차량의 흐름을 판단하고, 최적의 차량 이동을 유도하는 교통신호 주기를 산출 및 상기 교통제어신호에 반영되도록 하는 스마트 교차로모듈, 도로, 차량 및 보행자를 식별하고, 식별된 차량에 대한 차량별 교통량 및 차종 중 하나 이상을 포함하는 차량정보를 검출하는 차량 검출모듈 및, 횡단보도에 진입, 진출하는 하나 이상의 보행자를 감지하고, 도로 상황에 따라 상기 교통제어신호에 포함되는 보행신호의 주기를 가변적으로 제어하는 보행신호 제어모듈을 포함할 수 있다.
상기 관제서버는, 영상 분석을 위한 하나 이상의 학습 모델이 적용되고, 데이터 베이스에 저장된 학습 데이터를 이용하여 머신 러닝 기법의 수행을 통한 결과물을 상기 통합 운영부에 제공하여 상기 도로상황정보의 분석 정확도를 높이는 머신 러닝부를 포함할 수 있다.
상기 돌발상황 검지모듈은, 상기 도로상황정보에 등장하는 도로, 차량 및 보행자를 식별하고, 현재 신호에 따라 차량의 정지여부, 도로 내 보행자 진입여부 및, 차량의 역방향 주행여부를 판단할 수 있다.
상기 스마트 교차로모듈은, 도로에 존재하는 교차로 및 교차로와 인접한 도로 내 하나 이상의 차량의 도로 점유율, 대기행렬 길이 및 대수, 공간점유 중 하나 이상을 산출하고, 산출된 정보에 기초하여 상기 교통신호 주기를 산출할 수 있다.
상기 차량 검출모듈은, 상기 도로, 차량 및 보행자 식별시, 영상 내 등장하는 하나 이상의 객체 중, 차량 및 보행자에 대응하는 객체 영역 상에 중심을 고정된 기준점으로 설정하고, 객체 영역을 둘러싸는 바운딩 박스를 설정할 수 있다.
상기 차량 검출모듈은, 도로상의 각 차량의 차량번호 및 차종을 식별하여 차량정보를 생성하고, 식별된 차종을 분류하고 차종별 교통량을 산출하여 상기 교통제어신호에 반영할 수 있다.
상기 보행신호 제어모듈은, 상기 도로상황정보에 따라, 도로 및 횡단보도와 인접하여 위치한 보행자를 식별하고, 보행자의 외형, 행동 및 이동형태를 감지하여 보행자에 대한 이벤트 발생정도 또는 장애여부를 판단하고, 상기 보행신호를 연장시킬 수 있다.
상기 도로상의 차량은, 네트워크로 연결되고, 정보공유가 협약된 하나 이상의 자율주행 차량을 포함하고, 상기 통합 운영부는 상기 자율주행 차량으로부터 제공되는 가공된 탐지정보를 전송받아 상기 학습 데이터를 갱신할 수 있다.
상기 통합 운영부는, 이벤트 발생 지점에서 일정거리 연장된 도로 전반에 대한 교통제어신호를 생성하고, 상기 관제서버는 상기 교통제어신호를 도로에 설치된 제어 대상인 신호기에 전송하는 신호기 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 차량이 운행하고 보행자가 이동하는 도로, 횡단보도에 대한 도로 상황정보를 수집하고, 이를 딥 러닝 영상 분석 기술을 통해 분석을 수행하여 신호 제어를 수행함으로써, 확장성 및 운영 효율성이 높은 스마트 교통관제 시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템에 대한 개요도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템에 포함되는 관제서버에 대한 블록도이다.
도 3은 도 2의 관제서버에 포함되는 차량 검출모듈에 의한 객체 검출 시 기준점 설정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템이 제공하는 기능에 대한 개요도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템의 운영방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템에 포함되는 관제서버에 대한 블록도이다.
