KR20100034839A - 차량밀도 검지 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에는 도로상의 특정 지점을 통과하는 차량으로부터 간접적으로 차량밀도를 산출하는 방식에서 탈피하여 일정 구간 내에 진입하고, 진출되는 차량대수를 정확히 산출하여 구간내의 차량밀도를 정확히 검지하기 위한 차량밀도 검지방법 및 시스템이 개시된다.
차량밀도, 초기차량존재대수, 타임스텝, 가공주기

Description

차량밀도 검지 방법 및 시스템{detecting method and system for vehicle density}
본 발명은 도로의 일정 구간내에 차량의 밀도를 검지하기 위한 차량밀도 검지 방법 및 시스템에 관한 것이다.
종래에 국내 등록특허 10-0438981호(발명의 명칭: 영상정보를 이용한 교통정보 추출 방법 및 장치)에는 카메라를 통해 촬영한 교차로나 주행도로의 영상신호로부터 교통정보를 취득하는 기술이 개시되어 있으며, 종래의 발명의 주요구성은 교차로나 주행도로의 촬영 영상신호를 디지털 영상신호로 변환한 후 차량으로 추정할 수 있는 정보를 추출하기 위해 꼭지점 추출 영상처리 기법을 적용하여 차량의 특징점을 추출하는 제1과정과; 상기 특징점들의 위치 데이터를 저장하고, 매 순간 얻어지는 도로 영상에서의 동일 차량의 특징점의 위치 변화를 비교하여 해당 차량의 이동속도를 파악하고, 이러한 과정을 반복적으로 수행하면서 각 순간에 얻어진 차량의 특징점들의 위치를 추적하여 차량의 궤적을 파악하는 제2과정과; 상기 과정을 통해 추출된 차량의 특징점들에 대해 시공간적인 위치 등을 고려하고 궤적 근사화 방법으로 객체의 궤적을 근사시켜 비슷한 궤적을 가진 특징들을 찾아 하나의 독립 적인 차량으로 그룹핑하는 제3과정과; 상기 그룹핑 결과를 근거로 차량의 대수를 산출함과 아울러 교통량, 차량의 주행속도, 차량의 궤적정보를 추출하고, 각 차량의 궤적 정보와 주행속도 정보를 근거로 차량의 이동방향, 정체상황 및 정체 길이, 사고상황 및 유고상태 등을 판별하는 제4과정에 의해 이루어진다.
이와 같이 구성된 발명은 한 차량의 궤적을 추적함으로써 차량의 정체상황 및 정체 길이들을 파악할 수 있으나, 도로 상의 일정 구간에 존재하는 차량의 수를 정확히 검지할 수 없다.
도로의 밀도 측정은 도로의 확장을 비롯한 도로 건설 계획 및 신호등 체계에 매우 중대한 영향을 미치게 되나 기존의 한 지점의 교통량 측정에서는 정확한 밀도를 검지할 수 없었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 도로상의 특정 지점을 통과하는 차량으로부터 간접적으로 차량밀도를 산출하는 방식에서 탈피하여 일정 구간 내에 진입하고, 진출되는 차량대수를 정확히 산출하여 구간내의 차량밀도를 정확히 검지하기 위한 차량밀도 검지방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 해결과제를 위한 본 발명의 해결수단은 도로상에 차량이 진입하는 지점1과 차량이 진출하는 지점2 사이의 구간(L)내에 존재하는 차량대수(N)의 밀도(N/L)를 검지하는 차량밀도 검지방법에 있어서: 구간(L)내에 존재하는 차량의 대수를 검출하는 초기차량존재대수 검출단계; 밀도검지 기본단위시간인 타임스텝(i)에서 지점1을 통과하는 차량의 누적 대수 Cu (i) 와 지점2를 통과하는 차량의 누적대수 Cd(i)를 산출하는 단계; 타임스텝(i)에서 상기 구간(L)에 존재하는 차량대수N(i)를 수학식N(i) = N(i-1) + Cu (i) - Cd(i)에 의하여 산출하는 단계; 타임스텝(i)에서 차량대수N(i)를 상기 구간(L)로 나누어 차량의 밀도K(i)를 검지하는 단계를 포함하는 것이다.
