KR20090067232A - 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법 - Google Patents

차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량출입통제 시스템에서 카메라 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라의 노출시간과 이득 값을 단계적으로 제어할 수 있는 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법에 관한 것이다.
이를 위해 카메라로부터 입력된 영상밝기의 평균값을 계산하고, 현재 카메라에 설정된 노출시간과 이득 값을 읽어오는 제1 단계와, 영상 밝기의 평균값을 스트로브 설정의 한정 치와 비교하고, 카메라로부터 읽어온 노출시간과 이득 값을 각각 설정된 최대치와 비교하는 제2 단계와, 카메라로부터 읽어온 노출시간과 이득 값이 설정된 최대치보다 크고 영상 밝기의 평균값이 스트로브 설정의 한정 치 보다 작으면 스트로브를 동작시키는 제3 단계와, 카메라로부터 읽어온 노출시간과 이득 값이 설정된 최대치보다 작거나 영상 밝기의 평균값이 스트로브 설정의 한정치보다 크면 카메라의 노출시간과 이득 값을 제어하는 제4 단계를 구비한다.
따라서, 본 발명은 차량출입통제 시스템에서 카메라로 차량을 촬영할 때, 카메라의 파라미터인 노출시간과 이득값을 제어함으로써 일정한 밝기의 영상값을 유지할 수 있으므로 차량번호인식의 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.
Figure 112007091717815-PAT00001
차량출입통제, 차량번호인식, 카메라, 노축시간, 이득값, 스트로브

