KR20190065907A - 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템 - Google Patents

얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 시스템은 신호등에 설치되어 신호등의 주변을 촬영하는 카메라, 촬영된 신호등의 주변 영상을 분석하여 얼굴 인식 여부를 판단하는 영상 처리부, 그리고 판단된 얼굴 인식 여부를 기초로 대기 중인 보행자가 있는 경우, 차량 신호등이 미리 설정된 최소 시간 동안 동작되도록 제어하고, 대기 중인 보행자가 없는 경우 보행자 신호등이 동작되지 않도록 제어하는 신호 제어부를 포함하는 신호등 제어 장치를 포함한다. 본 발명에 의하면, 신호등의 주변을 촬영한 영상에서 얼굴이 인식되는 경우 대기 중인 보행자가 있는 경우로 판단하여 차량 신호등이 미리 설정된 최소 시간 동안 동작되도록 제어하고, 대기 중인 보행자가 없는 경우 보행자 신호등이 동작되지 않도록 제어함으로써 보행자와 차량의 대기시간을 감소시켜 교통의 흐름을 원활하게 제어할 수 있다.

Description

얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템{Traffic Management System using Face Detection}
본 발명은 교통 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신호등의 주변을 촬영한 영상의 분석을 통해 얼굴 인식 여부를 판단하여 신호등을 능동적으로 제어할 수 있는 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 자동차의 수가 기하급수적으로 증가함에 따라 교통사고도 크게 증가하고 있으며, 이에 따라 교차로나 횡단보도 등에 설치된 다양한 신호등을 통해 교통을 통제하는 방식을 사용하고 있다. 신호등은 안전한 교통질서를 위하여 빨간색, 노란색 또는 초록색으로 교통조건을 나타내는 신호기를 말하며, 차량용 신호등과 보행자용 신호등으로 분류할 수 있다.
종래에는 횡단보도에서 보행자가 길을 건널 때, 신호등이 바뀌는 시간을 정확하게 알 수 없기 때문에 신호가 바뀌는 순간 또는 그 직전에 무리하게 횡단보도에 진입하게 되어 불의의 사고를 입게 되는 경우가 많았다.
이에 따라 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 보행자에게 신호가 바뀌는 시간을 표시하여 보행자가 편안한 마음으로 횡단보도를 건널 수 있도록 함으로써 횡단보도에서의 교통사고를 예방 및 감소시키기 위한 타이머를 이용한 신호등이 개발되었다.
예컨대, 한국특허공개 제2004-40578호에는 디지털 숫자를 표시하는 변이되는 복수의 주 세그먼트 및 적어도 하나의 LED를 포함하여 신호 구동부로부터 입력되는 구동 신호에 따라 잔여 시간을 표시하는 신호 표시부를 포함하는 보행 신호등 잔여시간 표시장치가 개시되어 있다.
하지만, 타이머를 이용한 방식은 시골길 등과 같이 유동인구가 적은 길에서 보행자가 없는 경우에도 보행자 신호로 인해 차량이 의미 없는 대기시간을 가져야 하고, 차량의 통행이 없는데 보행자 신호가 켜지지 않는 경우 보행자는 의미 없는 대기시간을 가져야 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 버튼 형태의 신호등이 도입되어 있으나, 노인 인구가 많은 환경인만큼 표지판에 사용법이 명시되어 있는 경우에도 불구하고 제대로 사용하는 인구가 적기 때문에 보행자는 여전히 의미 없는 대기시간을 가져야 하는 문제점이 존재하였다.
그리고 보행자가 없는 경우에도 보행자 신호로 인해 차량이 대기시간을 가져야할 경우 차량 통제로 인해 도로 정체가 발생하기 때문에 교통의 원활한 흐름을 방해하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 신호등의 주변을 촬영한 영상에서 얼굴이 인식되는 경우 대기 중인 보행자가 있는 경우로 판단하여 차량 신호등이 미리 설정된 최소 시간 동안 동작되도록 제어하고, 대기 중인 보행자가 없는 경우 보행자 신호등이 동작되지 않도록 제어함으로써 보행자와 차량의 대기시간을 감소시켜 교통의 흐름을 원활하게 하는 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 명시적으로 언급된 목적 이외에도, 후술하는 본 발명의 구성으로부터 달성될 수 있는 다른 목적도 포함한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템은 신호등에 설치되어 상기 신호등의 주변을 촬영하는 카메라, 상기 촬영된 신호등의 주변 영상을 분석하여 얼굴 인식 여부를 판단하는 영상 처리부, 그리고 상기 판단된 얼굴 인식 여부를 기초로 대기 중인 보행자가 있는 경우, 차량을 통과시키는 차량 신호등이 미리 설정된 최소 시간 동안 동작되도록 제어하고, 대기 중인 보행자가 없는 경우 보행자를 통과시키는 보행자 신호등이 동작되지 않도록 제어하는 신호 제어부를 포함하는 신호등 제어 장치를 포함한다.
