KR200294851Y1 - 입체영상을 이용한 속도측정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 한 쌍의 카메라로 도로를 주행하는 차량을 촬영하여 차량의 입체영상을 얻고 그 입체영상의 시간에 따른 변화량으로 차량의 속도를 측정할 수 있는 입체영상을 이용한 속도측정장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 도로를 주행하는 차량의 입체 영상을 취득할 수 있도록 도로의 중앙에 설치된 좌/우측 카메라(1)(1a)와, 상기 좌/우측 카메라(1)(1a)에서 촬영된 영상신호를 디지털 신호로 변환하는 좌/우측 A/D변환기(2)(2a)와, 상기 좌/우측 A/D변환기(2)(2a)에서 출력되는 디지털 신호를 순차적으로 저장하는 좌/우측 1차 메모리(3)(3a) 및 좌/우측 2차 메모리(4)(4a)와, 상기 좌측 1차/2차 메모리(3)(3a) 및 우측 1차/2차 메모리(4)(4a)에 저장된 디지털 신호를 비교하여 차량의 속도를 검출하는 제어부(5)와, 상기 제어부(5)에서 출력되는 신호를 외부로 전송하기 위한 통신 수단(6)을 포함하여서 된 것이다.

Description

입체영상을 이용한 속도측정장치{Speed measurement apparatus using stereo picture}

본 고안은 입체영상을 이용한 속도측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도로를 주행하는 자동차를 한 쌍의 카메라로 동시에 촬영하여 그 자동차의 입체영상 데이터를 구하여 그 입체영상 데이터의 시간에 따른 변화량으로 자동차의 속도를 측정하여 과속차량을 검출할 수 있는 입체영상을 이용한 속도측정장치를 제공함에 있다.

산업의 발달과 소득의 증가로 자동차의 보급이 보편화되었으며 그로 인하여 각종 교통사고가 증가하고 있다. 따라서 교차로나 고속도로 등에는 주변의 환경과 도로의 상태에 따라서 차량이 주행할 수 있는 최고 속도를 규정하고 있다.

특히 차량이 과속으로 주행하면 교통사고의 원인이 되므로 이를 방지하기 위하여 규정된 최소속도 이상으로 주행하는 차량은 과속차량으로 적발하여 벌금 및 벌점을 부과하고 있다.

이와 같이 차량의 고속 주행을 확인하기 위해서는 차량의 주행 속도를 검출하여야 한다.

속도란 거리의 변화에 대한 시간 변화의 비율로 정의하는 것으로서, 속도를 측정하기 위해서는 변화된 거리 및 시간의 변화를 알아야만 한다. 상기 시간의 측정은 타이머나 컴퓨터를 이용하여 수치로서 산출 될 수 있으나, 변화 거리는 쉽게 측정하기 어렵다. 특히 차량과 같이 이동하는 물체에 대한 이동 거리 측정은 매우 어려운 문제이다.

이러한 속도를 측정하기 위한 방법으로 고주파의 강한 반사성을 이용하는 방법이 있으며, 이는 반사되어 되돌아온 전파의 시간을 구한 뒤 거리를 측정하고, 이동후의 거리를 측정함으로써 속도를 측정하는 방법과, 도플러효과를 이용하여 반사되어 되돌아온 전파의 주파수 변화 성분을 분석함으로써 속도를 측정하는 방법이 있다.

이와 같이 전파를 이용하는 방법은 전자기술의 발달로 인하여 각종 노이즈(휴대폰 등 전자기기에서 발생되는 전자파)로 인하여 측정값이 변화하게 되는 문제점이 있었다.

종래의 또 다른 방법으로는 도로에 루프코일을 매설하고 그 도로를 주행하는 자동차에 의해서 발생되는 자장의 변화를 이용하여 차량의 속도를 측정하며 도로의 중앙 상부에 도로를 촬영하는 카메라를 설치하는 것이다.

상기 루프코일은 도로에 매설되므로 차량이 이동하게 되면 그 차량에 의해서 루프코일에는 자장의 변화가 발생하게 되고 이러한 자장의 변화를 측정하는 것이므로 상기 루프코일은 차량에 의한 반복적인 충격에 의해서 파손되었으며 시간의 경과하면 자장이 변화하게 되었다.

따라서 정확한 측정(속도 측정에 대한 오차를 최소화)을 위해서는 정기적으로 보정을 하여야 하므로 이로 인한 유지보수 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

그리고 종래의 루프코일을 유지 보수할 때에는 차량의 이동을 통제해야 하므로 교통 흐름을 차단하게 되는 문제점이 있었다.

