KR20180068462A - 신호등 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신호등 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 신호등 제어 시스템은, 신호등에 설치되어 도로 영상을 촬영하고, 촬영된 도로 영상을 전송하는 교통 정보 수집 장치, 전송된 도로 영상을 이용하여 신호등이 설치된 도로의 교통 정보를 분석하는 분석 서버, 그리고 분석 서버에서 전송되는 신호등 제어 신호에 따라 신호등을 제어하는 제어 단말을 포함한다. 본 발명에 의하면, 신호등에 설치된 카메라로 촬영한 도로 영상을 분석하여 획득된 교통 정보를 이용하여 신호등을 제어함으로써 실제 교통량을 교통신호에 바로 반영할 수 있는 장점이 있다.

Description

신호등 제어 시스템 및 방법{Traffic Light Control System and Method}
본 발명은 신호등 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 신호등에 설치된 카메라로 촬영한 도로 영상을 분석하여 획득된 교통 정보를 이용하여 신호등을 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현대에 들어와서 차량은 지속적으로 증가하고 있지만 늘어난 차량으로 인한 교통량 증가를 감당할 수 있는 교통신호 시스템 체계는 같이 발달되지 못하였다. 그로 인해, 교통량 정체 시간이 증가하고 있다. 원인은 실제 차량 통행이 적음에도 불구하고 이미 만들어진 신호 시스템 안에서 대기해야 하는 시간으로 인해 낭비되는 시간이 존재하게 되고 그것이 교통 흐름을 막는 요인이 되는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 이러한 문제를 해결하기 위하여 일반적으로 교차로에서는 고정식 신호 제어(Fixed Signal Control) 방법을 사용하고 있다. 고정식 신호 제어 방법을 사용한 교차로에서는 TOD(Time of Day)방식으로 신호를 제어하고 있다. 고정식 신호 제어 방법의 경우 사전에 조사된 교통량 패턴에 의하여 신호시간을 오프라인(off-line)으로 계산한다. 이러한 방식은 시시각각으로 변하는 교통상황에 민감하게 대응하기 힘든 점을 가지고 있다. 따라서 차량이 한쪽 방향에서 급격히 늘어났을 때 교차로의 지체가 급격히 늘어가며 효율적인 신호 제어가 불가능하다.
실제로 우리나라에는 교차로와 단일로의 비율이 9:1일 정도로 교차로가 많다. 이 교차로에서 현재의 교통 신호시스템 대부분은 시간대별로 교통량 통계치를 중앙서버로 보내서 해당 데이터를 이용하여 신호등을 제어하는 방식이라 시간마다 유동적으로 변하는 교통량을 반영할 수 없다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 감응식 신호 제어 방법이 제시되었다. 감응식 신호 제어(Actuated Signal Control) 방법을 사용한 교차로에서는 하나 이상의 접근로에 구비되어 있는 차량 검지기에 의하여 파악된 교통량에 따라서 신호시간을 현장 상황에 적절히 조정한다.
그러나 기존의 교통관리 시스템의 경우 센서의 범위에 자동차가 정확히 들어와야 작동하고, 하나의 교차로에 국한되어 있는 문제점이 있었다.
따라서 기존의 구형 신호 시스템과 유지비용이 많이 들고 실제 제 역할을 하지 못하는 감응 신호 시스템을 대체하여 불필요한 신호대기를 해소하는 방법이 요구되고 있다.
한국공개특허 제10-2016-0110753호
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 신호등에 설치된 카메라로 촬영한 도로 영상을 분석하여 획득된 교통 정보를 이용하여 신호등을 제어함으로써 실제 교통량을 교통신호에 바로 반영할 수 있는 신호등 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 제어 시스템은, 신호등에 설치되어 도로 영상을 촬영하고, 촬영된 도로 영상을 전송하는 교통 정보 수집 장치, 상기 전송된 도로 영상을 이용하여 상기 신호등이 설치된 도로의 교통 정보를 분석하는 분석 서버, 그리고 상기 분석 서버에서 전송되는 신호등 제어 신호에 따라 상기 신호등을 제어하는 제어 단말을 포함한다.