도 3은 도 2의 관제서버에 포함되는 차량 검출모듈에 의한 객체 검출 시 기준점 설정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템이 제공하는 기능에 대한 개요도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템의 운영방법에 대한 순서도이다.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
또한, 실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 본 발명의 실시예에 따른 용어인 "스마트 교통관제 시스템"은, 설명의 편의상 "교통관제 시스템" 또는 "시스템"으로 약식 표기될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명이 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템에 대한 개요도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시스템(100)은 도로(10), 교차로(11) 등에 적용되고, 그에 설치되는 다수의 노변장치(Road Side Equipment, RSE; 50, 51)로부터 도로(10), 차량(2) 및 보행자(4)를 포함하는 도로 전반에 대한 정보를 실시간으로 수집하고, 수집된 도로상황정보에 따라, 도로에서 발생하는 돌발상황과 같은 다양한 이벤트 발생여부를 판단하고, 현재 상황에 대한 경고를 관제실에 제공하고, 도로 전반에 대한 교통신호를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스마트 교통관제 시스템(100)은 하나 이상의 차량(2)과, 보행자(4)가 이동하는 도로(10)를 대상으로 하며, 도로(10), 횡단보도(14) 및 신호등(15)에 대한 감지를 수행하는 시스템으로서, 특히 도로 주변에 하나 이상의 노변장치(50, 51)를 설치하여 차량(2) 및 보행자(4)에 대한 영상을 획득 및 원격지의 관제서버에 제공하고, 관제서버가 머신 러닝 기법을 통해 영상을 분석하여 각 도로에서 발생하는 돌발상황, 교차로에서의 대기행렬 길이, 보행자의 도로 진입 등의 다양한 이벤트의 발생여부를 판단하여 관제실에 경고 및 교통제어신호를 해당 도로에 회신함으로써 교통을 통제할 수 있다.
이를 위해, 노변장치(50, 51)는 소정의 CCD 이미지 센서를 포함할 수 있고, 신호등(15)에 설치되거나 도로 옆 별도의 장치형태로 설치될 수 있다.
이러한, 노변장치(50, 51)는 기본 시스템 보드 형태로 구성되는 것이 아닌, 단일칩 형태(SoC)의 센서 시스템으로 구현됨으로써 다수개가 도로에 설치됨에 따른 설치 및 유지보수에 대한 비용적 부담을 최소화하도록 설계될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 노변장치(50, 51)는 메인보드 이외에도 네트워크 부하 및 데이터 병목현상을 해결하기 위한 수단으로서, 관제서버(200)와 장치간의 통신라인에 연결되는 보조보드가 더 탑재될 수 있고, 보조보드가 센서로부터 수신한 영상을 포함한 도로상황정보를 분산네트워크 프로토콜 포맷형태로 버퍼링하며, 버퍼링된 데이터를 분석하여 전송할 데이터만을 추출하여 관제서버(200)에 전송함으로써 실시간 데이터 전송에서 발생할 수 있는 예기치 못한 오류, 지연 등의 장애발생을 최소화할 수 있다.
전술한 구조에 따라, 본 발명의 스마트 교통관제 시스템은, 각 지역의 도로에서 발생하는 다양한 이벤트에 대하여 실시간으로 감지하고, 도로 전반의 교통상황에 따라 교통량을 조절하는 등의 적절한 조치를 취할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 스마트 교통관제 시스템의 관제서버에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템에 포함되는 관제서버에 대한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템은, 각 지역의 도로에 설치되어 차량, 보행자 및 도로를 실시간으로 촬영하는 복수의 노변장치(50) 및, 복수의 노변장치(50)와 정보통신망을 통해 연결되고, 복수의 노변장치(50)로부터 제공되는 정보에 따라 각 지역의 도로에서 발생하는 이벤트를 판단 및 상기 이벤트에 대한 조치를 수행하는 관제서버(200)를 포함하고, 특히 관제서버(200)는, 복수의 노변장치(50)로부터 도로상황정보를 실시간으로 수집하는 데이터 수집부(210), 데이터 수집부(210)가 수집한 도로상황정보에 따라, 도로에서 발생하는 돌발상황, 교통상황 및 보행자상황을 포함하는 이벤트 발생여부를 판단하고, 이벤트가 발생하면 관제실에 경고를 제공하고, 이벤트 발생 지점에서 일정거리 연장된 도로 전반에 대한 교통제어신호를 생성하는 통합 운영부(220), 교통제어신호를 도로에 설치된 제어 대상인 신호기에 전송하는 신호기 제어부(230), 다수의 학습 데이터를 저장하는 데이터 베이스(240), 영상 분석을 위한 하나 이상의 학습 모델이 적용되고, 데이터 베이스(240)에 저장된 학습 데이터를 이용하여 머신 러닝 기법의 수행을 통한 결과물을 통합 운영부(220)에 제공하여 상기 도로상황정보의 분석 정확도를 높이는 머신 러닝부(250) 및, 통합 운영부(220)의 판단결과에 따라 도로 상황에 대한 경고를 관제실 및 해당 차량에 제공하는 모니터링부(260)를 포함할 수 있다.
