KR20210091569A - 교통 신호 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교통 신호 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 도로의 영상으로부터 차량을 검출하여 통행 정보를 생성하고 상기 영상 내 도로의 관심 차선에서 통행하는 적어도 하나의 관심 차량을 검출하는 통행정보 획득부와, 상기 관심 차량의 위치를 기초로 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출하고, 신호등의 최소녹색시간 및 녹색신호 연장한계시간 각각의 시간 구간 내에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 임계 차량으로 지정하는 통행예측정보 생성부, 및 상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간 및 상기 신호등의 신호 시간 정보를 기초로 상기 신호등의 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정하는 제어부를 포함하는 교통 신호 제어 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 도로의 영상을 분석하여 도로를 통행하는 차량의 차종, 속도 및 통행량 등의 교통 정보를 수집할 수 있으며, 도로에 설치된 신호등의 녹색신호가 종료되기 직전에 영상 내 관심 차선에서 통행하는 관심 차량이 검출된 경우, 관심 차량이 정지선을 정차 없이 통과하도록 신호등의 녹색 신호 시간을 연장 제어함으로써, 한정된 도로 상황에서 통행 효율을 극대화할 수 있다.

Description

교통 신호 제어 시스템 및 그 방법{TRAFFIC SIGNAL CONTROL SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 교통 신호 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도로의 영상을 분석하여 신호등의 녹색 신호 시간을 가변 할 수 있는 교통 신호 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 한정된 도로 상황에서 급증하는 차량으로 인한 교통 혼잡 문제가 사회적, 환경적인 이슈가 되고 있다. 이와 함께, 도로 곳곳에 교통 정보를 수집하고, 분석하여 교통 문제를 해결하려는 다양한 노력이 진행되고 있다.

교통 정보 수집 시스템은 도로 상에서 카메라 또는 센서 수단(예: 루프 센서, 레이저 센서) 등으로부터 실시간 차량 정보를 수집하고, 수집한 정보를 가공하여 교통 정보, 관련 영상, 사고 정보 등을 제공한다.

최근에는 도로에서 수집된 교통 정보를 기반으로 교통 신호의 주기를 적절하게 제어하여 교통 흐름을 개선하는 시스템으로 발전되고 있다.

또한 교통 분야에서는 통행량 수요 예측을 위하여 승용차 환산계수(PCE; Passenger &Car Equivalent)가 사용되는데, 가장 일반적으로는 평지 도로를 기준으로 소형 차량: 1.0, 중형 차량: 1.5, 대형 차량: 2.0가 적용된다. 이는 대형차 1대가 도로를 통행하는 데 소요되는 시간은 소형차 2대가 도로를 통행하는 것과 동일한 효과를 나타내는 것을 의미한다.

중형이나 대형 차량의 경우 교통 흐름을 방해하거나 저해하는 요인이 되는데, 특히 정지선 앞 단에 덤프 트럭과 같은 중차량이 정차 중이면 신호등의 녹색 신호 전환 이후에도 낮은 가속 및 출발 지연 등으로 인해 뒤따르는 차량의 원활한 교통 흐름을 저해하는 주요 원인이 된다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제0446461호(2004.08.30 공고)에 개시되어 있다.

본 발명은, 도로의 영상을 분석하여 신호등의 녹색 신호 시간 이내에 정지선 통과 예상 차량을 검출하고 그 검출된 차량이 정지선을 무정차 통과할 수 있도록 신호등의 녹색 신호 시간을 가변하여 교통 흐름을 개선할 수 있는 교통 신호 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 도로의 영상으로부터 차량을 검출하여 통행 정보를 생성하고 상기 영상 내 도로의 관심 차선에서 통행하는 적어도 하나의 관심 차량을 검출하는 통행정보 획득부와, 상기 관심 차량의 위치를 기초로 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출하고, 신호등의 최소녹색시간 및 녹색신호 연장한계시간 각각의 시간 구간 내에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 임계 차량으로 지정하는 통행예측정보 생성부, 및 상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간 및 상기 신호등의 신호 시간 정보를 기초로 상기 신호등의 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정하는 제어부를 포함하는 교통 신호 제어 장치를 제공한다.