상기 교통 정보 수집 장치는, 상기 신호등이 설치된 도로 영상을 촬영하는 카메라부, 그리고 상기 카메라부에서 촬영된 도로 영상을 상기 분석 서버로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.
상기 분석 서버는, 상기 도로 영상에서 상기 신호등이 설치된 도로를 통과하는 차량의 대수 및 상기 신호등이 설치된 횡단 보도를 통과하는 사람의 수 중 적어도 하나를 이용하여 교통 정보를 분석할 수 있다.
상기 분석 서버는, 상기 교통 정보 분석 결과가 미리 정해진 조건을 만족하면, 상기 신호등에 대한 제어 신호를 생성하여 상기 제어 단말에 전송할 수 있다.
상기 교통 정보 수집 장치는, 상기 신호등이 차량 정지 신호일 때 상기 도로 영상을 정지 영상으로 촬영하여 전송할 수 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호등 제어 방법은, 신호등에 설치된 교통 정보 수집 장치에서 도로 영상을 촬영하는 단계, 분석 서버가 상기 교통 정보 수집 장치에서 촬영된 도로 영상을 전송받아 상기 신호등이 설치된 도로의 교통 정보를 분석하는 단계, 그리고 제어 단말이 상기 분석 서버에서 전송되는 신호등 제어 신호에 따라 상기 신호등을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 신호등에 설치된 카메라로 촬영한 도로 영상을 분석하여 획득된 교통 정보를 이용하여 신호등을 제어함으로써 실제 교통량을 교통신호에 바로 반영할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 정보 수집 장치의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 제어 시스템의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 제어 시스템은 교통 정보 수집 장치(100), 분석 서버(200) 및 제어 단말(300)을 포함할 수 있다.
설명의 편의상 교통 정보 수집 장치(100)와 제어 단말(300)을 하나씩 도시하였으나 도로에 설치된 신호등(10)마다 교통 정보 수집 장치(100)와 제어 단말(300)이 설치될 수 있다.
실시예에 따라서는 복수의 신호등(10)을 하나의 그룹으로 하여, 그룹마다 하나의 교통 정보 수집 장치(100)와 제어 단말(300)이 할당되도록 구현하는 것도 가능하다. 이 경우 교통 정보 수집 장치(100)는 해당 그룹에 속하는 신호등(10) 중에서 하나에 설치될 수 있다.
교통 정보 수집 장치(100)는 신호등(10)에 설치되어 도로 영상을 촬영하고, 촬영된 도로 영상을 분석 서버(200)에 전송하는 기능을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 교통 정보 수집 장치의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참고하면, 교통 정보 수집 장치(100)는 카메라부(110), 통신부(130) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.
카메라부(110)는 신호등(10)이 설치된 도로 영상을 촬영하는 기능을 수행하며, CCD 카메라를 이용할 수 있다.
통신부(130)는 카메라부(110)에서 촬영된 도로 영상을 분석 서버(200)로 전송하는 기능을 수행한다. 통신부(130)는 유선 또는 무선 통신 기능을 구비하여 교통 정보 수집 장치(100)가 외부 장치와 유선 또는 무선으로 데이터를 교환할 수 있도록 지원한다.
제어부(150)는 카메라부(110)를 제어하여 도로 영상을 촬영하도록 한다.
실시예에 따라서 제어부(150)는 신호등(10)이 차량 정지 신호일 때 도로 영상을 정지 영상으로 촬영하여, 통신부(130)를 통해 분석 서버(200)로 전송하도록 교통 정보 수집 장치(100)를 제어할 수도 있다.
차량 정지 신호일 때만 정지 영상을 촬영하여 전송하도록 하면 데이터 전송량을 줄일 수 있고, 교통 정보 수집 장치(100)에 부하도 줄일 수 있으므로 효율적인 시스템 운영이 가능한 장점이 있다.
물론 실시예에 따라서 제어부(150)는 카메라부(110)에서 도로 영상을 실시간 동영상으로 촬영하여 분석 서버(200)에 전송하게 할 수도 있으며, 차량 정지 신호와 관계없이 미리 정해진 주기마다 도로 영상을 정지 영상으로 촬영하여 분석 서버(200)에 전송하도록 구현할 수도 있다.