상기 신호 제어부는 상기 신호등의 주변 영상에서 상기 얼굴이 인식되면, 상기 대기 중인 보행자가 있는 경우로 판단하고, 상기 신호등의 주변 영상에서 상기 얼굴이 인식되지 않으면, 상기 대기 중인 보행자가 없는 경우로 판단할 수 있다.
상기 신호등 제어 장치는 상기 신호 제어부에서 제어한 상기 차량 신호등 및 상기 보행자 신호등에 대한 제어 정보를 외부로 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부에서 전송된 상기 차량 신호등 및 상기 보행자 신호등에 대한 제어 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보를 기초로 상기 차량 신호등 또는 상기 보행자 신호등을 제어하는 신호를 상기 신호등 제어 장치로 전송하는 교통 관리 서버를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템에 따르면, 신호등의 주변을 촬영한 영상에서 얼굴이 인식되는 경우 대기 중인 보행자가 있는 경우로 판단하여 차량 신호등이 미리 설정된 최소 시간 동안 동작되도록 제어하고, 대기 중인 보행자가 없는 경우 보행자 신호등이 동작되지 않도록 제어함으로써 보행자와 차량의 대기시간을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고 신호 체계에 대한 운전자의 인식 변화로 인해 교통사고의 발생을 감소시킬 수 있으며, 자동차 배기가스의 방출량을 감소시킴으로써 대기오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.
이에 따라, 도시 전체의 교통 흐름에 대한 원활한 제어가 가능한 장점이 있다.
한편, 본 발명의 효과는 상술된 것에 국한되지 않고 후술하는 본 발명의 구성으로부터 도출될 수 있는 다른 효과도 본 발명의 효과에 포함된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 신호등 제어 장치의 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 과정을 보여주는 동작 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 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템의 구성도 및 도 2는 도 1에 도시한 신호등 제어 장치의 세부 구성도를 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템(1)은 크게 신호등 제어 장치(100) 및 교통 관리 서버(200)를 포함하여 구성된다.
신호등 제어 장치(100)는 통신망(10)을 통해 교통 관리 서버(200)와 연결되어 각종 정보 및 데이터를 교환할 수 있다.
여기서, 통신망(10)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.
신호등 제어 장치(100)는 교차로나 횡단보도 등에 설치된 신호등의 동작을 제어하기 위한 장치로서, 차량 신호등이 동작하는 경우는 차량이 통과할 수 있는 경우를 말하고, 보행자 신호등이 동작하는 경우는 보행자가 지나갈 수 있는 경우를 말한다.
신호등 제어 장치(100)는 카메라(110), 영상 처리부(130), 신호 제어부(150) 및 통신부(170)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 횡단보도에서 서로 마주보고 설치된 2개의 횡단보도 신호등(제1 횡단보도 신호등 및 제2 횡단보도 신호등)을 예로 들어 설명하도록 한다.
카메라(110)는 횡단보도 신호등에 설치되어 횡단보도 신호등의 주변을 촬영하고, 줌(zoom) 렌즈, 오토 포커싱(auto focusing) 렌즈 또는 촬상소자 등을 구비한 픽셀 카메라 등으로 이루어질 수 있다.
보다 자세하게는, 카메라(110)는 제1 횡단보도 신호등에 설치되는 제1 카메라 및 제2 횡단보도 신호등에 설치되는 제2 카메라를 포함하여 제1 카메라는 제1 횡단보도 신호등의 주변을 촬영하고, 제2 카메라는 제2 횡단보도 신호등의 주변을 촬영하도록 구성될 수 있다.
그리고 카메라(110)는 주간 또는 야간에 따라 주간용 카메라로 전환되거나 야간용 카메라로 전환될 수 있으며, 카메라(110)가 고장날 경우 타이머(미도시)가 동작할 수 있다.
영상 처리부(130)는 카메라(110)에서 촬영된 횡단보도 신호등의 주변 영상을 분석하여 얼굴 인식 여부를 판단할 수 있다.
