KR20150032437A - 영상 인식 기술을 이용한 교통 신호 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 교통 신호 제어 시스템은 교차로에 설치된 촬영 장비로부터 영상신호를 입력받고, 상기 영상신호로부터 차량을 인식하고, 영상인식 기술을 이용하여 차량 전면부의 방향지시등 점등 여부를 확인하고, 상기 방향지시등 점등 여부에 대한 정보를 전송하는 차량 영상 검지부 및 상기 차량 영상 검지부로부터 차량 전면부의 방향지시등 점등 여부에 대한 정보를 수신하고, 이에 따라 교차로에 설치된 신호등의 구동을 제어하는 중앙 제어 서버를 포함한다. 본 발명에 의하면 영상인식기술을 이용하여 차량 전면부의 방향지시등을 인식하고, 이에 따라 신호등을 제어함으로써, 교통 지체를 방지하고, 교통 혼잡을 방지하여 이에 따른 경제적 손실을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

영상 인식 기술을 이용한 교통 신호 제어 시스템 {System for controlling traffic signal using vision recognition technology}

본 발명은 교통 효율화를 위한 ITS(Intelligent Transport Systems) 기술에서 영상인식기술을 통해 교차로의 신호제어 기술에 있어 방향별 교통량에 대해 최적의 신호를 제공하는 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현재 도로상부에 매설된 루프검지기를 통해 직진 혼용 회전 차로의 개별 차량의 진행방향을 인식하기 어려운 한계점을 극복하고자 차량의 좌회전 및 우회전 방향지시등 인식을 통한 진보된 첨단 교통신호 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

대부분 교차로에서 교통량의 약 70%가 직진 교통량임에도 좌회전 신호를 고정식으로 설치하고 운영하는 것은 소통 및 연동 시스템 구축 등의 효율성을 감소시킬 수 있으며, 특정 도시에서는 간선도로와 소로가 연결되는 교차로가 많이 있어, 이들 교차로에서 좌회전 신호가 필요치 않음에도, 좌회전 신호를 고정으로 표출하여 교통체증과 신호위반의 문제를 야기시킨다. 따라서, 좌회전 차량이 없거나 적은 교차로에서 좌회전 신호를 생략하거나 또는 최소화하는 시스템을 도입하여 교통체증과 신호 위반을 감소시키고 있다.

현재 교차로에 첨단교통체계 운영을 위해 교통정보 수집을 위한 첨단장비가 설치 및 운영 중이다. 그 대표적인 예로 VDS(Vehicle Detection System), AVI(Automatic Vehicle Identification), CCTV(Close-circuit Television)이 있다.

VDS는 그 형태에 따라 매설형과 비매설형으로 구분되며, 매설형에는 루프식과 자기식, 비매설형에는 영상식, 초단파식, 적외선식 및 초음파식이 있다.

AVI는 현재 구간정보 산출을 위해 약 2-3 Km 간격으로 장비를 설치하고 그 장비를 통행하는 차량의 번호판 정보를 수집, 비교하여 구간교통정보를 산출 및 제공할 수 있는 장치이다.

CCTV는 현재 교통상황을 감시하는 용도로 사용될 뿐 직접적으로 교통량, 점유율, 속도 등의 정보를 수집하지는 않는다.

고속도로, 일반국도 및 지자체도로의 ITS 운영현황은 표 1과 같으며, 일반국도와 지자체도로는 지속적으로 ITS 장비 구축비율이 증가하고 있다.

[표 1]

그리고, VDS, AVI의 구체적인 설치 현황을 국도 위주로 살펴보면 [표 2]와 같다.

[표 2]

현재 운영되는 좌회전 감응신호는 도로상부에 매설된 루프검지기를 통해 좌회전 차선에 좌회전 차량의 유무를 판단하여 좌회전 신호 표출 여부를 결정한다. 루프검지기는 검지율 및 정보 신뢰성이 우수하고, 설치비용이 저렴한 반면, 포장상태의 변형에 따른 검지성능 저하와 유지관리 시 차량의 통제가 필요하다는 단점이 있다.

