KR102464638B1 - 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는, 한 대의 PTZ 카메라와 하나의 라이다 센서의 조합으로 이루어지는 영상 검출부와, 온보드 방식의 엣지 AI(Edge Artificial Intelligence)로 구현되는 영상 분석부로 이루어지는 교통 단속 시스템을 통해, 좌회전이 가능한 교차로에서 좌회전 차선의 정체 시, 끼어들기가 금지된 구간 내에서 불법적으로 끼어들어 좌회전하는 차량을 효과적으로 검출함으로써, 저비용의 단순한 구성으로 불법 좌회전 끼어들기 차량을 정확하게 단속할 수 있는 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템을 제공한다.

Description

좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템{A traffic crackdown system for left-turn interruption vehicles}
본 발명은 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 한 대의 PTZ 카메라와 하나의 라이다 센서의 조합으로 이루어지는 영상 검출부와, 온보드 방식의 엣지 AI(Edge Artificial Intelligence)로 구현되는 영상 분석부로 이루어지는 교통 단속 시스템을 통해, 좌회전이 가능한 교차로에서 좌회전 차선의 정체 시, 끼어들기가 금지된 구간 내에서 불법적으로 끼어들어 좌회전하는 차량을 효과적으로 검출함으로써, 저비용의 단순한 구성으로 불법 좌회전 끼어들기 차량을 정확하게 단속할 수 있는 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템에 관한 것이다.
도시가 발달하고, 교통수단인 차량대수가 증가하면서, 도심 내 도로에서의 차량 통행량은 꾸준히 증가하고 있으며, 특히 서울과 같은 대도시의 경우에는 도심 내에서 극심한 교통 정체가 곳곳에서 수시로 발생하고 있으며, 교통사고 역시 빈번하게 발생하고 있다.
특히, 교차로에서는 신호 위반이나 꼬리 물기 등의 교통법규 위반으로 인한 사고가 자주 일어나게 되는데, 이러한 사고 원인 중의 하나로 불법적인 좌회전 끼어들기를 들 수 있다.
즉, 좌회전이 가능한 교차로에서 좌회전 차선의 정체 시, 남들보다 좀 더 빨리 가기 위해, 직진 차선을 따라 교차로 근처까지 접근한 후, 끼어들기가 금지된 구간 내에서 불법적으로 끼어들어 좌회전하는 차량을 흔히 볼 수 있으며, 이와 같은 차량은 교통질서를 준수하는 다수의 선량한 다른 운전자들에게 피해를 줄 뿐만 아니라, 끼어들기 도중 발생하는 잦은 접촉사고 등으로 인해 더 큰 교통체증을 유발하는 주요 원인이 되고 있다.
한편, 이와 같이 교차로 부근의 차선 변경 금지구역에서 불법적으로 차선을 변경하여 좌회전 끼어들기를 시도하는 차량에 대한 단속은 주로 현장에 있는 교통경찰에 의해 이루어지는 경우가 대부분이나, 이 경우, 위반 사실을 입증할 수 있는 증거 확보가 용이하지 않아, 위반차량 운전자와 잦은 시비가 벌어질 뿐만 아니라, 단속을 위한 교통경찰 인력이 절대 부족하다는 문제 있다.