또한, 상기 통행예측정보 생성부는, 상기 신호등의 최소녹색시간 종료 시점 이전에 마지막으로 정지선 통과가 예상되는 관심 차량을 제1 임계 차량으로 지정하고, 상기 최소녹색시간의 종료 시점과 녹색신호 연장한계시간의 종료 시점 사이에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 제2 임계 차량으로 지정할 수 있다.

또한, 상기 관심 차량은, 상기 차량의 특징 정보를 기반으로 검출된 중차량(heavy vehicle)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 관심 차량은, 상기 중차량의 후방에 주행하는 적어도 하나의 차량을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 관심 차량은, 상기 차량의 속도를 기반으로 검출된 설정 속도 미만의 통행 저해 차량을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 통행정보 획득부는, 상기 영상 내 각 차량의 검출 정보와 특징 정보를 이용하여, 차종, 통행량, 대기열 길이, 구간 속도, 평균 속도 중 적어도 하나가 포함된 상기 통행 정보를 생성할 수 있다.

또한, 상기 통행정보 획득부는, 상기 영상 및 도로에 설치된 레이더를 이용하여 상기 통행 정보를 생성할 수 있다.

또한, 상기 통행정보 획득부는, 상기 신호등의 최소녹색시간의 종료 시점을 기준으로 설정 시간 이전의 시점이 도래하면, 상기 영상으로부터 상기 관심 차량을 검출하고 상기 관심 차량의 위치 및 속도를 산출하여 상기 통행예측정보 생성부로 제공할 수 있다.

또한, 상기 통행예측정보 생성부는, 상기 영상 내 정지선의 위치, 관심 차량의 위치 및 속도를 이용하여 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출할 수 있다.

또한, 상기 통행예측정보 생성부는, 상기 영상 내 도로를 따라 설정된 복수의 영역 중에서 관심 차량이 검출된 영역에 대응되는 거리값 및 관심 차량의 속도를 이용하여 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출할 수 있다.

또한, 상기 관심 차량의 속도는 상기 영상 내 도로의 규정 속도일 수 있다.

또한, 상기 통행예측정보 생성부는, 상기 신호등의 최소녹색시간의 종료 시점을 기준으로 설정 시간 이전의 시점이 도래하면, 상기 영상 내의 관심 차량 각각에 대한 상기 정지선 통과 예상 시간을 산출할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 신호등의 최소녹색시간의 현재 잔여 시간과 상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간을 비교하여, 상기 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간이 상기 현재 잔여 시간보다 큰 경우에, 시간 차이를 이용하여 상기 최소녹색시간 이후의 연장 한계 시간 범위 이내에서 상기 연장 시간을 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 시간 차이를 기초로, 상기 연장 한계 시간 범위를 복수의 구간으로 분할한 다단의 연장 구간 중에서 연장 구간의 개수를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간이 상기 현재 잔여 시간보다 크고, 시간 차이가 최소녹색시간 이후의 연장 한계 시간 범위보다 큰 경우, 상기 시간 차이에 대응하는 만큼의 연장 시간을 최소녹색시간 이후에 적용하여 상기 신호등의 신호 시간 주기를 수정하여 현재 신호 시간 주기를 진행한 이후에, 다시 기 설정된 원래 신호 시간 주기로 복귀시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 주변 환경 정보를 추가로 고려하여 상기 녹색 신호 시간의 연장 여부를 결정할 수 있다.