본 발명의 다른 해결수단은 도로상에 차량이 진입하는 지점1과 차량이 진출하는 지점2 사이의 구간(L)내에 존재하는 차량대수(N)의 밀도(N/L)를 검지하는 차 량밀도 검지시스템에 있어서: 지점1과 지점2를 통과하는 차량의 대수를 산출하는 산출수단; 밀도검지 기본단위시간인 타임스텝(i)에서 상기 산출수단에 의하여 산출되는 지점1을 통과하는 차량의 누적 대수 Cu (i) 와 지점2를 통과하는 차량의 누적대수 Cd(i)를 입력받아 다음의 수학식 1에 의하여 상기 구간(L)에 존재하는 차량대수N(i)를 N(i) = N(i-1) + Cu (i) - Cd(i)의 수학식에 의하여 산출하는 타임스텝(i)의 차량대수 산출부; 상기 차량대수 산출부에 의하여 산출되는 차량대수N(i)를 상기 구간(L)로 나누어 차량의 밀도를 검지하는 타임스텝(i)의 밀도 검지부를 포함하는 것이다.
상기 발명의 해결과제와 해결수단에 따르면, 도로 상의 특정 지점을 차량이 점유함에 따라서 산출되는 간접적인 밀도가 아니라 특정 구간 내에 차량이 존재하는 대수로부터 산출되는 차량밀도를 산출할 수 있어 혼잡도를 정확히 측정할 수 있을 뿐만 아니라 도로계획 및 신호등 체계등을 정확히 구축할 수 있다.
이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 초기존재 대수를 산출하는 산출 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예의 전체적인 구성을 설명하는 순서도이다.
도로상의 차량의 밀도를 검지하기 위해서는 도로의 특정 구간에 이미 존재하는 초기 존재의 차량의 대수를 측정하여야 한다.
도로상에 밀도측정구간이 지점1(차량이 진입되는 진입지점)과 지점2(차량이 진출되는 진출지점) 사이일 때, 지점1에 차량A가 통과하고, 연속되게 차량B, 차량C가 통과되고 있다. 지점1에 차량A가 통과할 때, 지점1에 설치된 카메라1에서는 차량A에 대하여 촬상을 하고, 번호인식모듈(1)에서는 차량A의 영상으로부터 자동차 번호판의 영상을 추출하여 번호를 인식하여 저장한다. 또한, 차량대수산출모듈(2)은 차량A가 통과된 후 카메라1에 촬상되는 영상으로부터 차량을 추출하여 통과차량대수를 카운트한다. 지점2에는 카메라2가 설치되어 통과차량에 대하여 촬상하고, 번호인식모듈(1)은 카메라2에서 전송되는 차량의 영상으로부터 차량의 번호를 추출하여 인식한다. 제어모듈(3)은 번호인식모듈(1)로부터 전송되는 카메라1에서 추출된 차량번호와 동일한 차량번호가 카메라2에서 촬상되는 시점을 산출하고, 그 시간동안에 지점 1을 통과한 차량대수를 산출하여 초기 차량존재대수를 결정한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량A가 지점1을 통과하여 지점2를 통과하는 순간에 차량B, C가 지점1을 통과하였다면 차량A가 지점2를 통과하는 시점에 밀도 측정구간에서 초기차량존재대수는 2대로 결정된다.
이와 같이 초기차량존재대수가 파악되면(S1), 밀도검지과정(S10)이 수행된다. 밀도감지과정(S10)은 측정구간 내에 차량의 존재대수를 파악하는 원시자료수집과정(S2)과, 이상치 체크하고 제거하는 과정(S3)과, 결측자료를 보정하는 보정과정(S4)과 평활화과정(S5)과 가공주기에 따른 밀도산정과정(S6)으로 이루어진다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 적용되는 밀도검지 시스템의 블록도이고, 도 4 는 본 발명의 밀도검지 시스템의 동작과정에 대한 순서도이다.
카메라1은 지점1을 통과하는 차량을 촬상하고, 카메라2는 지점2를 통과하는 차량을 촬상하고, 초기차량대수산출부(10)는 도 1의 번호인식모듈(1), 차량대수산출모듈(2) 및 제어모듈(3)을 포함하는 구성으로 카메라1, 2의 영상으로부터 타임스텝(i = 0)인 순간에 검지구간에 존재하는 초기차량대수를 산출한다. 이때 타임스텝(i)은 밀도산출을 위한 최소 단위시간(unit)을 나타낸다.