또한 다른 방법으로는, 대한민국 등록특허공보 제10-1790744호에서와 같이, 카메라를 통한 영상 촬영을 통해 불법적으로 끼어들기를 시도하는 위반차량을 검출하는 방식을 생각할 수 있으나, 아직까지 이와 같이 영상을 통한 끼어들기 위반 차량의 검출은 상기 제1790744호 특허에서와 같이, 다수의 카메라를 이용하여 각각 주변 영역 및 단속 구간 내의 교통 영상을 촬영하고, 끼어들기가 확인된 차량의 영상을 확인하는 등의 복합적인 구성으로 이루어짐에 따라, 주로 고속도로 등의 램프 구간이나 또는 간선 도로에서 지선으로 빠져나가는 구간 등에서만 선별적으로 이루어지고 있는 실정이어서, 도심의 교차로에서 발생하는 불법적인 좌회전 끼어들기 단속에 적용하기에는 효율적이지 못하다는 문제가 있다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-1790744호(등록일: 2017.10.20.) "끼어들기 차량 단속 시스템 및 그 방법"
본 발명은 상술한 도심 교차로 상에서의 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 보다 효과적으로 검출하기 위해, 간단한 시스템 구성을 통해 도심 내 교통 통제 시스템에 구현하기 용이한 동시에, 좌회전이 가능한 교차로에서 좌회전 차선의 정체 시, 끼어들기가 금지된 구간 내에서 불법적으로 끼어들어 좌회전하는 차량을 정확하게 단속할 수 있는 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명에서는, 교차로에 설치되어, 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 단속하는 시스템에 있어서, 한 대의 PTZ(Pan-Tilt-Zoom) 카메라와 하나의 라이다(LiDAR) 센서의 조합으로 이루어지는 영상 검출부;와 상기 영상 검출부에서 검출된 영상을 판독하여, 좌회전 차선의 교통 상황에 따라 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 검출하고, 검출된 차량의 차량 번호를 인식하는 영상 분석부;를 포함하여 구성되되, 상기 영상 분석부는, 온보드 방식의 엣지 AI(Edge Artificial Intelligence)로 구현되어, 상기 영상 검출부에서 검출된 영상을 현장에서 실시간으로 분석하여, 위반 차량에 대한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템은, 한 대의 PTZ 카메라와 하나의 라이다 센서의 조합으로 이루어지는 영상 검출부와, 온보드 방식의 엣지 AI(Edge Artificial Intelligence)로 구현되는 영상 분석부로 이루어지는 단순한 시스템 구성을 통해, 복잡한 환경의 도심 내 교통 통제 시스템에 구현하기 용이할 뿐만 아니라, 저비용으로 경제적인 교통 단속 시스템을 구축할 수 있다.
또한, 좌회전 차량 대기열의 차량 포화도나 차량의 평균 속도에 기반하여 좌회전 차선의 차량 정체 시에만 선별적으로 위반 차량을 단속하도록 구성됨으로써, 차량 정체 시의 불법적인 좌회전 끼어들기를 보다 효율적으로 단속할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템을 도심 내 교차로에 설치하여 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 단속하는 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템을 통해 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 단속하는 과정을 보여주는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템(100)은 한 대의 PTZ(Pan-Tilt-Zoom) 카메라(111)와 하나의 라이다(LiDAR) 센서(112)의 조합으로 이루어지는 영상 검출부(110)와, 상기 영상 검출부(110)에서 검출된 영상을 판독하여, 좌회전 차선의 교통 상황에 따라 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 검출하고, 검출된 차량의 차량 번호를 인식하는 영상 분석부(120)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 영상 분석부(120)는 온보드 방식의 엣지 AI(Edge Artificial Intelligence)로 구현되어, 영상 검출부(110)에서 검출된 영상을 현장에서 실시간으로 신속하게 분석하여, 위반 차량에 대한 정보를 획득할 수 있도록 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 영상 분석부(120)는 상기 영상 검출부(110)에서 검출된 영상을 판독하여, 좌회전 차선의 교통 상황을 인식하는 교통 상황 인식부(121), 상기 검출된 영상으로부터 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 검출하는 끼어들기 차량 검출부(122) 및 상기 끼어들기 차량 검출부(122)에서 검출한 불법 좌회전 끼어들기 차량의 번호판을 인식하는 차량 번호 인식부(123)로 구성되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술되는 도 2와 연계하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
또한, 본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템(100)에는 상기 엣지 AI(Edge AI)로 구현되는 영상 분석부(120)에 연결되어, 불법 좌회전 끼어들기 차량의 촬영 영상을 저장하는 메모리(130)와, 해당 차량의 촬영 영상을 영상을 통해 인식된 해당 차량의 차량 번호와 함께 교통 통제 센터로 전송하는 통신부(140)가 함께 구비된다.