데이터 수집부(210)는 도로변에 설치된 노변장치로부터 도로 및 그 주변을 촬영한 영상을 포함하는 도로상황정보를 수집할 수 있다. 데이터 수집부(210)는 각 지역의 노변장치와 정보통신망을 통해 연결될 수 있고, 노변장치에 탑재된 이미지 센서를 포함하는 하나 이상의 센서로부터 도로, 보행자 등을 촬영한 영상 및 기타 감지결과를 도로상황정보로서 수신할 수 있다.
전술한 도로상황정보에는 도로, 도로상의 운행 또는 정지중인 차량, 횡단보도를 건너는 보행자 및 신호등 등이 등장하는 영상을 포함할 수 있고, 관제서버(200)는 수집된 도로상황정보를 분석하여 각 지역의 현재 도로상황 및 이벤트 발생여부를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 수집부(210)는 유무선 정보통신망을 통해 노변장치(50)로부터 도로상황정보를 수집하는 기본경로(path) 이외에도, 자율주행 네트워크에 연결된 자율주행 차량이 보유한 주변환경에 대한 데이터를 다른 경로의 도로상황정보로서 활용함으로써 다채널 데이터 수집에 따른 정보 고도화를 구현할 수 있다.
통상적으로, 자율주행 차량은 노변장치(50)와 V2X 통신을 통해 자율주행에 필요한 각종 주변정보를 획득 및 자체적으로 구비된 시스템을 통해 자율주행을 제어할 수 있으며, 이에 데이터 수집부(210)는 미리 정보 제공이 협약된 자율주행 차량과 직접 연결되거나, 또는 자율주행 차량이 통신하는 V2X 서버와 연결되어 차량의 외형, 차량번호 등을 포함하는 차량정보를 직접 수집할 수 있다. 그리고, 후술하는 통합 운영부(220)는 노변장치(50)로부터 수집된 영상으로부터 도출된 결과와, 자율주행 차량이 제공한 정보를 배타적 논리합(exclusive-OR)하여 차량에 대한 분석을 확정할 수 있다.
이러한 다채널 데이터 수집방식에 의하면, 교통과 관련된 다차원의 정보를 적극적으로 활용함으로써, 대용량의 정보를 실시간으로 처리해야 하는 스마트 교통관제 시스템의 네트워크 부하, 정보 손실(loss) 등에 적응적으로 대처할 수 있다는 장점이 있다.
통합 운영부(220)는 각 지역의 도로상황정보를 분석하여 도로상황 및 이벤트 발생여부를 판단할 수 있다. 이를 위해, 통합 운영부(220)는 각 상황에 따른 대응방안을 도출하는 복수의 모듈을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 통합 운영부(220)는, 도로 및 주변에 위치하는 하나 이상의 차량 및 보행자간 충돌을 포함하는 돌발상황 발생을 감시하는 돌발상황 검지모듈(221), 각 교차로에서 차량의 흐름을 판단하고, 최적의 차량 이동을 유도하는 교통신호 주기를 산출 및 교통제어신호에 반영되도록 하는 스마트 교차로모듈(223), 도로상의 복수의 차량에 대한 차량별 교통량 및 차종 중 하나 이상을 포함하는 차량정보를 검출하는 차량 검출모듈(225) 및, 횡단보도에 진입, 진출하는 하나 이상의 보행자를 감지하고, 도로 상황에 따라 교통제어신호에 포함되는 보행신호의 주기를 가변적으로 제어하는 보행신호 제어모듈(227)을 포함할 수 있다.
