KR20180011415A - 표지판 특성에 기초한 철도 차량의 안전 운행 보조 장치 - Google Patents

표지판 특성에 기초한 철도 차량의 안전 운행 보조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도 차량의 안전 운행 보조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 철도 차량의 이동 경로 중 촬영한 전방 이미지를 표지판의 색상 또는 형태로 필터링함으로써 전방 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 정확하게 빠르게 판단할 수 있으며, 표지판의 색상 특성, 형태 특성 및 크기 특성에 따라 표지판을 인식함으로써 빠르게 이동하는 철도 차량에서 빠르고 정확하게 표지판을 인식할 수 있으며 나쁜 날씨 환경 그리고 어두운 환경에서도 정확하게 표지판을 인식할 수 있는 철도 차량의 안전 운행 보조 장치에 관한 것이다.

Description

표지판 특성에 기초한 철도 차량의 안전 운행 보조 장치{Apparatus for assisting safty drive of train based on features of signal}
본 발명은 철도 차량의 안전 운행 보조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 철도 차량의 이동 경로 중 촬영한 전방 이미지를 표지판의 색상 또는 형태로 필터링함으로써 전방 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 정확하고 빠르게 판단할 수 있으며, 표지판의 색상 특성, 형태 특성 및 크기 특성에 따라 표지판을 인식함으로써 빠르게 이동하는 철도 차량에서 빠르고 정확하게 표지판을 인식할 수 있으며 나쁜 날씨 환경 그리고 어두운 환경에서도 정확하게 표지판을 인식할 수 있는 철도 차량의 안전 운행 보조 장치에 관한 것이다.
철도 차량은 일반 차량에 비하여 많은 승객을 운송시킬 수 있으며, 동시에 많은 화물을 실어 날을 수 있기 때문에, 교통 및 물류에 있어서 매우 중요한 운송수단이다. 더욱이 최근에는 물류량이 많아지고 고속열차가 등장함에 따라서 철도 차량의 이용이 점차 증가하고 있는 추세이다.
이러한 철도 차량은 전방의 동력 차량에 다수의 차량을 연결하여 레일 위를 고속으로 운행하도록 되어 있기 때문에, 사고 발생시 많은 인명 피해와 물적 피해를 볼 수 있다. 따라서 철도 차량의 운행에 있어 안전예방이 무엇보다도 중요하며, 철도 차량을 안전하게 운행하기 위한 다양한 연구가 개발되고 있다.
종래 철도 차량을 안전하게 운행하기 위한 방법으로, 중앙통제센터에서 모든 철도 차량의 운행 정보를 수집하여 각 철도 차량의 기관사에게 안전 운행 정보를 제공하거나, 공사 구간 또는 작업 구간에 대한 정보를 실시간으로 수집하여 각 철도 차량의 기관사에게 이에 대한 정보를 제공함으로써 안전하게 기관사가 철도 차량을 운행하도록 도와준다.
종래 철도 차량을 안전하게 운행하기 위한 방법은 보조적인 것이고 철도 차량의 안전한 운행은 기관사에 의존하게 되는데, 기관사는 기관사의 경험과 철로에 배치되어 있는 표지판에 기초하여 철도 차량을 운행한다. 그러나 철도 차량이 운행되는 레일은 수십에서 수천 km의 거리로 전국적으로, 또는 국가 간 및 대륙 간에 연결되어 있기 때문에, 기관사는 장시간 동안 철도 차량을 운행하면서 지속적으로 집중력을 유지하면서 전방을 주시하여 운전하는 것이 쉽지 않다. 따라서 철도 차량의 운행 중 철도 차량의 진행 방향에 위치하는 표지판을 자동으로 인식하고 인식한 표지판에 매핑된 운행 규정을 기관사에 알려줌으로써 기관사가 안전하게 철도 차량을 운행하도록 도와주는 기술이 요구된다.
최근에는 고속 철도가 개발되어 먼 거리를 빠르게 이송하게 되었는데, 고속으로 이동하는 철도 차량에서 이동 경로 상에 배치되어 있는 표지판을 정확하게 인식하기란 곤란하며, 더욱이 안개가 있는 흐린 날씨나 또는 어두운 시간대에서는 먼 거리에 위치하는 표지판을 빠른 속도로 이동하는 철도 차량에서 정확하게 인식하기란 곤란하다는 문제점을 가진다.