도 2는 본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템을 도심 내 교차로에 설치하여 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 단속하는 환경을 설명하기 위한 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템을 구성하는 영상 검출부(110)는, 한 대의 PTZ 카메라(111, ①)와 하나의 라이다 센서(112, ②)의 조합으로 이루어지는데, 이때 상기 PTZ 카메라(111, ①)와 라이다 센서(112, ②)는 서로 일정 거리 이상 이격된 위치에 설치되어 서로 다른 시야각을 확보할 수 있도록 배치되며, 바람직하게는 서로 5m ~ 10m 정도의 간격으로 설치되는 것이 좋다.
이는 라이다 센서(112, ②)와 PTZ 카메라(111, ①)가 서로 다른 시야각을 확보할 수 있도록 배치함으로써, 트럭 등과 같은 대형 차량의 개입으로 인해 PTZ 카메라(111, ①)를 통해 촬영된 영상으로는 불법 끼어들기 여부의 판단이 어려운 경우, 라이다 센서(112, ②)에 의해 감지된 스캔 영상을 토대로 해당 차량의 불법 끼어들기 여부를 판단하기 위한 배치 구조이다.
교통 상황 인식부(121)에서는 먼저, 상기 PTZ 카메라(111)에 의해 촬영된 영상을 바탕으로 좌회전 차선의 교통 상황을 파악하게 되는데, 이때에는 촬영된 영상으로부터 좌회전 차량 대기열의 포화도를 분석하거나, 또는 대형 트럭 등으로 인한 시야 방해로 차량 대기열의 포화도 분석이 어려운 경우, 영상 분석을 통해 좌회전 차선을 진행하는 차량들의 평균 속도를 산출함으로써 좌회전 차선의 교통 상황을 파악하도록 구성된다.
좌회전 차량 대기열의 포화도는 미리 설정된 일정 구간 내에 형성되는 대기열에 포함된 차량의 대수를 대기열 구간의 거리로 나눈 값으로 산출되며, 이렇게 산출된 포화도가 미리 설정된 일정 기준값 이상으로 나오는 경우, 좌회전 차선이 정체 상태인 것으로 판단한다.
또한, 영상 분석을 통해 좌회전 차선을 진행하는 차량들의 평균 속도를 산출함에 있어서는, 좌회전 차선에 일정 거리 간격(바람직하게는 10m 정도)으로 가상의 루프 검지선을 설정하고, 영상을 통해 좌회전 차선 진행 차량이 상기 가상의 루프 검지선을 차례로 통과하는 시간 간격을 측정하여 해당 차량의 진행 속도를 검출하고, 이렇게 검출된 차량들의 속도값을 평균하여, 좌회전 대기열을 진행하는 세 대 이상의 차량의 평균속도가 도로 정체 기준인 20km/h 이하로 산출되는 경우, 역시 좌회전 차선이 정체 상태인 것으로 판단한다.
교통 상황 인식부(121)에서는, 상술한 과정을 통해 좌회전 차선의 교통 상황을 파악하여, 좌회전 차선이 정체 상태인 것으로 판단되는 경우, 끼어들기 차량 검출부(122)에 좌회전 차선의 정체 상태를 통지함으로써, 끼어들기 차량 검출부(122)에서 불법 좌회전 끼어들기 차량의 검출을 수행하게 된다.
끼어들기 차량 검출부(122)에서는, 좌회전 차선의 정체 시, 교차로에 인접하여 끼어들기가 금지된 구간 내에서 불법적으로 끼어들어 좌회전하는 차량을 검출하는 역할을 담당하는데, 이때에는, 도 2에 도시된 바와 같이, PTZ 카메라(111, ①)를 통해 촬영된 영상을 바탕으로, 차량의 중심과 직진 차로와 좌회전 차로를 구분하는 차선이 이루는 각도(θ) 변화를 추적하여, 끼어들기가 금지된 구간 내에서, 직진 차로를 주행하던 차량의 중심선이 상기 차선을 넘어선 것으로 판단되는 경우, 불법 좌회전 끼어들기가 발생한 것으로 판단하고, 차량 번호 인식부(123)에 해당 불법 좌회전 끼어들기 차량의 번호판을 인식하도록 통지한다.