돌발상황 검지모듈(221)은 도로상황 정보에 등장하는 도로, 차량 및 보행자에 대하여 현재 신호에 따라 차량의 정지여부, 도로 내 보행자 진입여부 및, 차량의 역방향 주행여부를 판단할 수 있다. 여기서, 도로, 차량 및 보행자의 구분은 후술하는 차량 검출모듈(225)에 의해 식별될 수 있고, 돌발상황 검지모듈(221)은, 도로상의 차량이 인도로 진행하거나, 보행자가 도로에 진입하거나, 비신호로 차량이 도로 중앙에 일정시간 이상 정차한 상태를 유지하는 등의 돌발상황을 검지할 수 있다. 또한, 돌발상황 검지모듈(221)은 검지한 돌발상황을 모니터링부(260)를 통해 관제실 및 해당 차량에 알릴 수 있다.
스마트 교차로모듈(223)은 교차로에 대한 통합적인 제어기능을 제공하는 것으로, 도로에 존재하는 교차로 및 교차로와 인접한 도로 내 하나 이상의 차량의 도로 점유율, 대기행렬 길이 및 대수, 공간점유 중 하나 이상을 산출하고, 산출된 정보에 기초하여 교통신호 주기를 산출할 수 있다. 스마트 교차로모듈(223)은 차량 검출모듈(225)에 의해 식별된 교차로 및 이와 인접한 위치의 차량 및 보행자에 따라 각 지역의 교차로의 상황을 판단한다. 이를 위해, 스마트 교차로모듈(223)은 교차로의 각 차선에 진입, 진출하거나 대기중인 차량의 대기행렬의 길이 및 대수를 판단하고, 장기간 차량의 수가 줄어들지 않는 차선에 대하여 우선적으로 차량이 진출함으로써 교통전체를 최소화할 수 있도록 신호 주기를 임의로 조정할 수 있다.
차량 검출모듈(225)은, 도로상황정보에 포함된 영상에 등장하는 객체, 즉 도로, 차량, 보행자 및 신호등 등을 검출할 수 있다. 이러한 차량 검출모듈(225)은 공지의 영상처리 기법 및 머신러닝 기법을 통해 영상 내 등장하는 다양한 객체를 식별하고 그 종류를 판별할 수 있으며, 통합 운영부(220)의 각 모듈에서 이벤트 발생 판단시 식별된 객체정보를 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 차량 검출모듈(225)은 상기 도로, 차량 및 보행자 식별시, 영상 내 등장하는 하나 이상의 객체 중, 차량 및 보행자에 대응하는 객체 영역 상에 중심을 고정된 기준점으로 선정 및 설정하고, 객체 영역을 둘러싸는 바운딩 박스를 설정할 수 있다.
도 3을 함께 참조하면, 상세하게는, 차량 검출모듈(225)은 영상 내에서 도로 상의 객체인 차량 및 보행자를 식별 및 추적하기 위해, 영상에서 차량 및 보행자에 해당하는 객체 영역을 정의하기 위한 바운딩 박스(bounding box)를 설정할 수 있다. 이때, 일반적인 방식에 따라 바운딩 박스의 중심을 객체의 기준점으로 설정하는 경우, 객체의 이동시 영상 내에서 객체의 방향 및 각도가 변경되어 객체의 기준점이 실제 객체의 중심이 아닌 다른 위치를 가리킬 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 차량 검출모듈(225)은 객체의 기준점을 바운딩 박스의 중심이 아닌, 객체 영역의 중심을 고정된 기준점으로 설정할 수 있다.
이에 따라, 차량 검출모듈(225)은 객체의 각도와 상관없이 객체에 대한 항상 고정된 기준점을 설정함으로써 이를 기반으로 차량 및 보행자를 식별 및 추적할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량 검출모듈(225)은, 도로상의 각 차량의 차량번호 및 차종을 식별하고, 식별된 차종을 분류하여 교통량을 산출하고 교통제어신호에 반영할 수 있다.