또한 상기 카메라는 차량이 이동하는 도로의 상측에 카메라를 설치하고 그 카메라를 통하여 촬영되는 영상을 육안으로 확인하면서 교통량을 확인하는 것이다. 이러한 카메라는 도로의 상황(차량의 이동량, 교통사고 등)을 확인하는 이외에 다른 기능은 없었으며 그 촬영되는 영상은 평면상태로만 확인이 가능하게 되는 것이다.

따라서 루프코일 또는 카메라 중 어느 하나가 파손되거나 오작동을 일으키면차량의 과속차량을 적발하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 고안한 것으로서, 그 목적은 도로를 주행하는 차량을 한 쌍의 카메라로 촬영하여 차량의 입체영상을 얻고 그 입체영상의 시간에 따른 변화량으로 차량의 속도를 측정할 수 있는 입체영상을 이용한 속도측정장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안에 따른 속도측정장치를 나타낸 블록도.

도 2는 본 고안에 따른 속도측정장치의 신호처리 흐름도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 좌측 카메라 1a : 우측 카메라

2 : 좌측 A/D 변환기 2a : 우측 A/D 변환기

3 : 좌측 1차 메모리 3a : 우측 1차 메모리

4 : 좌측 2차 메모리 4a : 우측 2차 메모리

5 : 제어부 6 : 통신 수단

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 도로를 주행하는 차량의 입체 영상을 취득할 수 있도록 도로의 중앙부 상측에 소정의 간격이 유지되게 설치된 좌/우측 카메라와, 상기 좌/우측 카메라에서 촬영된 영상신호를 디지털 신호로 변환하는 좌/우측 A/D변환기와, 상기 좌/우측 A/D변환기에서 출력되는 디지털 신호를 순차적으로 저장하는 좌/우측 1차 메모리 및 좌/우측 2차 메모리, 상기 좌측 1차/2차 메모리 및 우측 1차/2차 메모리에 저장된 디지털 신호를 비교하여 차량의 속도를 검출하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력되는 신호를 외부로 전송하기 위한 통신 수단을 포함하여서 된 것이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 고안을 나타낸 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 속도측정장치를 나타낸 블록도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 본 고안은 도로를 주행하는 차량의 입체 영상을 취득할 수 있도록 도로의 중앙부 상측에 좌/우측 카메라(1)(1a)가 각각 설치되어 있되, 그 좌/우측 카메라(1)(1a)는 설치하는 방법에 따라 크게 평행식과 교차식으로 구분되며 입체감을 표현하기 위해서는 교차식이 유리하지만 본 고안에서와 같이 단순한 거리 정보만 취득하기 위해서는 평행식이 유리하므로 평행식으로 설치하는 것이 바람직하다.

또한 상기 좌/우측 카메라(1)(1a)의 설치 간격은 동일한 지역을 촬영할 수 있도록 소정거리 이격되게 설치하는 것이며 상기 카메라의 촬영 범위에 따라서 1차로 또는 2차로 이상을 동시에 촬영할 수 도 있게 되는 것이다.

그리고 상기 좌/우측 카메라(1)(1a)에는 그 좌/우측 카메라(1)(1a)에서 촬영된 영상신호를 디지털 신호로 변환하는 좌/우측 A/D변환기(2)(2a)가 각각 연결되어 있고 상기 좌/우측 A/D변환기(2)(2a)에는 출력되는 디지털 신호를 저장하는 메모리가 연결되어 있되, 상기 메모리에는 좌/우측 A/D변환기(2)(2a)에서 출력되는 디지털 신호를 순차적으로 저장하도록 좌/우측 1차 메모리(3)(3a) 및 좌/우측 2차 메모리(4)(4a)가 각각 연결되어 있다.

또한 상기 좌/우측 1차 메모리(3)(3a) 및 좌/우측 2차 메모리(4)(4a)에는 메모리에 저장된 디지털 신호를 비교하여 차량의 입체 영상은 물론 그 차량의 이동 속도를 검출하는 제어부(5)가 연결되어 있고, 상기 제어부(5)에는 출력되는 신호를 외부로 전송하기 위한 통신 수단(6)이 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작동상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 고안에서는 도로를 주행하는 차량의 영상을 입체 영상법을 이용하여 얻게된다.

입체 영상이란 물체를 육안으로 감지할 때 그 물체의 깊이 정보를 이용하여 형상을 입체로 인식하는 것이며, 인간의 눈을 모델로 하여 인간의 거리 감지능력을 도입한 방식으로 좌, 우측의 카메라를 통하여 입력된 영상으로 거리를 산출하게 된다.