본원발명의 선행기술문헌으로 한국공개특허 제10-2004-0023786호가 있다.
본 발명은 위에서 언급한 종래 철도 차량에서 표지판을 인식하는 방법이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 철도 차량의 이동 경로 중 촬영한 전방 이미지를 표지판의 색상 또는 형태로 필터링하여 전방 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 정확하고 빠르게 판단할 수 있으며, 목표 전방 이미지의 표지판에 해당하는 알림 정보를 기관사에 제공할 수 있는 철도 차량의 운행 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 철도 차량의 이동 경로상에 배치되는 표지판은 통상적으로 일정 크기 면적 범위로 제작된다는 특성에 기인하여 전방 이미지를 표지판의 크기 면적으로 필터링하여 전방 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 정확하고 빠르게 판단할 수 있는 철도 차량의 운행 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 따른 목적은 철도 차량이 이동하면서 촬영한 전방 이미지에서 표지판의 면적 크기 변화와 철도 차량의 이동 거리에 기초하여 계산한 표지판의 면적 크기로 전방 이미지에서 실제 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 정확하게 판단할 수 있는 철도 차량의 운행 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 철도 차량의 운행 장치는 철도 차량에 배치되어 상기 철도 차량이 운행되는 방향에 위치하는 전방 이미지를 촬영하는 촬영부와, 촬영한 전방 이미지에서 표지판에 해당하는 색상과 형태로 전방 이미지를 필터링하여 전방 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 검색하고 목표 전방 이미지에서 추출한 표지판 패턴과 기준 표지판 패턴을 비교하여 표지판을 인식하는 표지판 인식부와, 인식한 표지판에 해당하는 알림 신호를 생성하여 철도 차량의 운행자에 알림 정보를 제공하는 알림 정보 제공부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 표지판 인식부는 전방 인식 이미지에서 에지 검출하여 표지판 형태에 해당하는 표지판 형태를 필터링하며 전방 인식 이미지에서 표지판 형태가 존재하는 후보 전방 이미지를 검색하는 형태 필터링부와, 후보 인식 이미지에서 표지판 형태를 표지판에 해당하는 색상으로 필터링하여 후보 인식 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 검색하는 색상 필터링부와, 기준 표지판 패턴을 저장하고 있는 표지판 데이터베이스에서 추출한 표지판과 일치하는 기준 표지판 패턴을 판단하여 목표 전방 이미지의 표지판을 인식하는 인식부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 표지판 인식부는 후보 전방 이미지에서 표지판 형태를 면적 크기로 필터링하여 전방 인식 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 검색하는 크기 필터링부를 더 포함하며, 목표 전방 이미지는 색상 필터핑부 또는 크기 필터링부를 통해 검색되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 크기 필터링부는 제1 시각에 검색한 후보 전방 이미지에서 표지판 형태의 제1 면적 크기를 계산하는 제1 크기 계산부와, 제2 시각에 검색한 후보 전방 이미지에서 표지판 형태의 제2 면적 크기를 계산하는 제2 크기 계산부와, 제1 시각과 제2 시각 사이의 철도 차량의 이동 거리를 계산하는 이동 거리 계산부와, 이동 거리에 따른 제1 면적 크기와 제2 면적 크기의 증가 차이값에 기초하여 표지판 형태의 실제 면적 크기를 계산하는 면적 크기 계산부와, 후보 전방 이미지에서 표지판 형태의 실제 면적 크기와 임계 면적 크기 범위를 비교하여 임계 면적 크기 범위에 속하는 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 필터링하는 필터링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도 차량의 운행 장치는 아래와 같은 다양한 효과를 가진다.