한편 실시예에 따라서 제어부(150)에서 도로 영상을 분석하여 차량 대수, 횡단 보도를 통과하는 사람의 수 등 교통 관련 정보를 파악하여, 해당 정보만 분석 서버(200)로 전송하도록 구현할 수도 있다. 이 경우 제어부(150)에 영상 인식 알고리즘 등이 구비될 수 있다. 이에 의해 데이터 전송량을 줄일 수 있다.
교통 정보 수집 장치(100), 분석 서버(200) 및 제어 단말(300)은 통신망(20)을 통해 각종 정보 및 데이터를 유선 또는 무선으로 교환할 수 있다.
통신망(20)은 구내 정보 통신망(Local Area Network, LAN), 도시권 통신망(Metropolitan Area Network, MAN), 광역 통신망(Wide Area Network, WAN), 인터넷(internet), 3G(generation), 4G(generation) 이동통신망, 와이파이(Wi-Fi), WIBRO(Wireless Broadband Internet) 또는 LTE(Long Term Evolution) 등을 포함하는 각종 데이터 통신망을 포함할 수 있고, 유선과 무선을 가리지 않으며 어떠한 통신 방식을 사용하더라도 상관없다.
다만 교통 신호등 제어와 관련된 데이터가 해커에 의해 해킹될 경우 사회적으로 큰 혼란이 있을 수 있으므로 폐쇄망으로 운영될 수 있다.
분석 서버(200)는 교통 정보 수집 장치(100)로부터 전송된 도로 영상을 이용하여 신호등(10)이 설치된 도로의 교통 정보를 분석할 수 있다. 구체적으로 분석 서버(200)는 도로 영상에서 신호등(10)이 설치된 도로를 통과하는 차량의 대수 및 신호등(10)이 설치된 횡단 보도를 통과하는 사람의 수 등을 이용하여 교통 정보를 분석할 수 있다. 분석 서버(200)는 도로 영상에서 차량, 보행자 등을 인식하는 알고리즘으로 딥러닝의 일종인 R-CNN과 같은 CNN(Convolution Neural Network) 등을 이용할 수 있다.
분석 서버(200)는 교통 정보 분석은 신호등(10)이 설치된 도로 하나에 대해서 이루어지는 것뿐만 아니라, 복수의 신호등(10)을 미리 정해진 그룹으로 분류하고, 동일한 그룹에 속하는 신호등(10)에 대해 분석된 교통 정보를 통합하여 분석할 수도 있다. 예컨대 동 단위, 시 단위, 군 단위 또는 구 단위 등으로 교통 정보 통합 분석 대상을 정할 수도 있으며, 작게는 하나의 교차로 단위로 교통 정보 통합 분석 대상을 정할 수도 있다.
분석 서버(200)는 교통 정보 분석 결과가 미리 정해진 조건을 만족하면, 신호등(10)에 대한 제어 신호를 생성하여, 해당 신호등(10)을 제어하는 제어 단말(300)에 전송할 수 있다.
제어 단말(300)은 신호등(10)을 제어하여 교통 신호를 표시되게 하는 기능을 수행하며, 분석 서버(200)로부터 제어 신호가 전달되지 않을 때에는 미리 정해진 교통 신호 제어 알고리즘에 따라 신호등(10)을 제어한다. 그리고 분석 서버(200)로부터 제어 신호가 전달되면, 제어 단말(300)은 그에 따라 신호등(10)을 제어하여 교통 신호를 표시하게 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호등 제어 시스템의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 먼저 신호등(10)에 설치된 교통 정보 수집 장치(100)의 카메라(110)에서 도로 영상을 촬영한다(S310). 단계(S210)에서 카메라(110)는 도로 영상을 계속 촬영하거나, 또는 제어부(150)의 제어에 따라 미리 정해진 주기마다 또는 신호등(10)이 차량 정지 신호 상태일 때만 도로 영상을 정지 영상으로 촬영할 수도 있다.
다음으로 교통 정보 수집 장치(100)의 통신부(130)는 카메라(110)에 의해 촬영된 도로 영상을 분석 서버(200)로 전송할 수 있다(S320).