보행신호 제어모듈(227)은, 일반도로, 교차로 등에 설치된 횡단보도에서의 보행자를 위한 신호제어 기능을 제공할 수 있다. 보행신호 제어모듈(227)은 횡단보도에 인접한 보행자에 대하여, 도로상황 정보에 따라 도로 및 횡단보도와 인접하여 위치한 보행자의 상황을 식별하여 보행자의 안전을 위해 신호현시 주기를 조정할 수 있다.
일례로서, 보행신호 제어모듈(227)은 보행자의 외형, 행동 및 이동형태를 감지하여 보행자에 대한 이벤트 발생정도 또는 장애여부를 판단하고, 보행신호를 연장시킴으로써 보행자가 안전하게 횡단보도를 건널 수 있도록 한다.
신호기 제어부(230)는 통합 운영부(220)에 의해 판단된 도로상황에 적절하게 각 지역의 신호등의 현시주기를 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 일반도로, 즉, 고속국도, 일반국도, 자동차 전용도로, 보행자 우선도로, 저전거 전용도로, 교차로 및 지하도로 등, 각 지역에 관제 대상인 도로에 대하여 모니터링을 수행하고, 교통정체를 최소화하고, 보행자를 보호할 수 있도록, 각 모듈의 분석결과에 따라 교통제어신호를 생성 및 전송할 수 있다.
데이터 베이스(240)는 각 지역의 노변장치(50) 및 정보분석을 위한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터 수집부(210)는 노변장치(50)에 의해 촬영된 영상을 포함하는 도로상황정보를 실시간으로 수집하고, 이를 데이터 베이스(240)에 도로별로 구분하여 저장할 수 있다. 또한, 통합 운영부(220)는 탑재된 머신 러닝 모델에 데이터 베이스(240)에 저장된 학습 데이터를 이용하여 머신 러닝 기법을 수행하고 그 결과물을 데이터 베이스(240)에 저장할 수 있다.
또한, 데이터 베이스(240)에는 관제서버(200)의 운영을 위한 각종 설정 데이터 등이 저장될 수 있다.
머신 러닝부(250)는 영상 분석을 위한 하나 이상의 학습 모델이 적용되고, 데이터 베이스에 저장된 학습 데이터를 이용하여 머신 러닝 기법의 수행을 통한 결과물을 통합 운영부(220)에 제공하여 도로상황정보의 분석 정확도를 높일 수 있다.
또한, 시스템 운영자는 머신 러닝 결과물의 정확도를 높이기 위해, 외부로부터 이미지분석을 위한 다양한 학습 데이터를 제공받아 머신 러닝 수행에 활용할 수 있다.
모니터링부(260)는 통합 운영부(220)의 분석결과를 관제실에 제공함으로써, 교통사고와 같은 이벤트에 관제실이 즉각 대응조치를 취할 수 있도록 한다. 본 발명의 스마트 교통관제 시스템은 각 지역의 도로별 도로상황정보를 수집하여 분석을 수행함과 더불어 현재 상황에 대한 경고 알림을 실시간으로 관제실 등에 제공함으로써, 인명 구조 등 관제실에서 현재 상황을 신속하게 확인, 판단하고 후속조치를 취하도록 관제실과 연동할 수 있다.
또한, 모니터링부(260)는 각 도로에 주행중인 네트워크에 연결되는 자율주행 차량에 대하여, 도로 상황을 이벤트가 발생한 도로 및 이에 인접한 장소에서 운행중인 차량에 분석결과에 대한 알림을 제공함으로써, 운행중인 자율주행 차량이 이벤트 발생 장소에 도달하기 전, 감속, 코스 변경 등의 능동적으로 대처할 수 있도록 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템의 기능을 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템이 제공하는 기능에 대한 개요도이다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템은 각 지역의 도로, 교차로 및 횡단보도 등을 노변장치에 탑재된 센서를 통해 실시간으로 촬영하고 그 영상을 포함하는 도로상황정보를 분석함으로써 도로에서 발생하는 사고, 교통정체 등의 이벤트를 실시간으로 판단하고 통합적으로 조치를 취하는 것을 특징으로 하며, 도 4는 이를 위한 기능으로서 돌발상황 검지 기능을 예시하고 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 시스템은 도로를 실시간으로 촬영하고 영상 내에서 등장하는 차량(2) 및 도로(10)를 영상 내 객체로 식별할 수 있고, 객체의 움직임을 머신 러닝 기법을 통해 분석하여 현재 상황을 판단 및 경고와 같은 조치를 취할 수 있다. 도 3은 황단보도가 없는 일반 도로 또는 자동차 전용도로에 보행자(4)가 난입한 상황으로 차량(2)과 도로(10)상의 보행자(4)가 충돌에 따른 교통사고 이벤트(E1)가 발생한 것을 예시하고 있고, 시스템은 도로(10)상의 차량(2)과 보행자(4)의 위치에 따라 발생한 이벤트(E1)를 판단하고 관제실에 보고할 수 있다.