보다 자세하게는, 영상 처리부(130)는 횡단보도 신호등의 주변 영상을 분석하는 영상 처리를 통하여 얼굴 특징점이 추출되는지 파악하여 얼굴 인식 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 횡단보도 신호등의 주변 영상에서 눈, 입, 코 또는 턱 등과 같이 얼굴의 윤곽이나 형상을 특징적으로 나타내는 부분이 추출되는 경우 얼굴이 인식되는 것으로 판단할 수 있다.
이때 영상 처리부(130)는 제1 횡단보도 신호등 및 제2 횡단보도 신호등마다 구비되거나, 제1 횡단보도 신호등 및 제2 횡단보도 신호등 중 어느 하나에만 구비될 수 있다. 영상 처리부(130)가 제1 횡단보도 신호등 및 제2 횡단보도 신호등 중 어느 하나에만 구비될 경우 영상 처리부(130)는 통신부(170)를 통하여 맞은편에 설치된 횡단보도 신호등의 카메라에서 촬영된 횡단보도 신호등의 주변 영상을 수신하여 영상 처리할 수 있도록 한다.
이와 같이, 카메라(110)는 신호등의 주변을 촬영하여 데이터화시키고, 영상 처리부(130)는 데이터화된 신호등의 주변 영상을 Open CV 라이브러리의 얼굴 인식 API를 사용하여 처리할 수 있다.
신호 제어부(150)는 영상 처리부(130)에서 판단된 얼굴 인식 여부를 기초로 대기 중인 보행자가 있는 경우, 차량 신호등이 미리 설정된 최소 시간 동안 동작되도록 제어하고, 대기 중인 보행자가 없는 경우 보행자 신호등이 동작하지 않도록 제어할 수 있다.
보다 자세하게 설명하면, 신호 제어부(150)는 신호등의 주변 영상에서 얼굴이 인식되면, 대기 중인 보행자가 있는 경우로 판단하여 차량이 해당 구간을 통과하기 위하여 차량 신호등이 동작하는 시간이 미리 설정된 최소 시간 동안 유지되도록 제어할 수 있다. 그리고 신호 제어부(150)는 신호등의 주변 영상에서 얼굴이 인식되지 않으면, 대기 중인 보행자가 없는 경우로 판단하여 보행자 신호등이 동작하지 않도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 대기 중인 보행자가 있는 경우에는 최소한의 차량 통과 시간을 부여하고, 대기 중인 보행자가 없는 경우에는 차량이 계속 통과하도록 하여 교통 흐름에 불이익을 주지 않고서 차량 운전자와 보행자 모두에게 이익을 제공할 수 있는 장점이 있다.
통신부(170)는 제1 횡단보도 신호등 및 제2 횡단보도 신호등에 각각 설치되는 제1 통신 모듈 및 제2 통신 모듈을 포함할 수 있고, 제1 통신 모듈 및 제2 통신 모듈은 제1 카메라에서 촬영된 영상 및 제2 카메라에서 촬영된 영상을 기초로 판단된 얼굴 인식 여부에 대한 정보를 서로 교환하도록 무선 통신 방식으로 통신할 수 있다. 여기서 무선 통신 방식은 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee), 적외선 통신(IrDA, Infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband) 또는 RFID(Radio Frequency Identification), NFC 등과 같은 근거리 통신 방식이나 3G(3rd Generation), 4G(4th Generation) 또는 LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 이동 통신 방식을 포함할 수 있다.
이에 따라, 마주보고 설치된 제1 횡단보도 신호등 및 제2 횡단보도 신호등에서 차량 신호등 또는 보행자 신호등이 동시에 동작하도록 제어할 수 있다.
그리고 통신부(170)는 신호 제어부(250)에서 제어한 차량 신호등 및 보행자 신호등에 대한 제어 정보를 교통 관리 서버(200)로 전송할 수 있다.
교통 관리 서버(200)는 통신부(170)에서 전송된 차량 신호등 및 보행자 신호등에 대한 제어 정보를 수집하고, 수집된 정보를 기초로 차량 신호등 또는 보행자 신호등을 제어하는 신호를 신호등 제어 장치(100)로 전송할 수 있다.
보다 자세하게는, 교통 관리 서버(200)는 전국에 있는 교차로나 횡단보도에 설치된 신호등에 대한 각종 정보 예컨대, 신호등 제어 장치를 통해 차량 신호등 또는 보행자 신호등이 동작된 시간에 대한 정보를 종합하고, 종합된 정보를 분석하여 사람이 직접 신호등을 제어하지 않고도 원격으로 도시 전체의 신호등의 흐름을 제어하여 차량 및 보행자의 통행이 원활하도록 제어할 수 있다. 교통 관리 서버(200)는 웹 서버 기반의 DB 구축을 통하여 시간, 날짜, 계절별 교통 통계 정보를 산출하고, 산출된 교통 통계 정보를 이용하여 차량 신호등 또는 보행자 신호등을 제어하는 신호를 각 신호등 제어 장치(100)에 원격으로 전송할 수 있다.