또한, 보행자 대기 여부, 보행자 버튼 작동 여부, 좌회전 차로의 대기열 정보, 도로의 앞막힘 정보 중 적어도 하나를 포함한 상기 주변 환경 정보를 수집하는 환경 정보 생성부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 신호등에서 작동하는 상기 녹색 신호 시간을 포함한 신호 시간 정보를 수신하는 신호시간정보 수신부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 신호시간정보 수신부는, 신호제어기, 외부 관제 센터 및 상기 신호등에 인가되는 전기적 특성을 센싱하는 물리적인 센서 중 어느 하나로부터 상기 신호 시간 정보를 수신할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 통행 정보를 이용하여 차량의 속도 위반을 검지하고, 상기 통행 정보와 상기 신호 시간 정보를 기반으로 차량의 신호 위반을 검지하며, 상기 속도 위반 또는 신호 위반 차량의 단속 정보를 생성하여 운영 장치로 제공할 수 있다.

또한, 상기 통행정보 획득부는, 직진 차선을 대상으로 상기 관심 차선을 설정하거나, 상기 통행 정보를 기준으로 정체 유발 차선, 직진 차량 통행 비율이 일정치 이상인 차선 또는 포화 비율이 일정치 이상인 좌회전 차선을 대상으로 상기 관심 차선을 설정할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 도로의 영상을 촬영하는 촬영 장치와, 상기 도로의 촬영 영상으로부터 차량을 검출하여 차량의 통행 정보와 단속 정보를 생성하고, 영상 내 도로의 관심 차선에서 통행하는 적어도 하나의 관심 차량의 위치를 기초로 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출하고, 신호등의 최소녹색시간 및 녹색신호 연장한계시간 각각의 시간 구간 내에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 임계 차량으로 지정하며, 상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간 및 상기 신호등의 신호 시간 정보를 기초로 상기 신호등의 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정하는 교통 신호 제어 장치, 및 상기 교통 신호 제어 장치로부터 차량의 검출 정보, 상기 통행 정보 및 상기 단속 정보를 수신하여 통합 관리하는 운영 장치를 포함하는 교통 신호 제어 시스템을 제공한다.

그리고, 본 발명은, 도로의 영상으로부터 차량을 검출하여 통행 정보를 생성하고 상기 영상 내 도로의 관심 차선에서 통행하는 적어도 하나의 관심 차량을 검출하는 단계와, 상기 관심 차량의 위치를 기초로 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출하고, 신호등의 최소녹색시간 및 녹색신호 연장한계시간 각각의 시간 구간 내에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 임계 차량으로 지정하는 단계, 및 상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간 및 상기 신호등의 신호 시간 정보를 기초로 상기 신호등의 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는 교통 신호 제어 방법을 제공한다.

또한, 상기 관심 차량은, 상기 차량의 특징 정보를 기반으로 검출된 중차량(heavy vehicle)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 결정하는 단계는, 상기 신호등의 최소녹색시간의 현재 잔여 시간과 상기 산출된 정지선 통과 예상 시간을 비교하여, 상기 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 도로의 영상을 분석하여 해당 도로를 통행하는 차량의 차종, 속도 및 통행량 등의 교통 정보를 수집할 수 있으며, 도로에 설치된 신호등의 녹색신호가 종료되기 직전에 영상 내 관심 차선에서 통행하는 관심 차량이 검출된 경우, 관심 차량이 정지선을 정차 없이 통과하도록 신호등의 녹색 신호 시간을 연장 제어함으로써 한정된 도로 상황에서 통행 효율을 극대화할 수 있다.

