KR20160116686A - 레이저 센서와 저해상도 카메라를 이용한 fpga기반 다차선 과속 단속시스템 - Google Patents

레이저 센서와 저해상도 카메라를 이용한 fpga기반 다차선 과속 단속시스템 Download PDF

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Abstract

발명은 레이더 센서에 의해 전자기 펄스를 방출하고, 다차선 도로의 검지구역을 주행하는 모든 차량들의 반사된 펄스를 수신하여, 속도를 측정하고, 동시에 저해상도 카메라를 통해 영상을 촬영하며, 레이더로부터 제한속도를 위반한 속도가 검출될 경우, FPGA기반의 제어부가 촬영된 영상을 일정한 프레임 간격으로 비교하고, 차량들의 속도를 측정한 후, 차선을 추출하여, 제한속도를 위반한 과속차량을 단속하는 레이더 센서와 저해상도 카메라를 이용한 FPGA기반 다차선 과속 단속시스템에 관한 것이다.

Description

레이저 센서와 저해상도 카메라를 이용한 FPGA기반 다차선 과속 단속시스템 {Multi-lane over-speed enforcement system based on FPGA, using radar speed sensor and low resolution image camera}
본 발명은 레이더 센서와 저해상도 카메라를 이용한 FPGA기반 다차선 과속 단속시스템에 관한 것으로, 상세하게는 레이더 센서에 의해 전자기 펄스를 방출하고, 다차선 도로의 검지구역을 주행하는 모든 차량들의 반사된 펄스를 수신하여, 속도를 측정하고, 동시에 저해상도 카메라를 통해 영상을 촬영하며, 레이더로부터 제한속도를 위반한 속도가 검출될 경우, FPGA기반의 제어부가 촬영된 영상을 일정한 프레임 간격으로 비교하고, 차량들의 속도를 측정한 후, 차선을 추출하여, 제한속도를 위반한 과속차량을 단속하는 레이더 센서와 저해상도 카메라를 이용한 FPGA기반 다차선 과속 단속시스템에 관한 것이다.
과속에 의한 교통사고를 방지하기 위해 도로를 주행하는 차량에 대한 정보 및 속도를 측정하여, 과속차량을 단속하는 과속 단속시스템에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있으며, 국내의 과속단속 시스템에는 루프검지기 방식, 레이저 방식, 레이더 방식 등을 이용하여 과속차량의 단속 정보를 취득하고 있다.
루프검지기 방식을 이용할 경우 다차선을 단속하기 위해 차선별로 루프코일을 매설하기 때문에, 매설하는 기간 동안 차량의 소통에 방해가 되며, 비용이 가중된다. 또한, 매설로 인하여 유지보수가 용이하지 않다.
레이저 방식은 속도 및 거리측정에 신뢰성이 높지만 눈, 비, 안개, 먼지 등의 영향을 받고, 검지 폭이 좁아 차선별로 설치되어 사용되기 때문에 설치비용이 증가하고, 차선을 변경하는 차량의 속도를 검지하는데 어려움이 있다.
레이더 방식은 레이저 방식에 비해 검지 폭이 광범위하며, 차선을 변경하는 차량의 속도까지 검출할 수 있어 다차선 단속에 용이하지만, 어느 차선의 차량이 과속을 했는지 알 수 없는 문제점이 있다.
다차선 과속단속 시스템에 관한 선행기술로 KR101378498에 기술된 방법이 본 발명과 매우 유사하다. 이 방법의 특징은 파노라마식 비디오카메라와 레이더를 이용하는 점이다. 레이더에 의해 수신된 펄스를 기초로, 수백 미터 길이의 도로 구간에 있는 모든 차량에 대한 거리 및 속도를 계산하며, 파노라마식 비디오카메라에 의해 포착된 차량들의 이미지를 사용하여, 동일한 차량의 좌표 및 속도를 계산하며, 레이더와 파노라마식 비디오카메라에 의해 수신된 데이터들을 비교해 신뢰성 있는 속도 및 좌표의 계측 값을 얻는다.
하지만, 고화질의 파노라마식 비디오카메라와 고화질 데이터 처리 및 제어 처리 모듈로 인하여 장비의 단가가 상승하는 문제점이 있다.
[문헌 1] KR 101378498 [문헌 2] KR 101457137 [문헌 3] KR 100990404 [문헌 4] KR 100852683 [문헌 5] KR 101291301
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여, 신뢰성 있는 속도 측정과 설치 및 유지보수가 용이하며, 다차선을 감시 및 단속할 수 있는 저가형 과속 단속시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 저가형인 하나의 장비로 상기의 내용을 만족하는 레이더 센서와 저해상도 카메라를 이용한 FPGA기반 다차선 과속 단속장비를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결 수단은 신뢰성 있는 속도측정을 위한 레이더 센서(101), 영상 데이터를 제공할 저해상도 카메라(102), 레이더 센서(101)에 의해 측정된 속도 값과, 저해상도 카메라(102)로 촬영된 영상을 제어 및 데이터를 처리할 FPGA기반의 제어부(103)를 포함한다.
또한, 제어부(103)는 레이더 센서(101)로부터 차량들의 속도 측정값을 추출하는 레이더속도추출부(31), 저해상도 카메라(102)에 의해 촬영된 영상으로부터 속도측정 값을 추출하는 영상속도추출부(32) 및 차선을 인식하는 차선인식부(33)를 포함한다.