Description

차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법 {Camera control method for vehicle enrance control system}
본 발명은 차량출입통제 시스템에서 카메라 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라의 노출시간과 이득 값을 단계적으로 제어할 수 있는 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량출입통제 시스템은 건물 또는 아파트 등에서 차량번호인식 또는 차량ID인식을 이용하여 차량 출입을 통제하는 시스템이다. 차량번호인식을 통한 차량출입통제 시스템에서 사용되는 카메라는 주로 비인터레이스(Non Interlace)방식인 프로그래시브 스캔의 카메라를 사용한다. 그리고 높은 차량번호 인식률을 갖기 위해서는 카메라로부터 입력된 영상 데이터가 일정 수준이상의 밝기가 필요하다. 그러나 영상의 밝기는 시간에 따라 다르며, 같은 시간이라도 맑은 날과 흐린 날 또는 새벽과 저녁 때에 따라서 다른 값을 가진다. 따라서 번호판 인식에 적합한 영상 밝기를 얻기 위해서는 하드웨어 제어방법과 소프트웨어 제어방법이 있다. 하드웨어 제어방법은 전동 렌즈를 장착하여 밝기에 따라 조리개를 조절하게 된다. 소프트웨 어방법은 카메라의 파라미터를 조절하여 밝기를 제어한다. 카메라의 파라미터는 두 가지 중요한 요소로서, 노출시간(Exposure time)과 이득(Gain)이 있다.
노출시간은 카메라 센서에 입력되는 빛의 노출 시간을 제어하는 기능을 하며, 이득은 입력된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환할 때 필요한 이득을 결정한다. 일반적으로 밝은 영상을 얻기 위해서는 노출시간과 이득 값을 최대로 하여 사용하면 되지만, 그와 동시에 노이즈도 최대가 되어 화질이 떨어지는 효과를 가져온다. 특히 야간에 조명장치에 사용할 경우 셔터 속도를 최대로 하면 반사되는 빛에 의해 영상데이터가 손상되는 결과를 가져온다. 반면에 너무 낮은 값을 사용하면 영상의 밝기가 너무 어두워서 차량 번호를 인식하지 못하는 결과를 초래한다는 문제점이 있었다.
그리고 하드웨어 제어방법은 전동 렌즈와 제어기를 별도로 제작해야 하므로 비용이 비싸고 시스템이 복잡해진다는 문제점이 있었다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 목적은 카메라 내부 파라미터인 노출시간과 이득값을 순차적으로 조절하여 일정한 영상밝기값을 유지할 수 있는 차량출입통제시스템을 위한 카메라 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 노출시간과 이득값에 따라 주간모드와 야간모드를 제어할 수 있는 차량출입통제시스템을 위한 카메라 제어방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법은,
카메라로부터 입력된 영상 밝기의 평균값을 계산하고, 현재 카메라에 설정된 노출시간과 이득값을 읽어오는 제1 단계와, 영상 밝기의 평균값을 스트로브 설정의 한정치와 비교하고, 카메라로부터 읽어온 노출시간과 이득 값을 각각 설정된 최대치와 비교하는 제2 단계와, 카메라로부터 읽어온 노출시간과 이득 값이 설정된 최대치보다 크고 영상 밝기의 평균값이 스트로브 설정의 한정치보다 작으면 스트로브를 동작시키는 제3 단계와, 카메라로부터 읽어온 노출시간과 이득값이 설정된 최대치보다 작거나 영상 밝기의 평균값이 스트로브 설정의 한정 치 보다 크면 카메라의 노출시간과 이득 값을 제어하는 제4 단계를 구비한다.
본 발명은 차량출입통제 시스템에서 카메라로 차량을 촬영할 때, 카메라의 파라미터인 노출시간과 이득 값을 제어함으로써 일정한 밝기의 영상 값을 유지할 수 있으므로 차량번호인식의 성능을 높일 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 카메라 블록도를 도시한 것이다.
도 1의 블럭도는 프로그래시브 스캔 방식으로 영상을 출력하며 IEEE1394 인터페이스를 지원하는 카메라 예이다. 도 1의 카메라는 크게 CCD부(10)와 이미지처리를 위한 FPGA회로로 구성된 이미지처리 회로부(20)와 카메라 제어 및 인터페이스를 위한 마이컴 제어 및 인터페이스부(30)로 구성된다. CCD부(10)는 아날로그의 빛신호를 디지털의 전기적 신호를 변환시키는 것으로, CCD(Charge Coupled Device)센서와 구동 드라이버와 A/D(Analog/Digital) 컨버터로 이루어진다. 구동 드라이버에 의해 CCD센서를 구동하면, CCD센서는 빛의 신호를 전기적 영상신호를 변환하여 A/D 컨버터로 입력시킨다. A/D 컨버터는 아날로그 영상신호를 디지털 영상신호로 출력한다.
이미지처리 회로부(20)는 디지털 영상신호를 이미지 프로세싱하기 위한 것으로, 프 로그래시브 스캔 방식을 처리하며 이미지 밝기, 화질, 칼라 등을 처리한다.
마이컴 제어 및 인터페이스부(30)는 카메라 내부 장치들을 제어하며 영상출력 인터페이스를 처리한다. 마이컴(31)은 카메라 파라미터 레지스터 등을 읽기/쓰기를 제어한다. 영상출력 인터페이스는 IEEE1394 방식을 지원하며 1394 링크와 1394 물리적 계층, 커넥터로 구성된다.
도 2는 본 발명에 따른 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어의 흐름도이다.
먼저, 카메라를 제어하기 위하여 여러 가지 파라미터 값을 정한다. 다음 표 1.은 각각 파라미터 값에 대한 예이다.
표 1. 카메라 제어 파라미터
파라미터 명 기본값 설명 비 고
DafaultGain 28 초기 카메라 Gain 시스템에서 설정 명령으로부터 값을 변경할 수 있다.
MaxGain 60 최대 카메라 Gain
MaxExp 6000 최대 카메라 Exposure time
UpThreshold 90 Expose Time을 감소시키기 위한 영상의 평균 밝기
DownThreshold 70 Expose Time을 증가시키기 위한 영상의 평균 밝기
StrobeThreshold 55 Strobe를 On/Off 시키기 위한 영상의 평균 밝기
NightExpTime 3000 Strobe가 On이 되었을 경우 Expose Time
도 2의 S10단계에서 야간 조명을 위한 스트로브가 오프(Off) 상태 인지를 확인한다. 만약 스트로브가 오프 상태이면 본 동작의 흐름 제어를 시작한다. S11단계에서는 현재 카메라로부터 입력된 영상의 평균 밝기 값을 구한다. 이 때 평균 밝기 값 은 전체 영상의 픽셀 값을 더한 후 영상크기로 나눈 값이다. S12 단계에서는 카메라에 설정된 노출시간과 이득값을 읽어온다.
S13 단계에서는 카메라로부터 읽어온 노출시간 및 이득 값을 표 1.의 파라미터 값으로 정해진 최대 노출시간(MaxExp) 및 최대 이득값(MaxGain)들과 비교한다. 만약 카메라로부터 읽어온 노출시간 및 이득값이 최대 노출시간 및 최대 이득값보다 작으면 카메라의 노출시간 및 이득 값을 제어한다(S16). 카메라로부터 읽어온 노출시간 및 이득값이 최대 노출시간 및 최대 이득 값보다 크면 현재 영상의 평균 밝기값(mean)이 표 1.의 스트로브 한정치(StrobeThreshold)와 비교한다(S14). 현재 영상의 평균 밝기값이 스트로브 한정치 보다 크면 카메라의 노출시간 및 이득값을 제어한다(S16). 현재 영상의 평균 밝기값이 스트로브 한정치 보다 작으면 스트로브 동작을 시킨다(S15). 즉, 현재 영상의 평균 밝기 값이 스트로브 한정치 보다 작다는 것은 영상이 어두운 야간이므로 스트로브인 조명을 켜주어야 한다.
도 3은 본 발명의 일시 예에 따른 카메라의 노출시간 제어 흐름도이다.
도 3은 도 2의 S16단계의 카메라 노출시간 제어에 대한 구체적인 동작에 대한 흐름도이다.
먼저, 현재 카메라로부터의 영상 밝기 평균값을 구한다. 영상 밝기 평균값을 구한 후, 노출시간 값을 감소시키기 위해 영상 밝기 평균값을 Upthreshold값과 비교한다(S20). 영상 밝기 평균값이 Upthreshold값보다 크면 노출시간값의 범위를 측정한다(S21, S22). 만약 노출시간 값이 0.5ms ~ 1.2ms 이내의 값이면 0.1ms 씩 감소시 키고, 1.2ms ~ 6ms 이내의 값이면 0.2ms 씩 감소시킨다(S23, S24).
S25단계에서는 영상 밝기 평균값이 Upthreshold 보다 작으면 노출 시간 값을 증가시켜야 하는 지 확인하기 위해서 Downthreshold와 비교한다. 영상 밝기 평균값이 Downthreshold보다 작으면 현재 설정된 노출시간 값의 범위를 측정한다(S26, S27). 만약 노출시간 값이 0.5ms ~ 1.2 ms 이내의 값을 가지면 0.1ms씩 증가시키고 1.2ms ~ 6ms 이내의 값을 가지면 0.2ms 씩 증가시킨다(S28, S29).
도 4는 본 발명의 일시 예에 따른 카메라의 이득값 제어 흐름도이다.
도 4의 카메라의 이득 값 제어는 노출시간 값이 최대값(MaxExp)에 도달한 경우에 조정하게 된다. S30 단계에서 현재 영상 밝기 평균값을 Downthreshold과 비교하여 판단한다. 영상 밝기 평균값이 Downthreshold보다 크면, 이득값이 DafaultGain 보다 클때 까지 이득 값을 "2" 만큼 감소시킨다(S31, S32). 영상 밝기 평균값이 Downthreshold보다 작으면, 이득 값이 MaxGain 보다 작을 때까지 이득 값을 "2" 만큼 증가시킨다(S34, S35).
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 카메라의 야간 모드 제어 흐름도이다.
스트로브가 온(On)상태가 되어 있을 경우, 현재 카메라의 영상 평균 밝기 값과 설정된 노출시간 값과 이득 값을 읽어 온다(S40,S41,S42). 만약 영상 평균 밝기 값이 "0" 이면 완전히 어두워진 경우이므로 스트로브에 의해 반사되는 빛의 영향을 줄이기 위해서 노출시간을 고정시킨다. 고정 노출시간 값은 3ms이고 이 값은 영상의 평 균 밝기가 "0" 인 동안에는 계속 유지 된다(S43, S44).
만약 영상의 평균 밝기가 "0" 이 아닌 다른 값을 갖게 되면 노출시간을 최대값인 MaxExp(6ms)으로 설정하고 스트로브를 해제(Off)하기 위한 한계치 StrobeThreshold와 비 교 한다(S45, S46, S48). 평균 밝기값이 StrobeThreshold보다 더 크면 Strobe를 해제하고, 아니면 다음 영상을 기다린다(S47).
본 발명은 각 지자체에서 운영되는 주행식 불법 주정차 단속시스템에 이용될 수 있다. 또한 건물이나 아파트입구에 차량번호인식용 시스템에도 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 카메라 블록도
도 2는 본 발명에 따른 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어의 흐름도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 카메라의 노출시간 제어의 흐름도
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라의 이득 값 제어 흐름도
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 카메라의 야간 모드 제어 흐름도
*도면의 주요부분에 대한 설명
10 : CCD 부 20 : 이미지처리 회로 부
30 : 마이컴 제어 및 인터페이스 부