특히, 신호등의 녹색 신호가 종료될 무렵에 도로에 존재하는 중차량을 최대한 정차 없이 통과시킬 수 있도록 하여, 정지선 앞 단에 저속 차량이 정지하는 상황을 최소화함은 물론, 다음 신호주기에서 다시 녹색신호로 전환 시 중차량의 느린 가속으로 인한 출발 지연, 대기열 발생 등의 불필요한 교통 지체 현상을 방지하여 교통 흐름을 전반적으로 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 교통 신호 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 교통 신호 제어 장치의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에서 영상 내 각 차로 별로 차량을 검출한 모습을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 영상을 분석하여 관심 차량을 검출한 모습을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에서 신호등에 적용되는 신호 주기 정보를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에서 영상 내 설정된 복수의 영역을 이용하여 영상 내 차량의 위치를 추정하는 원리를 설명한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에서 반대 방향 도로의 영상으로부터 앞막힘이 포착된 모습을 예시한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 교통 신호 제어 시스템을 이용한 교통 신호 제어 방법을 설명하는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 교통 신호 제어 시스템을 도시한 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 교통 신호 제어 시스템은 촬영 장치(100), 교통 신호 제어 장치(200) 및 운영 장치(300)를 포함한다.

촬영 장치(100)는 복수의 차로를 포함하는 도로의 영상을 촬영하고, 촬영한 영상을 교통 신호 제어 장치(200)로 제공한다. 촬영 장치(100)는 고정(Fixed), 회전(PTZ) 형식의 카메라를 포함하며, 일반 도로, 고속 도로, 비포장 도로, 교차로 지점 등의 도로에서 지주 등과 같은 시설물에 장착되어 운용될 수 있다.

촬영 장치(100)는 유무선 통신 방식을 통해 교통 신호 제어 장치(200)와 연결되어 영상을 제공할 수 있다. 여기서, 유무선 통신 방식은 데이터 송수신이 가능한 공지된 다양한 통신 방식을 포함한다.

교통 신호 제어 장치(200)는 촬영 장치(100)로부터 영상을 수신하고, 수신한 영상을 분석하여 도로의 교통 정보를 생성하고 영상 내의 관심 차선에서 통행하는 관심 차량의 위치를 고려하여 신호등(500)의 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정할 수 있다. 여기서, 신호등(500)은 도로 교통에 관하여 등화(燈火) 형태로 진행ㆍ정지ㆍ방향 전환ㆍ주의 관련 신호를 표시하는 장치이나, 문자ㆍ기호 형태로 신호를 표시하는 장치로도 구현될 수 있다.

신호제어기(400)는 도로 현장 주변의 함체 내 구비되거나 관제 센터의 서버에 포함되어, 신호등(500)의 신호 주기 및 전환 등을 제어할 수 있다. 교통 신호 제어 장치(200)는 신호제어기(400)와 함께 함체 내에 구비되어 신호제어기(400)와 통신할 수도 있지만, 신호제어기(400)를 포함하는 형태로 구현될 수도 있고, 신호제어기(400)와 통신 연결되어 별도 설치될 수 있다.

교통 신호 제어 장치(200)는 도로의 교통 정보(통행 정보), 차량 정보, 주변 환경 정보, 녹색 신호 시간의 제어 정보, 현시 정보 등을 운영 장치(300)로 제공할 수 있다.

운영 장치(300)는 교통 신호 제어 장치(200)와 유무선 통신망을 통하여 연결되며, 도로의 각 지점에서 설치된 교통 신호 제어 장치(200)로부터 정보를 각각 수집하고, 이를 종합하여 지점 별로 각종 정보를 저장, 관리 및 분석할 수 있다.

또한, 운영 장치(300)는 도로의 각 지점에 대한 차량의 검출 정보, 특징 정보, 통행 정보, 단속 정보를 포함한 실시간 교통 정보와 신호 제어 정보 및 각종 통계 정보를 다양한 형태의 정보 기기(예를 들어, 관리자 디스플레이, 웹 서비스, 도로 전광판 등)를 통해 관리자, 운전자 및 대중교통 이용자 등에게 제공할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 교통 신호 제어 장치의 세부 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 교통 신호 제어 장치(200)는 통행정보 획득부(210), 신호시간정보 수신부(220), 통행예측정보 생성부(230), 환경정보 생성부(240), 그리고 제어부(250)를 포함한다.