이와 같이, 교통 관리 서버(200)를 이용하여 전국에 있는 신호등을 통합적으로 관리 및 제어하여 차량 운전자와 보행자에게 주는 불편을 줄이면서 교통을 효율적으로 통제할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 과정을 보여주는 동작 흐름도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 신호등의 전원이 온(On) 되는지 판단(S300)하여 신호등의 전원이 온 되는 경우(S300-Y), 차량 신호등이 동작할 수 있다(S301).
차량 신호등이 동작하는 상태에서 대기 중인 보행자가 있는지 판단(S302)하여 대기 중인 보행자가 있는 경우(S302-Y), 차량 신호등이 미리 설정된 최소 시간 동안 유지되었는지 판단할 수 있다(S303).
여기서 대기 중인 보행자가 있는지 판단하기 위하여 신호등에 설치된 카메라에서 신호등의 주변을 촬영하고, 영상 처리부에서는 촬영된 신호등의 주변 영상을 분석하여 얼굴 인식 여부를 판단할 수 있다. 이때 영상 처리부는 횡단보도 신호등의 주변 영상을 분석하는 영상 처리를 통하여 얼굴 특징점이 추출되는지 파악하여 얼굴 인식 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 횡단보도 신호등의 주변 영상에서 눈, 입, 코 또는 턱 등과 같이 얼굴의 윤곽이나 형상을 특징적으로 나타내는 부분이 추출되는 경우 얼굴이 인식되는 것으로 판단할 수 있다.
그리고 신호등의 주변 영상에서 얼굴이 인식되면, 대기 중인 보행자가 있는 경우로 판단하여 신호 제어부는 차량이 해당 구간을 통과하기 위하여 차량 신호등이 동작하는 시간이 미리 설정된 최소 시간 동안 유지되도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 차량 신호등이 미리 설정된 최소 시간 동안 유지된 이후, 보행자 신호등이 동작할 수 있다(S304).
다음으로, 보행자 신호등이 최소 시간 동안 유지되었는지 판단하여 보행자 신호등의 최소 시간 동안 유지된 이후에는 다시 차량 신호등이 동작되도록 하거나, 교통 관리 서버로부터 전송되는 제어 신호에 따라 차량 신호등 또는 보행자 신호등이 동작되도록 제어할 수 있다.
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.
1: 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템
100: 신호등 제어 장치
110: 카메라
130: 영상 처리부
150: 신호 제어부
170: 통신부
200: 교통 관리 서버

Claims (4)

  1. 신호등에 설치되어 상기 신호등의 주변을 촬영하는 카메라,
    상기 촬영된 신호등의 주변 영상을 분석하여 얼굴 인식 여부를 판단하는 영상 처리부, 그리고
    상기 판단된 얼굴 인식 여부를 기초로 대기 중인 보행자가 있는 경우, 차량을 통과시키는 차량 신호등이 미리 설정된 최소 시간 동안 동작되도록 제어하고, 대기 중인 보행자가 없는 경우 보행자를 통과시키는 보행자 신호등이 동작되지 않도록 제어하는 신호 제어부를 포함하는 신호등 제어 장치
    를 포함하는 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템.
  2. 제 1 항에서,
    상기 신호 제어부는,
    상기 신호등의 주변 영상에서 상기 얼굴이 인식되면, 상기 대기 중인 보행자가 있는 경우로 판단하고,
    상기 신호등의 주변 영상에서 상기 얼굴이 인식되지 않으면, 상기 대기 중인 보행자가 없는 경우로 판단하는 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템.
  3. 제 2 항에서,
    상기 신호등 제어 장치는,
    상기 신호 제어부에서 제어한 상기 차량 신호등 및 상기 보행자 신호등에 대한 제어 정보를 외부로 전송하는 통신부를 더 포함하는 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템.
  4. 제 3 항에서,
    상기 통신부에서 전송된 상기 차량 신호등 및 상기 보행자 신호등에 대한 제어 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보를 기초로 상기 차량 신호등 또는 상기 보행자 신호등을 제어하는 신호를 상기 신호등 제어 장치로 전송하는 교통 관리 서버를 더 포함하는 얼굴 인식을 이용한 교통 관리 시스템.
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CN110992714A (zh) * 2019-12-18 2020-04-10 佛山科学技术学院 一种智能交通信号灯控制方法及系统

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