첫째, 본 발명에 따른 철도 차량의 운행 장치는 철도 차량의 이동 경로 중 촬영한 전방 이미지를 표지판의 색상 또는 형태로 필터링함으로써, 전방 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 정확하고 빠르게 판단할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 철도 차량의 운행 장치는 철도 차량의 표지판은 통상적으로 일정 크기 면적 범위로 제작된다는 특성에 기인하여 전방 이미지를 표지판의 크기 면적으로 필터링함으로써, 전방 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 정확하고 빠르게 판단할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 철도 차량의 운행 장치는 표지판의 색상 특성, 형태 특성 및 크기 특성에 따라 표지판을 인식함으로써, 빠르게 이동하는 철도 차량에서 빠르고 정확하게 표지판을 인식할 수 있으며 나쁜 날씨 환경 그리고 어두운 환경에서도 정확하게 표지판을 인식할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 철도 차량 운행 시스템을 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 철도 차량의 안전 운행 보조 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 표지판 인식부의 일 예를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 크기 필터링부(145)의 일 예를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명에서 철도 차량의 이동에 따른 표지판의 면적 크기 변화의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 철도 차량의 운행 장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 철도 차량 운행 시스템을 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 1을 참고로 살펴보면, 철도 차량(10)에는 통신 수단이 구비되어 철도 차량(10)의 기관사는 네트워크(30)를 통해 중앙통제센터(50)와 통신을 수행하는데, 철도 차량(10)의 운행 정보는 네트워크(30)를 통해 중앙통제센터(50)의 서버로 송신되며 중앙통제센터(50)는 철도 차량(10)으로부터 수신한 운행 정보에 기초하여 철도 차량(10)의 기관사에 운행 제어 정보를 제공한다.
바람직하게, 철도 차량(10)의 운행 정보는 철도 차량(10)의 위치 정보, 속도 정보일 수 있으며, 운행 제어 정보는 속도 제어 정보, 철도 차량의 주변에서 발생한 이벤트를 알리기 위한 알림 정보인 것을 특징으로 한다.
철도 차량(10)에는 철도 차량의 안전 운행 보조 장치가 배치되어 있는데, 철도 차량의 안전 운행 보조 장치는 철도 차량(10)의 운행 중 운행 방향에 위치하는 전방 인식 이미지를 촬영하고, 촬영한 전방 인식 이미지에서 표지판을 인식한다. 그리고 인식한 표지판에 매핑된 운행 규정의 알림 정보를 철도 차량의 기관사에게 제공하여 철도 차량(10)이 운행 규정에 따라 안전하게 운행되도록 도와준다.
도 2는 본 발명에 따른 철도 차량의 안전 운행 보조 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 2를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 촬영부(110)는 철도 차량에 배치되어 있으며 철도 차량의 운행 방향에 위치하는 전방 이미지를 촬영한다. 촬영부(110)는 전방 저장 이미지를 촬영하고 촬영한 전방 저장 이미지를 저장하는데 사용하는 제1 촬영부(111)와 전방 인식 이미지를 촬영하고 촬영한 전방 인식 이미지에서 표지판을 인식하는데 사용하는 제2 촬영부(113)로 구분되어 구성되어 있다.
저장 관리부(120)는 제1 촬영부(111)에서 촬영한 전방 저장 이미지를 제1 저장부(131)에 저장 관리하는데, 바람직하게 저장 관리부(120)는 촬영한 전방 저장 이미지를 필터링하고 압축하여 제1 저장부(131)에 저장 관리한다. 바람직하게, 저장 관리부(120)는 전방 저장 이미지를 촬영한 시각 또는 촬영한 위치 정보에 따라 제1 저장부(131)에 저장 관리할 수 있다.
한편, 표지판 인식부(140)는 제2 촬영부(113)에서 촬영한 전방 인식 이미지 중 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 검색하며, 목표 전방 이미지에서 추출한 표지판과 기준 표지판 패턴을 비교하여 표지판을 인식한다.
바람직하게, 표지판 인식부(140)는 먼저 전방 인식 이미지 중 표지판의 형태 특성, 색상 특성 또는 크기 특성에 기초하여 전방 인식 이미지 중 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 검색한다.
예를 들어, 표지판 형태는 테두리가 원형, 정사각형, 정삼각형의 형상을 가지는데, 표지판 인식부(140)는 표지판을 인식하는데 소요되는 연산량을 줄이기 위하여 먼저 전방 인식 이미지 중 표지판 형태가 존재하는 전방 인식 이미지를 목표 전방 이미지로 검색한다.
예를 들어, 표지판 색상은 통상 노란색, 빨간색, 파란색, 횐색으로 도시되어 있으며, 그 내부는 검은색의 글씨 또는 그림이 도시되어 있는데, 표지판 인식부(140)는 표지판을 인식하는데 소요되는 연산량을 줄이기 위하여 먼저 전방 인식 이미지 중 표지판 색상을 가지는 전방 인식 이미지를 목표 전방 이미지로 검색한다.