먼저, 통행정보 획득부(210)는 도로의 영상으로부터 차량을 검출하여 통행 정보를 생성하고, 영상 내 도로의 차선 중 관심 차선을 설정 또는 추출하여 그 관심 차선에 존재하는 적어도 하나의 관심 차량을 검출한다.

통행정보 획득부(210)는 도로 형태가 복수의 차선으로 구성되어 있는 경우, 통행 정보를 기준으로 정체를 유발하는 차선을 대상으로 관심 차선을 설정 또는 추출한다. 예를 들어, 통행정보 획득부(210)는 우회전 및 좌회전을 제외한 직진 차선을 대상으로 관심 차선을 설정 또는 추출하거나, 직진 차량 통행 비율이 일정 수치 이상으로 높은 차선 또는 좌회전 대기열이 포화되어 직진 차선에 영향을 주는 좌회전 차선 등을 대상으로 관심 차선을 설정할 수 있다. 또한, 출퇴근 시간 등의 특정 시간 대 교통 패턴이 달라지는 경우에는 시간 대별 관심 차선을 다르게 변경 설정 또는 추출할 수 있다.

통행정보 획득부(210)는 영상 내 각 차량의 검출 정보와 특징 정보를 이용하여, 차종, 통행량, 대기열 길이, 구간 속도, 평균 속도 등을 포함한 통행 정보를 생성할 수 있으며, 각 차로 및 진행 방향(직진, 좌/우회전) 별로 통행 정보를 생성하여 제공할 수 있다.

대기열의 길이는 차로 상에 대기열을 형성한 차량의 대수 및 차종(차량 크기)에 따라 결정된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서 대기열의 길이란 해당 차로 상에 대기 중인 차량의 대수 및 차종을 포함한 개념일 수 있다.

통행정보 획득부(210)는 영상을 분석하여 승용차, RV, 대형 트럭, 대형 버스 등과 같은 차량의 종류를 분류할 수 있고, 정지선에 정차된 차량의 대수 및 차량의 종류를 길이로 환산하여 대기열의 길이를 산출할 수 있다.

통행정보 획득부(210)는 한 대의 카메라의 영상 만으로 복수 차로(예: 4 ~ 8차로)를 주행 중인 차량의 검출과 통행 정보 생성이 가능하므로, 기존의 루프 센서 기반의 교통 정보 수집 방식과는 달리 노면의 파손으로 인한 센서의 유지 보수 및 이를 위한 도로 통제를 전혀 필요로 하지 않는 큰 장점을 가진다.

도 3은 본 발명의 실시 예에서 영상 내 각 차로 별로 차량을 검출한 모습을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 영상 내 각 차로 별로 다양한 종류의 차량(승용차, 승합차, 트럭, 버스 등)이 검출되고, 검출된 각 차량에 대하여 분류된 차종 별로 상이한 색상의 사각형 박스가 설정된 모습을 나타낸다.

통행정보 획득부(210)는 영상으로부터 영상 내에서 차량과 관련한 객체를 모두 검출하고, 검출한 차량 객체에 대응하여 차량의 특징 정보(예: 차종, 색상, 크기, 차량번호 등)를 분석할 수 있다. 또한, 통행정보 획득부(210)는 각 차량에 식별자를 할당하여 실시간 트래킹(Tracking)하고 시간 별 위치를 이용하여 차량의 주행 속도를 산출할 수도 있다.

일반적으로 도로 내 차량의 통행 효율은 승용차 환산계수(PCE)와 연관되어 차량의 종류에 따라 달라진다.

표 1은 교차로에서 도로의 정지선을 기준으로 차량들이 정차하여 대기하고 있는 상황을 가정하고, 각 차로에 대기 중인 차량을 식별 코드를 이용하여 순서대로 나열한 것이다. 표 1로부터 각 차로 별로 차종의 분포를 확인할 수 있다.