이 과정에서, 끼어들기 차량 검출부(122)는, 앞에서 잠시 언급한 바와 같이, 트럭 등과 같은 대형 차량의 개입으로 인해 PTZ 카메라(111)를 통해 촬영된 영상으로는 불법 끼어들기 여부의 정확한 판단이 어려운 경우, 라이다 센서(112)에 의해 감지된 스캔 영상을 토대로 해당 차량의 불법 끼어들기 여부를 판단할 수 있음은 물론이다.
끼어들기 차량 검출부(122)에 의해 불법 좌회전 끼어들기가 발생한 것으로 판단되면, 차량 번호 인식부(123)에서는 PTZ 카메라(111)를 통해 촬영된 영상을 바탕으로 해당 불법 좌회전 끼어들기 차량의 번호판을 인식하게 되는데, 이때에는 도 2에 도시된 바와 같이, 위반 차량이 정지선 앞에 가상으로 설정된 검지선(③)을 넘은 시점에서 해당 차량의 번호판을 인식하여, 광학 문자 판독(Optical Character Reading, OCR) 기술을 통해 숫자 및 한글문자를 인식함으로써 해당 위반 차량의 차량번호를 인식한다.
이와 같은 방식으로 인식된 불법 좌회전 끼어들기 차량의 차량 번호는 해당 차량의 촬영 영상과 함께 메모리(130)에 저장되고, 통신부(140)를 통해 교통 통제 센터로 전송되는데, 이때 상기 차량의 차량 번호와 함께 저장 또는 전송되는 해당 차량의 촬영 영상은 보다 확실한 위반 근거를 입증할 수 있도록, 위반 시점을 전후하여 10초 ~ 15초 정도의 촬영 영상을 저장 또는 전송하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템을 통해 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 단속하는 과정을 보여주는 순서도이다.
이미 앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템을 통해 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 단속하는 과정에 있어서는, 먼저 교통 상황 인식부에서 PTZ 카메라에 의해 촬영된 영상을 바탕으로 좌회전 차선의 교통 상황을 파악하여, 좌회전 차선의 차량 정체 여부를 판단한다(S100).
이후, 좌회전 차선이 정체 상태인 것으로 판단되면, 끼어들기 차량 검출부에서, 역시 PTZ 카메라에 의해 촬영된 영상을 바탕으로, 교차로에 인접하여 끼어들기가 금지된 구간 내에서 불법적으로 끼어들어 좌회전하는 차량을 검출(S200)하게 되는데, 이때에는 앞서 설명한 바와 같이, 필요한 경우 라이다 센서에 의해 감지된 스캔 영상을 활용할 수도 있다.
불법 좌회전 끼어들기 차량이 검출되면, 차량 번호 인식부에서는 PTZ 카메라를 통해 촬영된 영상을 바탕으로 해당 불법 좌회전 끼어들기 차량의 번호판을 인식하여 차량 번호를 인식하고(S300), 이렇게 인식된 불법 좌회전 끼어들기 차량의 차량 번호는 해당 차량의 촬영 영상과 함께 메모리에 저장되고, 통신부를 통해 교통 통제 센터로 전송(S400)되게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템은, 한 대의 PTZ 카메라와 하나의 라이다 센서의 조합으로 이루어지는 영상 검출부와, 온보드 방식의 엣지 AI(Edge AI)로 구현되는 영상 분석부로 이루어지는 단순한 시스템 구성을 통해, 복잡한 환경의 도심 내 교통 통제 시스템에 구현하기 용이할 뿐만 아니라, 저비용으로 경제적인 교통 단속 시스템을 구축할 수 있으며, 나아가, 좌회전 차량 대기열의 차량 포화도나 차량의 평균 속도에 기반하여 좌회전 차선의 차량 정체 시에만 선별적으로 위반 차량을 단속하도록 구성됨으로써, 차량 정체 시의 불법적인 좌회전 끼어들기를 보다 효율적으로 단속할 수 있다.