예를 들어, 표지판 크기는 일정한 범위의 면적 크기를 가지는데, 표지판 인식부(140)는 표지판을 인식하는데 소요되는 연산량을 줄이기 위하여 먼저 전방 인식 이미지 중 표지판 면적 크기 범위의 표지판이 존재하는 전방 인식 이미지를 목표 전방 이미지로 검색한다.
표지판 인식부(140)는 제2 촬영부(113)에서 촬영한 전방 인식 이미지를 제2 저장부(133)에 저장 관리한다. 바람직하게, 제2 저장부(133)의 저장 용량은 제1 저장부(131)의 저장 용량보다 작은데, 표지판 인식부(140)는 제2 촬영부(113)에서 촬영된 전방 인식 이미지를 순차적으로 제2 저장부(133)에 저장하며 제2 저장부(133)에 저장된 전방 저장 이미지를 오래 저장된 순서로 순차적으로 삭제 제어한다. 이와 같이, 전방 저장 이미지와 전방 인식 이미지를 구분하여 저장하며 제2 저장부(133)에 저장된 전방 저장 이미지를 저장된 순서로 순차적으로 삭제 제어함으로써, 전방 이미지를 저장하는데 사용되는 저장 공간을 줄일 수 있다.
알림 정보 제공부(150)는 인식한 표지판에 매핑된 운행 규정을 운행 규정 데이터베이스(160)에서 검색하고, 검색한 운행 규정의 알림 정보를 철도 차량의 기관사에 제공한다. 여기서 운행 규정은 표지판에 매핑된 철도 차량의 운행 속도, 인식한 표지판에 매핑된 안내 방송이며, 알림 정보는 운행 규정에 매핑되어 기관사에 운행 규정에 따라 운행하도록 알려주는 정보를 의미한다.
예를 들어, 인식한 표지판이 최고 속도를 나타내는 표지판인 경우, 인식한 표지판에 매핑된 운행 규정, 즉 운행 속도로 철도 차량의 속도를 제어하라는 알림 정보를 기관사에 제공한다. 예를 들어, 인식한 표지판이 경사 또는 흔들림에 유의하라는 내용의 표지판인 경우, 인식한 표지판에 매핑된 운행 규정, 즉 승객들로 하여금 흔들림 또는 기울어짐에 유의하도록 알리는 안내 방송을 방송하라는 것이면 안내 방송을 방송하라는 알림 정보를 기관사에 제공한다. 바람직하게, 알림 정보는 오디오의 소리 또는 디스플레이 영상을 통해 기관사에 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 표지판 인식부의 일 예를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 3을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 표지판 인식부(140)는 표지판의 형태 특성에 따라 전방 인식 이미지 중 목표 전방 이미지를 검색하는 형태 필터링부(141)와 표지판의 색상 특성에 따라 전방 인식 이미지 중 목표 전방 이미지를 검색하는 색상 필터링부(143)와 표지판의 형태 특성에 따라 전방 인식 이미지 중 목표 전방 이미지를 검색하는 크기 필터링부(145)을 구비한다.
먼저, 형태 필터링부(141)는 제2 카메라부를 통해 촬영한 전방 인식 이미지를 수신하는 경우, 전방 인식 이미지 중 원형, 정사각형, 정삼각형의 형상을 가지는 물체를 식별하며, 원형, 정사각형, 정삼각형의 형상을 가지는 물체가 존재하는 전방 인식 이미지를 후보 전방 이미지로 필터링한다. 형태 필터링부(141)는 원형, 정사각형, 정삼각형의 형상을 가지는 물체를 필터링하기 위하여 에지 검출 방식이 사용될 수 있는데, 에지 검출 방식의 일 예로 Canny 연산은 1986년 J. Canny에 의해서 기존 Edge 검출 방법을 개선하기 위해 개발되었다. Canny Edge 는 기존의 Edge 검출방법에 비하여 상당히 우수한 성능을 나타내며, Edge 검출에 많이 사용된다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다양한 종류의 에지 검출 방식이 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
한편, 색상 필터링부(143)는 표지판 형태를 가지는 후보 전방 이미지에서 표지판 형태의 색상과 표지판 색상 특성에 기초하여 후보 전방 이미지 중 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 필터링한다. 색상 필터링부(143)는 표지판 형태가 노란색, 빨간색, 파란색, 횐색 중 어느 하나의 색으로 외부 테두리가 도시되어 있으며, 그 내부는 검은색의 글씨 또는 그림가 도시되어 있는지 판단하여 후보 전방 이미지 중 목표 전방 이미지를 필터링한다. 바람직하게, 환경 변화에 따라 밝기값은 차이가 있으므로, 이미지에서 밝기값은 무시하고 색상 정보만을 이용하여 표지판 형태의 색상 특성을 판단할 수 있다. 표지판 형태의 색상 특성을 판단하기 위하여 HSV 색상 모델이 사용될 수 있는데, HSV(Hue Saturation Value) 색 공간에서는 비슷한 색을 갖는 관심 물체의 hue와 saturation 값에 대한 변화가 작다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다양한 색상 판단 방식이 사용될 수 있으며 이는 본 발명의 범위에 속한다.