또한 기존의 영상 검지기 또는 루프검지기를 통한 좌회전 감응신호는 회전 전용차로에 차량의 유무를 판단하여 신호를 부여하는 시스템이므로, 직진 및 좌회전 또는 직진 및 우회전 혼용차로에서 개별차량의 진행방향을 검지하는 것에 대한 기술로는 적합하지 않다.

이는 혼용차로에서 직진이 아닌 회전차량이 선행하여 신호 대기할 경우, 후행 차량에게 지체를 야기할 수 있고, 이러한 지체는 뒤로 전달되어 교차로의 총 지체가 증가하게 된다. 이러한 교통지체는 경제적으로도 낭비가 발생하고, 환경이 오염되며, 특히 해외 석유 의존도가 높은 우리나라에서 연료소모량이 많이 발생한다는 문제점을 야기시킨다.

한국교통연구원에 따르면, 교통지체로 인한 경제적 손실을 계산한 결과, 2000년 한 해 동안 전국의 고속도로 등 지역 간 간선도로와 7대 대도시에서 발생한 교통혼잡비용이 총 19조 4482억 원에 이르렀고, 이는 국내 총생산의 3.7%에 해당하는 큰 금액이다.

대한민국 공개특허 10-2011-0019539

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, VDS과 AVI의 영상인식기술을 이용하여 차량 전면부의 방향지시등을 인식하여 개별차량의 진행방향을 수집한 후, 신호제어 시스템과의 통신을 통해 최적화된 방향별 개별 감응신호를 제어하는 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교통 신호 제어 시스템은 교차로에 설치된 촬영 장비로부터 영상신호를 입력받고, 상기 영상신호로부터 차량을 인식하고, 영상인식 기술을 이용하여 차량 전면부의 방향지시등 점등 여부를 확인하고, 상기 방향지시등 점등 여부에 대한 정보를 전송하는 차량 영상 검지부 및 상기 차량 영상 검지부로부터 차량 전면부의 방향지시등 점등 여부에 대한 정보를 수신하고, 이에 따라 교차로에 설치된 신호등의 구동을 제어하는 중앙 제어 서버를 포함한다.

상기 차량 영상 검지부는 HSI(Hue, Saturation, Intensity) 모델을 이용하여 영상인식 기술을 수행할 수 있다.

상기 차량 영상 검지부는 상기 영상신호로부터 차량을 인식하고, 상기 영상신호를 HSI 모델계로 변환하고, 상기 영상신호에서 관심 영역을 설정하고, HSI의 각 성분의 임계값(threshold value)을 설정하여 차량 전면부의 방향지시등을 인식할 수 있다.

상기 교통 신호 제어 시스템은 도로에 매설되어 차량의 진입을 감지하는 루프 감지기를 더 포함하고, 상기 루프 감지기에서 차량의 진입을 감지한 경우에 한하여 상기 차량 영상 검지부가 구동될 수 있다.

상기 중앙 제어 서버는 차량 전면부의 방향지시등이 점등된 것으로 확인되면, 상기 방향지시등의 방향에 따른 회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어할 수 있다.

상기 중앙 제어 서버는 차량 전면부의 방향지시등이 점등된 것으로 확인되면, 현재 교통신호 운영체계가 신호 변경이 가능한 감응신호 체계인지 또는 신호 변경이 불가능한 고정신호 체계인지를 확인하고, 감응신호 체계이면 상기 방향지시등의 방향에 따른 회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어할 수 있다.

상기 중앙 제어 서버는 차량 전면부의 좌측 방향지시등이 점등된 것으로 확인되면, 좌회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어할 수 있다.

상기 중앙 제어 서버는 상기 좌회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어할 때, 상기 루프 감지기로부터 차량 진입을 감지하는 신호가 없으면, 상기 좌회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어하는 것을 중단할 수 있다.