또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
100 : 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템
110 : 영상 검출부 111 : PTZ 카메라
112 : 라이다 센서 120 : 영상 분석부
121 : 교통 상황 인식부 122 : 끼어들기 차량 검출부
123 : 차량 번호 인식부 130 : 메모리
140 : 통신부

Claims (10)

  1. 교차로에 설치되어, 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 단속하는 시스템에 있어서,
    한 대의 PTZ(Pan-Tilt-Zoom) 카메라와 하나의 라이다(LiDAR) 센서의 조합으로 이루어지는 영상 검출부;와
    상기 영상 검출부에서 검출된 영상을 판독하여, 좌회전 차선의 교통 상황에 따라 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 검출하고, 검출된 차량의 차량 번호를 인식하는 영상 분석부;를 포함하여 구성되되,
    상기 영상 검출부를 구성하는 PTZ 카메라와 라이다 센서는, 서로 5m 내지 10m의 거리 만큼 이격된 위치에서 서로 다른 시야각을 확보하도록 설치되고,
    상기 영상 분석부는 온보드 방식의 엣지 AI(Edge Artificial Intelligence)로 구현되어,
    상기 영상 검출부에서 검출된 영상을 현장에서 실시간으로 분석하여, 좌회전 차량 대기열의 포화도를 분석하거나, 또는 좌회전 차선을 진행하는 차량들의 평균 속도를 산출하여 좌회전 차선의 정체 여부를 판단하고,
    좌회전 차선이 정체 상태로 판단되는 경우, 서로 다른 시야각을 확보하고 있는, 상기 PTZ 카메라를 통해 촬영된 영상 또는 상기 라이다 센서에 의해 감지된 스캔 영상을 바탕으로 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 검출하여,
    불법 좌회전 끼어들기 차량이 정지선 앞에 가상으로 설정된 검지선을 넘은 시점에서 상기 PTZ 카메라를 통해 해당 차량의 번호판을 인식하여 해당 차량의 차량번호를 인식하도록 구성되어,
    한 쌍으로 이루어지는 PTZ 카메라와 라이다 센서의 조합을 통한 간단한 구조만으로, 도심 내 교통 통제 시스템에 간편하게 적용되어 불법 좌회전 차량을 단속할 수 있도록 지원하는 것을 특징으로 하는 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 영상 분석부는,
    상기 영상 검출부에서 검출된 영상을 판독하여, 좌회전 차선의 교통 상황을 파악하는 교통 상황 인식부;
    상기 영상 검출부에서 검출된 영상으로부터 불법적인 좌회전 끼어들기 차량을 검출하는 끼어들기 차량 검출부; 및
    상기 끼어들기 차량 검출부에서 검출한 불법 좌회전 끼어들기 차량의 번호판을 인식하는 차량 번호 인식부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 영상 분석부에서 검출한 불법 좌회전 끼어들기 차량의 차량 번호와 해당 차량의 촬영 영상이 저장되는 메모리; 및
    상기 영상 분석부에서 검출한 불법 좌회전 끼어들기 차량의 차량 번호와 해당 차량의 촬영 영상을 교통 통제 센터로 전송하는 통신부;
    가 구비되는 것을 특징으로 하는 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 메모리에 저장 또는 상기 통신부를 통해 전송되는 불법 좌회전 끼어들기 차량의 촬영 영상은,
    위반 시점을 전후하여 10초 내지 15초 동안의 촬영 영상인 것을 특징으로 하는 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 끼어들기 차량 검출부는,
    상기 영상 검출부에서 검출된 영상을 바탕으로, 끼어들기가 금지된 구간 내에서, 직진 차로를 주행하던 차량의 중심선이 직진 차로와 좌회전 차로를 구분하는 차선을 넘어선 것으로 판단되는 경우, 불법 좌회전 끼어들기가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 좌회전 끼어들기 차량 교통 단속 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
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