본 발명에 따른 다차선 과속 단속시스템은 레이더 센서를 이용하여, 다차선에 대한 속도측정이 가능하며, 저해상도 카메라로 촬영한 영상 데이터로부터 속도를 추출하고, 레이더 센서로부터 측정한 과속차량에 대한 속도 값과 비교한 후, 레이더 센서로부터 측정한 속도 값을 기준으로 하는 오차범위 내에 영상 데이터로부터 추출한 속도 값이 존재하지 않을 경우, 오류로 처리하고, 오차범위 내에 존재할 경우 과속으로 구분하며, 차선 구분을 할 수 없는 레이더의 단점을 영상 데이터에서 차선을 추출하여 인식함으로써, 어느 차선의 차량이 제한속도를 위반하였는지 다차선에 대한 신뢰성 있는 속도측정이 가능하다.
또한, 본 발명은 차선별로 장비를 설치하여 각각의 차선을 단속하는 것이 아닌, 하나의 장비만으로 모든 차선을 단속할 수 있으며, 이에 따른 유지보수가 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 FPGA기반으로 제어 및 데이터 처리를 하여, 장비의 가격을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 센서와 저해상도 카메라를 이용한 FPGA기반 다차선 과속 단속시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다차선 도로에서 모니터링하고 있는 다차선 과속 단속장치의 동작을 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저해상도 카메라로 촬영한 영상데이터로부터 속도측정 및 차선인식을 처리하는 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다차선 과속단속 장비는 레이더 센서(101), 저해상도 카메라(102), 제어부(103)를 포함한다.
레이더 센서(101)는 다차선 도로의 검지구역 내에 전자기 펄스를 방출하고, 검지구역을 주행하는 모든 차량들의 반사된 펄스를 수신하여, 속도를 측정한다(도 2 참조).
저해상도 카메라(102)는 레이더 센서에 의해 전자기 펄스를 방출 및 수신하는 동안, 동시에 영상을 촬영하여 영상데이터를 수집한다.
제어부(103)는 FPGA기반의 데이터 제어 및 처리모듈로 레이더 센서(101)로부터 수집한 차량들의 속도를 추출하는 레이더속도추출부(31), 저해상도 카메라(102)로부터 촬영된 영상데이터로부터 차량들의 속도를 추출하는 영상속도추출부(32), 차선을 추출하여 인식하는 차선인식부(33)를 포함한다.
제어부(103)는 레이더 센서(101)로부터 수집한 차량들의 속도를 레이더속도추출부(31)를 통해 제한속도와 비교하며, 제한속도를 위반한 속도 값이 측정되면, 도 3에 도시된 바와 같이 저해상도 카메라(102)로 촬영된 영상데이터를 영상속도추출부(32)를 통해 미리 정해진 특정 영역(32a,32b,32c)들의 픽셀을 일정한 프레임 간격으로 비교하여 차량들의 위치를 파악하고, 해당 프레임의 시간을 계산하여, 영상데이터에 대한 차량들의 속도를 추출하고, 추출된 속도 값들을 비교하여 과속차량의 속도를 추출하며, 차선인식부(33)는 영상속도추출부(32)를 통해 미리 정해진 특정 영역(32a,32b,32c)들의 가로픽셀(33a,33b,33c)의 길이를 기준으로 차선을 인식하고, 레이더속도추출부(31)와 영상속도추출부(32)에서 추출한 속도를 비교하여, 오차범위 내에 존재 존재할 경우, 과속차량으로 처리하게 된다.
10:다차선 과속 단속장비 10a:감지영역
20,30:감지영역 내에 주행차량
31:레이더속도추출부 32:영상속도추출부
33:차선인식부 101:레이더 센서
102:저해상도 카메라 103:제어부

Claims (2)

  1. 레이더 센서와 저해상도 카메라를 이용한 FPGA기반 다차선 과속 단속시스템으로서,
    다차선의 검지영역을 갖는 레이더 센서(101)와;
    실시간 영상을 촬영하는 저해상도 카메라(102)와;
    상기 레이더 센서(101)에 의해 수집된 속도 정보를 추출하는 레이더속도추출부(31), 저해상도 카메라(102)에 의해 촬영된 영상데이터로부터 속도 정보를 추출하는 영상속도추출부(32) 및 차선을 추출하여 인식하는 차선인식부(33)를 포함하는 FPGA기반의 제어부(103)를 포함한 다차선 과속 단속장비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    저해상도 카메라(102)로 촬영된 영상데이터를 영상속도추출부(32)를 통해 미리 정해진 특정 영역(32a,32b,32c)들의 픽셀을 일정한 프레임 간격으로 비교하여, 차량들의 위치 파악 및 프레임의 시간을 계산하여 차량들의 속도를 추출하며, 특정 영역(32a,32b,32c)들의 가로픽셀(33a,33b,33c)의 길이를 기준으로 차선을 추출하고 인식하는 차선인식부(33)를 포함하는 FPGA기반의 제어 및 처리 모듈.
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