이후 분석 서버(200)는 교통 정보 수집 장치(100)에서 촬영된 도로 영상을 전송받아 신호등(10)이 설치된 도로의 교통 정보를 분석할 수 있다(S330). 예를 들어, 도로 영상을 분석하여 신호등(10)이 설치된 도로를 통과하는 차량이 일정 기준 이상인지 판단할 수 있다. 물론 그 외에 도로 영상을 분석하여 다른 교통 정보를 획득하는 것도 가능하다. 가령 교통 사고 발생 여부 또는 신호등 주변을 통과하는 보행자의 수 등을 파악할 수도 있다.
다음으로 분석 서버(200)는 교통 정보 분석 결과가 미리 정해진 조건을 만족하면(S340-Y), 신호등(10)에 대한 제어 신호를 생성하여 제어 단말(300)에 전송할 수 있다(S350). 가령 도로를 통과하는 차량이 일정 기준 이상이면 차량 정지 신호의 시간 간격을 늘리고, 반대로 도로를 통과하는 차량이 일정 기준 이하이면 차량 정지 신호 간격을 좁히는 방식으로 신호등 제어 신호를 생성하여 전달할 수 있다.
다음으로 제어 단말(300)은 분석 서버(200)에서 전송된 신호등 제어 신호에 따라 신호등(10)의 신호 상태를 제어할 수 있다(S350).
한편 교통 정보 분석 결과가 미리 정해진 조건을 만족하지 않으면(S340-N), 분석 서버(200)는 별도의 신호등 제어 신호를 발생시키지 않고, 제어 단말(300)이 미리 정해진 교통 신호 제어 알고리즘에 따라 신호등(10)을 제어한다(S370).
본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 앞서 설명한 신호등 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 또는 이러한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 신호등
20: 통신망
100: 교통 정보 수집 장치
110: 카메라부
130: 통신부
150: 제어부
200: 분석 서버
300: 제어 단말

Claims (7)

  1. 신호등에 설치되어 도로 영상을 촬영하고, 촬영된 도로 영상을 전송하는 교통 정보 수집 장치,
    상기 전송된 도로 영상을 이용하여 상기 신호등이 설치된 도로의 교통 정보를 분석하는 분석 서버, 그리고
    상기 분석 서버에서 전송되는 신호등 제어 신호에 따라 상기 신호등을 제어하는 제어 단말
    을 포함하는 신호등 제어 시스템.
  2. 제 1 항에서,
    상기 교통 정보 수집 장치는,
    상기 신호등이 설치된 도로 영상을 촬영하는 카메라부, 그리고
    상기 카메라부에서 촬영된 도로 영상을 상기 분석 서버로 전송하는 통신부
    를 포함하는 신호등 제어 시스템.
  3. 제 2 항에서,
    상기 분석 서버는,
    상기 도로 영상에서 상기 신호등이 설치된 도로를 통과하는 차량의 대수 및 상기 신호등이 설치된 횡단 보도를 통과하는 사람의 수 중 적어도 하나를 이용하여 교통 정보를 분석하는 신호등 제어 시스템.
  4. 제 3 항에서,
    상기 분석 서버는,
    상기 교통 정보 분석 결과가 미리 정해진 조건을 만족하면, 상기 신호등에 대한 제어 신호를 생성하여 상기 제어 단말에 전송하는 신호등 제어 시스템.
  5. 제 4 항에서,
    상기 교통 정보 수집 장치는,
    상기 신호등이 차량 정지 신호일 때 상기 도로 영상을 정지 영상으로 촬영하여 전송하는 신호등 제어 시스템.
  6. 신호등에 설치된 교통 정보 수집 장치에서 도로 영상을 촬영하는 단계,
    분석 서버가 상기 교통 정보 수집 장치에서 촬영된 도로 영상을 전송받아 상기 신호등이 설치된 도로의 교통 정보를 분석하는 단계, 그리고
    제어 단말이 상기 분석 서버에서 전송되는 신호등 제어 신호에 따라 상기 신호등을 제어하는 단계
    를 포함하는 신호등 제어 방법.
  7. 제 6 항에서,
    상기 신호등이 차량 정지 신호일 때 상기 도로 영상을 정지 영상으로 촬영하여 전송하는 신호등 제어 방법.
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