본 발명에 의하면 영상인식기술을 이용하여 차량 전면부의 방향지시등을 인식하고, 이에 따라 신호등을 제어함으로써, 교통 지체를 방지하고, 교통 혼잡을 방지하여 이에 따른 경제적 손실을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 별도의 장비 설치 없이 기존에 설치된 VDS와 AVI 장비를 이용하여 신호제어 기술을 활용할 수 있기 때문에 좌회전 감응신호를 위해 별도로 루프를 매설하는 시간 및 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 교차로에서 직진 및 좌회전 혼용 차선의 대기 차량을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HSI 기술을 이용하여 차량 전면부의 방향지시등을 검출하는 과정을 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 교차로에서 직진 및 좌회전 혼용 차선의 대기 차량을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 교차로에서 직진 및 좌회전 혼용 차선에 차량(10)이 대기하고 있는 모습이 도시되어 있다.

본 발명에서는 이러한 교차로에서 직진 및 좌회전 혼용 차선에 대기하고 있는 차량(10)을 인식하고, 차량(10) 전면부의 방향지시등의 점등 여부를 확인하여, 이에 따라 좌회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어하는 기술이다. 즉, 좌회전 신호 주기가 주어지지 않은 차량(10)에게 신호등을 통해 좌회전 신호를 제공하는 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 신호 제어 시스템을 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 교통 신호 제어 시스템은 차량 영상 검지부(100), 중앙 제어 서버(200) 및 루프 감지기(미도시)를 포함한다.

차량 영상 검지부(100)는 교차로에 설치된 촬영 장비로부터 영상신호를 입력받고, 영상신호로부터 차량을 인식하고, 영상인식 기술을 이용하여 차량 전면부의 방향지시등 점등 여부를 확인하고, 방향지시등 점등 여부에 대한 정보를 중앙 제어 서버(200)에 전송하는 역할을 한다.

중앙 제어 서버(200)는 차량 영상 검지부(100)로부터 차량 전면부의 방향지시등 점등 여부에 대한 정보를 수신하고, 이에 따라 교차로에 설치된 신호등(300)의 구동을 제어한다.

루프 감지기는 도로에 매설되어 차량의 진입을 감지하는 역할을 한다.

본 발명에서 루프 감지기에서 차량의 진입을 감지한 경우에 한하여 차량 영상 검지부(100)가 구동되도록 구현될 수 있다. 항상 카메라와 같은 차량 영상 검지부(100)를 동작시키면 전력손실이 많이 발생할 수 있으므로, 루프 감지기에 진입하는 차량이 있는 경우에 한하여 차량 영상 검지부(100)를 동작시키도록 하는 것이다. 또한, 루푸 감지기를 이용하여 차량의 진입 여부를 판단하면, 정확ㄱ도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 영상 처리를 위한 관심 영역 설정이 용이해진다.

영상인식을 위한 색상 체계 중 대표적인 것들에는 RGB, CMY, HSI 컬러모델들이 있다. RGB 컬러 모델은 Red, Green, Blue의 세 가지 색상 값을 이용하며, CMY 컬러 모델은 Cyan(청록색), Magenta(자홍색), Yellow(노랑색)을 이용한다.

HSI 컬러 모델은 기본 색상들의 가감산 체계가 아닌 Hue(색상), Saturation(채도), Intensity(명도)의 조절을 통하여 표현하는 모델이다. 이들 중 영상 인식 분야에서는 외부 조명의 영향을 덜 받는 HSI 모델을 이용하여 색상 검출을 하는 것이 유리하다.

본 발명에서는 차량의 방향지시등을 인식하기 위해 HSI 모델을 이용하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에서 차량 영상 검지부(100)는 HSI(Hue, Saturation, Intensity) 모델을 이용하여 영상인식 기술을 수행할 수 있다.

차량 영상 검지부(100)에서 영상인식 기술을 이용하여 차량 전면부의 방향지시등을 인식하는 과정에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

차량 영상 검지부(100)는 영상신호로부터 차량을 인식하고, 영상신호를 HSI 모델계로 변환하고, 영상신호에서 관심 영역을 설정하고, HSI의 각 성분의 임계값(threshold value)을 설정하여 차량 전면부의 방향지시등을 인식할 수 있다.