Cu(i)산출부(11)는 타임스텝(i)에 지점1을 통과하는 누적차량대수Cu(i)를 산출하고, Cd(i)산출부(13)는 타임스텝(i)에 지점2를 통과하는 누적차량대수Cd(i)를 산출한다. Cu(i)산출부(11)와 Cd(i)산출부(13)는 카메라 1, 2와 연결되어 입력되는 영상에 의하여 차량의 대수를 카운트할 수 있으며, 인덕턴스나 저항체를 도로에 매설하여 이들 값의 변화를 입력받아 차량의 대수를 카운트 하거나, 레이져를 비롯한 다양한 센서를 이용하여 차량의 통과횟수를 산출한다.
타임스텝(ⅰ)의 차량대수 산출부(15)는 Cu(i)산출부(11)와 Cd(i)산출부(13)로부터 Cu(i)와 Cd(i)값을 입력받아 다음의 수학식1에 의하여 타임스텝(i)에서 차량대수를 산출한다.
수학식 1
N(i) = N(i-1) + Cu (i) - Cd(i)
이때 밀도 검지구간의 길이를 L이라 하면 타임스텝(i)의 밀도 검지부(21)은 타임스텝(i)의 밀도K(i)를 다음의 수학식 2에 의하여 산출한다.
수학식 2
K(i) = N(i)/L
이상치 검출부(17)는 밀도K(i)가 다음의 수학식 3을 만족하지 않는 경우에는 센서오작동등에서 발생되는 이상치로 간주하여 밀도 값에서 제외한다.
수학식 3
Figure 112008067369104-PAT00001
이때
Figure 112008067369104-PAT00002
은=0이며, 교통혼잡 시에 밀도를
Figure 112008067369104-PAT00003
이라 할 때
Figure 112008067369104-PAT00004
이고,
Figure 112008067369104-PAT00005
값은 1.0으로 설정된다.
또한, 결측자료 보정부(19)는 검지기 오류 및 통신장애로 전송되지 않은 결측자료와 이상치 검출부에서 이상치로 판명되어 결측처리된 자료를 결측처리 알고리즘을 통해 보완 처리하여 자료의 완전성을 확보한다. 결측처리된 자료의 보완 방법은 연장되는 다른 밀도 검지 구간의 밀도를 차용하는 공간적 추세 활용법이 적용될 수 있으며, 이전 주기의 밀도를 그대로 차용할 수 있다. 또한, 평활부(23)는 시스템으로부터 수집되는 밀도자료가 짧은 주기동안 수집되므로, 자료의 일시적인 변동이 포함될 수 있고 이로 인해 교통자료의 불안정이 발생되는 것을 방지하기 위해 오류 및 결측 보정이 된 자료에 대해서 평활화시킨다. 평활부(23)는 시스템 자체 오류 혹은 자료의 일시적 변동을 완화함으로써 교통관리를 할 때 발생 가능한 오류 및 불안전 요소를 감소시킨다.
평활화 기법에는 다양한 알고리즘이 존재하나 다음의 수학식 4에 의하여 이루어지는 지수 평활화법이 적용된다.
수학식 4
Figure 112008067369104-PAT00006
Figure 112008067369104-PAT00007
타임스텝 i에서 평활화 값,
Figure 112008067369104-PAT00008
Calibration Paramete
또한, 기설정된 수의 타임스텝(i)은 하나의 가공주기(ⅱ)로 정하여 지며 가공주기(ⅱ) 밀도검지부(25)는 설정되는 타임스텝(i) 수들의 평균밀도를 산출한다. 가공주기별 밀도KK(j)는 다음의 수학식 5에 의하여 결정된다.
수학식 5
Figure 112008067369104-PAT00009
Figure 112008067369104-PAT00010
= 가공주기
Figure 112008067369104-PAT00011
에서의 밀도(대/km),
Figure 112008067369104-PAT00012
= 타임스텝으로 표현한 가공주기,
Figure 112008067369104-PAT00013
= ｊ번째 가공주기이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 타임스텝(i), 가공주기(ⅱ), Cu(i), Cd(i)가 초기화되는 초기화단계(S11)가 수행되고, 타임스텝(i)과 가공주기(ⅱ)를 증가시키면서(S12), (S13), 전체검지시간(T)에 대하여 타임스텝별 밀도 K(i)와 가 공주기별 밀도 KK(i)를 산출한다.
K(i)를 산출하기 위하여 먼저 Cu(i)산출부(11)와 Cd(i)산출부(13)에서 Cu (i) 와 Cd(i)를 산출하고, 차량대수 산출부(15)는 수학식1에 의하여 차량대수N(i)를 산출한 후(S14), (S15), 밀도 검지부(21)는 차량대수를 검지구간(L)로 나누어 밀도를 검지한다(S16).