이를 실현하기 위해서는 도로의 중앙부 상측에 한 쌍의 카메라를 설치하고 그 카메라에 촬영되는 영상을 디지털화시켜 신호 처리를 할 수 있도록 만들고 그 디지털 신호를 이용하여 입체 영상에 나타나는 물체(차량)의 데이터를 추출하고, 그 데이터의 시간에 따른 변화를 비교하여 이동 물체의 이동 거리 및 속도를 측정하게 되는 것이다.

이하 본 고안에 의해서 차량의 속도를 측정하는 상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 속도측정장치의 신호처리 흐름도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 도로의 중앙부 상측에 설치된 좌/우측 카메라(1)(1a)는 도로를 연속적으로 촬영하며 그 촬영된 영상은 별도의 표시장치(모니터 등)를 통하여 표시되는 것이다.

이때 제어부(5)에서는 일정한 시간 간격(예 : 0.1초)으로 영상 저장 신호가 발생되어 좌/우측 A/D 변환기(2)(2a)를 작동시키게 되므로 상기 좌/우측 A/D 변환기(2)(2a)는 좌/우측 카메라(1)(1a)에서 촬영된 영상을 0.1초 간격으로 디지털 신호로 변환시킨다.

이와 같이 변환된 디지털 신호는 메모리의 좌/우측 1차 메모리(3)(3a) 및 좌/우측 2차 메모리(4)(4a)에 각각 순차적으로 저장되는 것이다. 상기 메모리에 각각 영상 데이터가 저장되면 제어부(5)에서는 좌/우측 1차 메모리(3)(3a) 및 좌/우측 2차 메모리(4)(4a)에 저장된 데이터를 이용하여 1차 및 2차 입체영상을 취득하게 된다.즉, 수학식 2를 통하여 구하여진 물체와의 거리를 이용하여 입체영상을 얻게된다. 여기서x는 물체와의 거리 w는 서치된 카메라의 간격Pl,Pr은 좌/우 영상의 중심으로부터 거리f는 카메라의 렌즈와 CCD와의 간격Pl-Pr은 좌/우측 영상차에 의해 발생된 시차이다.이와 같이 얻어진 1차 영상 및 2차 영상을 비교하는 것이다.

상기 비교결과에 따라서 1차 영상과 2차 영상에 나타나는 차량이 동일 할 경우 그 차량의 속도를 계산하는 것이다.속도란 거리의 변화에 대한 시간 변화의 비율로 정의하고 있으며, 수학식 1과 같이 정의 하고 있다. 여기서 v는 속도이고, x는 거리이며. t는 시간이다.즉. 속도를 측정하는 방법은 거리를 일정한 간격으로 하여 이동 물체가 지정된 거리를 통과하는데 소요된 시간을 측정하거나, 일정한 시간 간격으로 이동 물체의 거리 변화를 측정하여 속도를 측정하는 것이다.이와 같이 계산된 속도가 규정속도 이상일 경우에는 제어부(5)는 별도의 저장수단에 영상데이터를 저장하거나 통신수단(6)을 통하여 외부로 전송하여 과속차량을 적발할 수 있는 데이터로 활용하는 것이다.

이와 같이 본 고안은 한 쌍의 카메라를 이용하여 도로를 주행하는 차량을 촬영하고 그 촬영된 영상을 일정시간 간격으로 디지털 신호로 변환 및 저장하여 입체 영상을 취득하고 그 취득된 입체 영상의 시간 및 거리의 변화량으로 차량의 속도를 검출하게 되므로 차량의 과속을 정확하게 검출 할 수 있게 되는 특유의 효과가 있다.

또한 본 고안은 도로의 상부에 설치된 카메라를 이용하게 되므로 차량에 의한 파손이 방지되고 영상을 이용하여 속도를 검출하게 되므로 노이즈에 의한 영향을 받지 않는 특유의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 도로를 주행하는 차량의 입체 영상을 취득할 수 있도록 도로의 중앙부 상측에 설치된 좌/우측 카메라(1)(1a)와,

   상기 좌/우측 카메라(1)(1a)에서 촬영된 영상신호를 디지털 신호로 변환하는 좌/우측 A/D변환기(2)(2a)와,

   상기 좌/우측 A/D변환기(2)(2a)에서 출력되는 디지털 신호를 순차적으로 저장하는 좌/우측 1차 메모리(3)(3a) 및 좌/우측 2차 메모리(4)(4a),

   상기 좌측 1차/2차 메모리(3)(3a) 및 우측 1차/2차 메모리(4)(4a)에 저장된 디지털 신호를 비교하여 차량의 속도를 검출하는 제어부(5)와,

   상기 제어부(5)에서 출력되는 신호를 외부로 전송하기 위한 통신 수단(6)을 포함함을 특징으로 하는 입체영상을 이용한 속도측정장치.