Claims (5)

  1. 카메라로부터 입력된 영상밝기의 평균값을 계산하고, 현재 상기 카메라에 설정된 노출시간과 이득값을 읽어오는 제1 단계와;
    상기 계산된 영상밝기의 평균값을 스트로브 설정의 한정치와 비교하고, 상기 카메라로부터 읽어온 노출시간과 이득값을 각각 설정된 최대치와 비교하는 제2 단계와;
    상기 카메라로부터 읽어온 노출시간과 이득값이 설정된 최대치보다 크고 상기 영상밝기의 평균값이 상기 스트로브 설정의 한정치보다 작으면 스트로브를 동작시키는 제3 단계와;
    상기 카메라로부터 읽어온 노출시간과 이득 값이 설정된 최대치보다 작거나 상기 영상밝기의 평균값이 상기 스트로브 설정의 한정치보다 크면 상기 카메라의 노출시간과 이득 값을 제어하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 단계에서 상기 스트로브를 동작시킬 때, 상기 노출시간을 소정의 일정한 값으로 고정하는 것을 특징으로 하는 상기 전자셔터 속도 값과 이득 값은 소정의 최대값과 최소값 이내에서 설정하는 것을 특징으로 하는 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 단계에서 상기 카메라의 노출시간 제어를 먼저 하고, 노출시간 값이 최대치에 도달한 경우 카메라의 이득 값을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 단계에서 상기 카메라의 노출시간 제어는 소정의 값만큼 증가시키거나 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 단계에서 상기 카메라의 이득값 제어는 소정의 값만큼 증가시키거나 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량출입통제 시스템을 위한 카메라 제어방법
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