타임세트(i)의 밀도가 검지되면 이상치를 제거하고, 결측자료를 보정하고, 밀도값을 평활화시킨다(S17), (18), (19).
기설정된 수(n)회만큼의 타임스텝의 밀도치가 산출되면 가공주기에 따른 밀도를 산출하고(S20), (S21), 정해진 총시간(T)에 이르면 밀도검지를 종료한다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 초기존재 대수를 산출하는 산출 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예의 전체적인 구성을 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 적용되는 밀도검지 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 밀도검지 시스템의 동작과정에 대한 순서도이다.

Claims (6)

  1. 도로상에 차량이 진입하는 지점1과 차량이 진출하는 지점2 사이의 구간(L)내에 존재하는 차량대수(N)의 밀도(N/L)를 검지하는 차량밀도 검지방법에 있어서:
    구간(L)내에 존재하는 차량의 대수를 검출하는 초기차량존재대수 검출단계;
    밀도검지 기본단위시간인 타임스텝(i)에서 지점1을 통과하는 차량의 누적 대수 Cu (i) 와 지점2를 통과하는 차량의 누적대수 Cd(i)를 산출하는 단계;
    타임스텝(i)에서 상기 구간(L)에 존재하는 차량대수N(i)를 다음의 수학식1에 의하여 산출하는 단계;
    타임스텝(i)에서 차량대수N(i)를 상기 구간(L)로 나누어 차량의 밀도K(i)를 검지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량밀도 검지방법.
    N(i) = N(i-1) + Cu (i) - Cd(i)
  2. 청구항 1에서, 초기차량존재대수 검출단계는 지점1을 통과하는 특정차량이 지점2를 통과하는 시간동안 지점1을 통과하여 구간에 진입된 차량수를 초기존재대수로 산출하는 것을 특징으로 하는 차량밀도 검지방법.
  3. 청구항 1에서, 상기 차량밀도K(i)를 검출한 후 상기 차량밀도K(i)가 다음의 수학식3을 만족하지 않는 경우에 이상치로 검출하여 제외하는 것을 특징으로 하는 차량밀도 검지방법.
    Figure 112008067369104-PAT00014
    이때
    Figure 112008067369104-PAT00015
    은=0이며, 교통혼잡 시에 밀도를
    Figure 112008067369104-PAT00016
    이라 할 때
    Figure 112008067369104-PAT00017
    이고,
    Figure 112008067369104-PAT00018
    값은 1.0으로 설정된다.
  4. 청구항3에서, 특정 타임스텝(i)의 차량밀도가 결측될 때, 연장되는 다른 밀도 검지 구간의 밀도를 차용하는 공간적 추세 활용법이나, 이전 타임스텝의 차량 밀도를 차용하는 것을 특징으로 하는 차량밀도 검지방법.
  5. 청구항 1에서, 기설정된 수의 타임셋트(i)를 하나의 가공주기로 설정하고, 가공주기별로 차량밀도를 다음의 수학식 산출하는 것을 특징으로 하는 차량밀도 검지방법.
    Figure 112008067369104-PAT00019
    Figure 112008067369104-PAT00020
    = 가공주기
    Figure 112008067369104-PAT00021
    에서의 밀도(대/km),
    Figure 112008067369104-PAT00022
    = 타임스텝으로 표현한 가공주기,
    Figure 112008067369104-PAT00023
    = ｊ번째 가공주기
  6. 도로상에 차량이 진입하는 지점1과 차량이 진출하는 지점2 사이의 구간(L)내에 존재하는 차량대수(N)의 밀도(N/L)를 검지하는 차량밀도 검지시스템에 있어서:
    지점1과 지점2를 통과하는 차량의 대수를 산출하는 산출수단;
    밀도검지 기본단위시간인 타임스텝(i)에서 상기 산출수단에 의하여 산출되는 지점1을 통과하는 차량의 누적 대수 Cu (i) 와 지점2를 통과하는 차량의 누적대수 Cd(i)를 입력받아 다음의 수학식 1에 의하여 상기 구간(L)에 존재하는 차량대수N(i)를 N(i) = N(i-1) + Cu (i) - Cd(i)의 수학식에 의하여 산출하는 타임스텝(i)의 차량대수 산출부;
    상기 차량대수 산출부에 의하여 산출되는 차량대수N(i)를 상기 구간(L)로 나누어 차량의 밀도를 검지하는 타임스텝(i)의 밀도 검지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량밀도 검지 시스템.
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