도 3에서는 차량의 HSI 모델계로 변환 후 방향지시등을 인식한 이진화 이미지를 보여주고 있다.

도 3에서 (a)는 방향지시등이 점등되지 않은 상태이고, (b)는 좌측 방향지시등이 점등된 상태이고, (c)는 우측 방향지시등이 점등된 상태를 이식한 도면이다.

중앙 제어 서버(200)는 차량 전면부의 방향지시등이 점등된 것으로 확인되면, 방향지시등의 방향에 따른 회전 신호가 부여되도록 신호등(300)을 제어할 수 있다.

중앙 제어 서버(200)는 차량 전면부의 방향지시등이 점등된 것으로 확인되면, 현재 교통신호 운영체계가 신호 변경이 가능한 감응신호 체계인지 또는 신호 변경이 불가능한 고정신호 체계인지를 확인하고, 감응신호 체계이면 방향지시등의 방향에 따른 회전 신호가 부여되도록 신호등(300)을 제어할 수 있다.

중앙 제어 서버(200)는 좌회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어할 때, 루프 감지기로부터 차량 진입을 감지하는 신호가 없으면, 좌회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어하는 것을 중단할 수 있다.

중앙 제어 서버(200)는 차량 전면부의 좌측 방향지시등이 점등된 것으로 확인되면, 좌회전 신호가 부여되도록 신호등(300)을 제어할 수 있다.

마찬가지로, 우회전의 경우도 좌회전의 경우와 마찬가지로 신호등(300)을 제어할 수 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

10 차량
100 차량 영상 검지부
200 중앙 제어 서버
300 신호등

Claims (8)

1. 교차로에 설치된 촬영 장비로부터 영상신호를 입력받고, 상기 영상신호로부터 차량을 인식하고, 영상인식 기술을 이용하여 차량 전면부의 방향지시등 점등 여부를 확인하고, 상기 방향지시등 점등 여부에 대한 정보를 전송하는 차량 영상 검지부; 및
   상기 차량 영상 검지부로부터 차량 전면부의 방향지시등 점등 여부에 대한 정보를 수신하고, 이에 따라 교차로에 설치된 신호등의 구동을 제어하는 중앙 제어 서버를 포함하는 교통 신호 제어 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 차량 영상 검지부는 HSI(Hue, Saturation, Intensity) 모델을 이용하여 영상인식 기술을 수행하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 차량 영상 검지부는 상기 영상신호로부터 차량을 인식하고, 상기 영상신호를 HSI 모델계로 변환하고, 상기 영상신호에서 관심 영역을 설정하고, HSI의 각 성분의 임계값(threshold value)을 설정하여 차량 전면부의 방향지시등을 인식하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 교통 신호 제어 시스템은,
   도로에 매설되어 차량의 진입을 감지하는 루프 감지기를 더 포함하고,
   상기 루프 감지기에서 차량의 진입을 감지한 경우에 한하여 상기 차량 영상 검지부가 구동되는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 시스템.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 중앙 제어 서버는 차량 전면부의 방향지시등이 점등된 것으로 확인되면, 상기 방향지시등의 방향에 따른 회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 시스템.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 중앙 제어 서버는 차량 전면부의 방향지시등이 점등된 것으로 확인되면, 현재 교통신호 운영체계가 신호 변경이 가능한 감응신호 체계인지 또는 신호 변경이 불가능한 고정신호 체계인지를 확인하고, 감응신호 체계이면 상기 방향지시등의 방향에 따른 회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 시스템.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 중앙 제어 서버는 차량 전면부의 좌측 방향지시등이 점등된 것으로 확인되면, 좌회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 시스템.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 중앙 제어 서버는 상기 좌회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어할 때,
   상기 루프 감지기로부터 차량 진입을 감지하는 신호가 없으면, 상기 좌회전 신호가 부여되도록 신호등을 제어하는 것을 중단하는 것을 특징으로 하는 교통 신호 제어 시스템.
   

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