도 5는 본 발명의 시스템이 구현하는 스마트 교차로를 예시하고 있다.
일반적으로, 교차로에서는 서로 다른 진행방향을 갖는 차량들이 교차지점에서 다수개가 밀집하는 상황이 지속적으로 발생함으로써 접속사고와 같은 이벤트가 발생할 확률이 높으며, 교통정체의 원인이 되기도 한다.
이에, 도 5를 참조하면, 본 발명의 시스템은 도로(10) 주변 및 신호등(15) 등에 하나 이상의 노변장치(50, 51)에 센서를 탑재하고, 교차로(11)에 대한 다양한 시점에서의 영상을 획득하고, 실시간 분석을 통해 신호등(15)에 대한 신호현시 주기를 조정하는 등의 조치를 취할 수 있도록 한다.
또한, 교차로에는 황단보도가 다수 존재함에 따라 다수의 보행자 또한 밀집할 수 있고, 이에 대한 안전이 중요하다고 할 수 있으며, 이에 시스템은 다수의 노변장치(50, 51)로부터 교차로 각 구역에 존재하는 차량(2), 그 대기행렬 개수 및 대기시간 등을 계산하여 어느 방향의 도로에 대하여 타 도로와 동일한 주기로 신호현시를 설정하는 것이 아닌, 차량 대기시간이 최소화 되도록 누적 대기시간이 크거나, 차량 대기행렬이 큰 진행 방향에 대한 신호 현시를 적색이 짧고 녹색이 길어지도록 조정할 수 있다.
도 6를 참조하면, 도 6는 본 발명의 차량검지 기능을 설명하기 위한 도면으로서, 전술한 바와 같이 본 발명의 시스템은, 신호등(15)을 비롯하여 도로주변에 설치된 노변장치(51)를 통해 각 지역의 도로를 촬영하고, 촬영한 영상 분석을 통해 영상 내 등장하는 차량(2)을 식별 및 추적할 수 있다. 이러한 객체 식별 결과는 전술한 돌발상황 검지 기능 및 스마트 교차로 기능 등에 이용될 수 있다.
도 7를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 보행자 보호 기능으로서, 횡단보도(14)를 건너는 보행자(4)를 식별하고, 그 보행자의 현재상태, 즉 보행자의 외형, 행동 및 이동형태를 감지하여 보행자에 대한 이벤트 발생정도 또는 장애여부를 판단하고, 보행신호를 조정할 수 있다.
일례로서, 보행자 식별기능에서는, 보행자가 휠체어에 탑승했거나, 자세가 불안하거나, 목발을 짚고 있는 경우 보행이 어려울 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 보행자 보호 기능에 의하면, 일반적인 녹색신호 현시기간에 따라면 횡단보도를 통과하는 데 어려움을 겪거나 사고 발생 위험성이 높아질 가능성이 있는 교통약자를 식별하고, 이에 따라 신호현시 주기를 조정하여 임시로 녹색현시 시간을 연장함으로써 보행자를 보호할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템에 의한 관제 방법에 대한 순서도이다.