또한, 크기 필터링부(145)는 표지판 형태와 표지판 색상을 가지는 후보 전방 이미지에서 표지판 형태의 크기 면적에 기초하여 후보 전방 이미지 중 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 필터링한다. 즉, 크기 필터링부(145)는 형태 필터링부(141)에서 표지판 형태 특성에 기초하여 필터링된 후보 전방 이미지 중에서 표지판의 크기 특성을 추가하여 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 최종 필터링하거나, 형태 필터링부(141)와 색상 필터링부(143)에서 표지판 형태와 색상 특성에 기초하여 필터링된 후보 전방 이미지 중에서 표지판의 크기 특성을 추가하여 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 최종 필터링할 수 있다.
따라서 본 발명이 적용되는 분야에 따라 또는 표지판의 인식 환경에 따라 형태 필터링부(141), 색상 필터링부(143) 및 크기 필터링부(145) 중에서 선택된 일부 조합 또는 전부를 사용하여 전방 인식 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 필터링할 수 있다. 이를 통해 어두운 환경 또는 안개가 있는 환경에서도 전방에 위치하는 표지판을 멀리서도 정확하고 빠르게 인식할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 크기 필터링부(145)의 일 예를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 4를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 제1 크기 계산부(211)는 제1 시각에 촬영한 후보 전방 이미지에 존재하는 표지판 형태의 제1 면적 크기를 계산하고, 제2 크기 계산부(213)는 제2 시각에 촬영한 후보 전방 이미지에 존재하는 표지판 형태의 제2 면적 크기를 계산한다. 여기서 제1 시각과 제2 시각은 설정한 시간 범위에서 선택한 시각인 것을 특징으로 하며, 제1 시각에 촬영한 후보 전방 이미지에 존재하는 표지판 형태와 제2 시각에 촬영한 후보 전방 이미지에 존재하는 표지판 형태는 동일한 형태와 색상을 가지며 다만 크기 면적이 상이한 표지판 형태인 것을 특징으로 한다.
이동 거리 계산부(215)는 제1 시각과 제2 시각 사이 동안에 철도 차량의 이동 거리를 계산하는데, 이동 거리 계산부(215)는 제1 시각과 제2 시각 사이의 철도 차량의 속도에 기초하여 제1 시각과 제2 시각 사이 동안 철도 차량의 이동 거리를 계산한다.
면적 크기 계산부(217)는 이동 거리에 따른 제1 면적 크기와 제2 면적 크기의 증가 차이값에 기초하여 표지판 형태의 실제 면적 크기를 계산한다. 필터링부(219)는 후보 전방 이미지에서 표지판 형태의 실제 면적 크기와 임계 면적 크기 범위를 비교하여 임계 면적 크기 범위에 속하는 표지판 형태가 존재하는 목표 전방 이미지를 필터링한다.
도 5는 본 발명에서 철도 차량의 이동에 따른 표지판의 면적 크기 변화의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 철도 차량이 표지판 방향으로 이동하며 촬영한 전방 인식 이미지에 존재하는 표지판의 면적 크기는 순차적으로 증가하게 된다. 즉, 철도 차량이 표지판 방향으로 이동하며 순차적으로 촬영한 전방 인식 이미지의 표지판(S1, S2, S3)의 면적 크기는 순차적으로 증가하게 된다.
여기서 표지판의 원 면적 크기는 정해진 면적 크기를 가지며, 따라서 표지판의 원(original) 면적 크기에 따라 철도 차량의 이동 거리에 따른 표지판의 면적 크기의 증가 차이값은 상이하게 된다. 따라서 표지판의 경우 일정한 면적 크기를 가지며, 철도 차량의 이동 거리에 따른 표지판의 면적 크기의 증가 차이값에 기초하여 전방 인식 이미지에 존재하는 표지판 형태가 표지판의 면적 크기에 해당하는지 판단할 수 있다.