이하의 설명에서 각 단계별 실행주체는, 별도의 기재가 없더라도 전술한 본 발명의 스마트 교통관제 시스템의 노변장치 및 관제서버와, 관제서버를 이루는 각 구성부가 된다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교통관제 시스템의 운영방법은, 관제서버가 도로 등에 설치된 복수의 노변장치로부터 도로상황정보를 수신하는 단계(S100), 관제서버가 도로상황정보에 따라 이벤트 발생여부를 판단하고, 대응을 위한 교통제어신호를 생성하는 단계(S110) 및, 교통제어신호를 제어대상인 신호기에 전송하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
관제서버가 도로 등에 설치된 복수의 노변장치로부터 도로상황정보를 수신하는 단계(S100)에서는, 각 지역의 노변장치로부터 도로, 차량 및 보행자 등을 촬영한 영상을 포함하는 도로상황정보를 실시간으로 수신하는 단계이다.
다음으로, 관제서버가 도로상황정보에 따라 이벤트 발생여부를 판단하고, 대응을 위한 교통제어신호를 생성하는 단계(S110)는, 수집된 정보를 머신 러닝 기법을 이용하여 분석하는 단계로서, 각 지역으로부터 실시간으로 수집된 도로상황정보에 등장하는 도로, 차량 및 보행자 등을 영상분석을 통해 식별하고, 각 식별된 객체들의 현재 이동 방향, 위치 및 신호 현시 등을 고려하여 각 도로, 교차로 등의 상황을 판단할 수 있다.
예를 들어, 차량 및 보행자의 위치 및 이동에 따라 신호와 무관한 도로상의 정치차량, 도로 내 보행자 진입 및 역주행 등의 돌발상황을 판단할 수 있다.
또한, 교차로에서의 차량의 이동 방향별 교통량, 차종분류, 차종별 도로 점유율, 정지신호에서 차량의 대기행렬의 길이, 정지신호 초기 대기행렬 대수 및 도로상의 공간점유 여부 등을 판단하고 최적의 교차로 신호주기를 도출할 수 있다.
또한, 보행자 중, 장애인 또는 기타 거동이 불편한 것으로 보이는 교통약자 등을 판별하고, 보행신호의 연장제어 등을 결정할 수 있다.
전술한 판단결과에 따라, 관제서버는 돌발상황 등에 신속하게 대응하기 위한 교통제어신호를 생성할 수 있다.
다음으로, 교통제어신호를 제어대상인 신호기에 전송하는 단계(S120)에서는, 관제서버가 도로상황에 대응하여 생성한 교통제어신호를 해당 도로의 각 신호등에 전송하여 신호현시를 제어함으로써, 차량 및 보행자의 안전하고 원활한 이동이 가능하도록 한다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
2 : 차량 4 : 보행자
10 : 도로 11 : 교차로
14 : 횡단보도 15 : 신호등
50, 51 : 노변장치 100 : 스마트 교통관제 시스템
200 : 관제서버 210 : 데이터 수집부
220 : 통합 운영부 221 : 돌발상황 검지모듈
223 : 스마트 교차로모듈 225 : 차량 검출모듈
227 : 보행신호 제어모듈 230 : 신호기 제어부
240 : 데이터 베이스 250 : 머신 러닝부
260 : 모니터링부
10 : 도로 11 : 교차로
14 : 횡단보도 15 : 신호등
50, 51 : 노변장치 100 : 스마트 교통관제 시스템
200 : 관제서버 210 : 데이터 수집부
220 : 통합 운영부 221 : 돌발상황 검지모듈
223 : 스마트 교차로모듈 225 : 차량 검출모듈
227 : 보행신호 제어모듈 230 : 신호기 제어부
240 : 데이터 베이스 250 : 머신 러닝부
260 : 모니터링부
Claims (10)
- 각 지역의 도로에 설치되어 차량, 보행자 및 도로를 실시간으로 촬영하는 복수의 노변장치; 및
상기 복수의 노변장치와 정보통신망을 통해 연결되고, 상기 복수의 노변장치로부터 제공되는 정보에 따라 각 지역의 도로에서 발생하는 이벤트를 판단 및 상기 이벤트에 대한 조치를 수행하는 관제서버를 포함하고,
상기 관제서버는,
상기 복수의 노변장치로부터 도로상황정보를 실시간으로 수집하는 데이터 수집부; 및