도 5(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 시각에서 촬영한 전방 인식 이미지에 존재하는 표지판 형태의 제1 면적과 제2 시각에서 촬영한 전방 인식 이미지에 존재하는 표지판 형태의 제2 면적 사이의 증가 차이값과, 철도 차량이 제1 시각과 제2 시각 사이에 이동한 거리에 기초하여 전방 인식 이미지에 존재하는 표지판 형태가 표지판인지 정확하게 판단할 수 있다.
바람직하게, 표지판의 실제 면적 크기를 계산하는데 소요되는 연산량을 줄이기 위하여, 이동 거리에 따른 증가 차이값에 기초하여 표지판의 면적 크기에 대한 정보가 매핑 테이블에 매핑되어 저장되어 있으며, 철도 차량의 이동 거리와 증가 차이값에 매핑되어 있는 표지판의 면적 크기에 기초하여 표지판의 실제 면적 크기를 판단할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
110: 촬영부 120: 저장 관리부
130: 저장부 140: 표지판 인식부
150: 알림 정보 제공부 160: 운행 규정 DB
141: 형태 필터링부 143: 색상 필터링부
145: 크기 필터링부 211: 제1 크기 계산부
213: 제2 크기 계산부 215: 이동 거리 계산부
217: 면적 크기 계산부 219: 필터링부

Claims (4)

  1. 철도 차량에 배치되어 상기 철도 차량이 운행되는 방향에 위치하는 전방을 촬영하여 전방 인식 이미지를 생성하는 촬영부;
    상기 전방 인식 이미지에서 표지판에 해당하는 색상과 형태로 상기 전방 인식 이미지를 필터링하여 상기 전방 인식 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 검색하고, 상기 목표 전방 이미지에서 추출한 표지판 패턴과 기준 표지판 패턴을 비교하여 표지판을 인식하는 표지판 인식부; 및
    인식한 표지판에 해당하는 알림 신호를 생성하여 철도 차량의 운행자에 알림 정보를 제공하는 알림 정보 제공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 운행 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 표지판 인식부는
    상기 전방 인식 이미지에서 에지 검출하여 표지판 형태에 해당하는 표지판 형태를 필터링하며 상기 전방 인식 이미지에서 표지판 형태가 존재하는 후보 전방 이미지를 검색하는 형태 필터링부;
    상기 후보 인식 이미지에서 상기 표지판 형태를 표지판에 해당하는 색상으로 필터링하여 상기 후보 인식 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 검색하는 색상 필터링부; 및
    기준 표지판 패턴을 저장하고 있는 표지판 데이터베이스에서 추출한 표지판과 일치하는 기준 표지판 패턴을 판단하여 상기 목표 전방 이미지의 표지판을 인식하는 인식부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 운행 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 표지판 인식부는
    상기 후보 전방 이미지에서 표지판 형태를 면적 크기로 필터링하여 상기 전방 인식 이미지에서 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 검색하는 크기 필터링부를 더 포함하며,
    상기 목표 전방 이미지는 상기 색상 필터핑부 또는 상기 크기 필터링부를 통해 검색되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 운행 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 크기 필터링부는
    제1 시각에 검색한 후보 전방 이미지에서 상기 표지판 형태의 제1 면적 크기를 계산하는 제1 크기 계산부;
    제2 시각에 검색한 후보 전방 이미지에서 상기 표지판 형태의 제2 면적 크기를 계산하는 제2 크기 계산부;
    상기 제1 시각과 상기 제2 시각 사이의 상기 철도 차량의 이동 거리를 계산하는 이동 거리 계산부;
    상기 이동 거리에 따른 제1 면적 크기와 제2 면적 크기의 증가 차이값에 기초하여 상기 표지판 형태의 실제 면적 크기를 계산하는 면적 크기 계산부; 및
    상기 후보 전방 이미지에서 상기 표지판 형태의 실제 면적 크기와 임계 면적 크기 범위를 비교하여 상기 임계 면적 크기 범위에 속하는 상기 표지판이 존재하는 목표 전방 이미지를 필터링하는 필터링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 운행 장치.
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