상기 데이터 수집부가 수집한 도로상황정보에 따라, 도로에서 발생하는 돌발상황, 교통상황 및 보행자상황을 포함하는 이벤트 발생여부를 판단하고, 이벤트가 발생하면 관제실에 경고를 알리는 통합 운영부를 포함하고,
상기 통합 운영부는,
도로 및 주변에 위치하는 하나 이상의 차량 및 보행자간 충돌을 포함하는 돌발상황 발생을 감시하는 돌발상황 검지모듈;
각 교차로에서 차량의 흐름을 판단하고, 최적의 차량 이동을 유도하는 교통신호 주기를 산출 및 교통제어신호에 반영되도록 하는 스마트 교차로모듈;
도로, 차량 및 보행자를 식별하고, 식별된 차량에 대한 차량별 교통량 및 차종 중 하나 이상을 포함하는 차량정보를 검출하는 차량 검출모듈; 및
횡단보도에 진입, 진출하는 하나 이상의 보행자를 감지하고, 도로 상황에 따라 상기 교통제어신호에 포함되는 보행신호의 주기를 가변적으로 제어하되, 상기 차량 검출모듈의 보행자 식별 기능을 통해 보행자의 휠체어 탑승, 미리 정의된 보행자의 자세 불안, 보행자의 목발 사용 중 적어도 하나에 대한 보행자를 식별하면, 보행자 보호 기능에 따라 해당 보행자를 교통약자로 식별하여 신호현시 주기를 조정하여 임시로 녹색현시 시간을 연장하는 보행신호 제어모듈을 포함하고,
상기 관제서버는,
영상 분석을 위한 하나 이상의 학습 모델이 적용되고, 데이터 베이스에 저장된 학습 데이터를 이용하여 머신 러닝 기법의 수행을 통한 결과물을 상기 통합 운영부에 제공하여 상기 도로상황정보의 분석 정확도를 높이는 머신 러닝부를 더 포함하고,
상기 차량 검출모듈은,
상기 도로, 차량 및 보행자 식별 시 영상 내 등장하는 하나 이상의 객체 중, 차량 및 보행자에 대응하는 객체 영역 상에 중심을 고정된 기준점으로 설정하고, 객체 영역을 둘러싸는 바운딩 박스를 설정하는 스마트 교통관제 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 돌발상황 검지모듈은,
상기 도로상황정보에 등장하는 도로, 차량 및 보행자를 식별하고, 현재 신호에 따라 차량의 정지여부, 도로 내 보행자 진입여부 및, 차량의 역방향 주행여부를 판단하는 것인, 스마트 교통관제 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 스마트 교차로모듈은,
도로에 존재하는 교차로 및 교차로와 인접한 도로 내 하나 이상의 차량의 도로 점유율, 대기행렬 길이 및 대수, 공간점유 중 하나 이상을 산출하고, 산출된 정보에 기초하여 상기 교통신호 주기를 산출하는 것인, 스마트 교통관제 시스템. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 차량 검출모듈은,
도로상의 각 차량의 차량번호 및 차종을 식별하여 차량정보를 생성하고, 식별된 차종을 분류하고 차종별 교통량을 산출하여 상기 교통제어신호에 반영하는 것인, 스마트 교통관제 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 보행신호 제어모듈은,
상기 도로상황정보에 따라, 도로 및 횡단보도와 인접하여 위치한 보행자를 식별하고, 보행자의 외형, 행동 및 이동형태를 감지하여 보행자에 대한 이벤트 발생정도 또는 장애여부를 판단하고, 상기 보행신호를 연장시키는 것인, 스마트 교통관제 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 도로상의 차량은, 네트워크로 연결되고, 정보공유가 협약된 하나 이상의 자율주행 차량을 포함하고,
상기 통합 운영부는
상기 자율주행 차량으로부터 제공되는 가공된 탐지정보를 전송받아 상기 학습 데이터를 갱신하는 것인, 스마트 교통관제 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 통합 운영부는, 이벤트 발생 지점에서 일정거리 연장된 도로 전반에 대한 교통제어신호를 생성하고,
상기 관제서버는,
상기 교통제어신호를 도로에 설치된 제어 대상인 신호기에 전송하는 신호기 제어부
를 더 포함하는 스마트 교통관제 시스템.
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