차로 'A'	[정지선] 321111
차로 'B'	[정지선] 111123

이러한 표 1에서 식별 코드 1, 2, 3은 각각 소형, 중형, 대형 차량을 의미한다. 따라서, 차로 'A'의 경우 대형(3), 중형(2), 소형(1), …, 소형(1) 차량 순으로 차량이 대기 중인 상황이고, 차로 'B'의 경우 소형(1), 소형(1), 소형(1), …, 대형(3) 차량 순으로 차량이 대기 중인 상황을 나타낸다. 이때, 신호등(500)이 다시 녹색 신호로 전환되어 차량들이 다시 출발하는 상황에서, 차종별 설정된 승용차 환산계수를 이용하여 각 차량들이 정지선을 출발하여 교차로를 통과하는 시간의 합을 연산하여 보면, 차로 'A' 보다 차로 'B'에서 더욱 작은 값을 가진다.

즉, 차로 'A'가 차로 'B'보다 낮은 통행 효율을 가지는데, 그 이유는 차로 'A'의 맨 앞에 위치한 대형 차량의 출발 지연 및 낮은 가속으로 인해 뒤따르는 차량들이 선단의 대형 차량에 막혀 그 이상의 속도로 주행하기 어려워지기 때문이다.

이처럼, 대형 차량이 정지선의 선단에서 정차한 경우, 녹색 신호 전환 시에 후속 차량들의 가속 또는 추월을 방해하고 통행 저해 및 교통 지체를 유발하게 된다.

본 발명의 실시 예는 신호등의 녹색 신호 종료 임박 시, 영상 내 도로의 관심 차선에서 대형 차량 등을 포함한 중차량(Heavy vehicle)이 발견되면 현재 시간 주기의 녹색 신호 시간을 연장하여, 정지선에 대한 대형 차량의 정차를 최소화하고 이를 통해 다음 신호 주기에서 교통 지체를 최소화하고 도로의 전체적인 통행 효율을 높인다.

통행정보 획득부(210)는 영상으로부터 차량을 검출하여 검출 정보를 생성하고, 해당 차량의 영상으로부터 특징 정보를 추출할 수 있다.

여기서, 차량의 검출 정보는 차량에 할당된 식별자(아이디), 검출 시간, 영상 내 검출 위치, 속도, 차로 정보, 영상 등을 포함할 수 있다. 또한, 차량의 특징 정보는 차량의 영상에서 분석하여 획득한 차량의 색상, 종류(차종), 모델, 크기, 번호판 정보 등을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.

여기서 물론, 통행정보 획득부(210)는 차량의 속도와 위치의 정확성을 위하여 도로에 설치된 레이더와 같은 보조 장치를 추가적으로 이용하거나, 레이더에서 검출한 정보를 영상으로 분석한 교통정보와 혼용하는 것도 가능하다.

통행정보 획득부(210)는 영상 내 차량의 검출 정보 및 특징 정보 중 적어도 하나를 기초로 영상 내 도로의 관심 차선에서 통행하는 적어도 하나의 관심 차량을 검출하고, 검출한 관심 차량의 정보를 통행예측정보 생성부(230)로 제공할 수 있다.

또한, 통행정보 획득부(210)는 신호등(500)의 최소녹색시간의 종료 시점을 기준으로 설정 시간(예: 5초) 이전의 시점이 도래하면, 영상으로부터 관심 차량을 검출하고 상기 관심 차량의 위치 및 속도를 산출할 수 있다. 예를 들어, 해당 도로의 차량 녹색 신호 시간이 40초라면, 녹색 신호 시간이 35초 경과한 시점부터 영상 내 관심 차량을 검출하고 관심 차량의 위치와 속도를 산출하여 제공함으로써 영상을 분석하는 하드웨어의 부하를 최소화할 수 있으며, 최소한의 하드웨어로 구현이 가능하다.

여기서, 관심 차량은 관심 차선에서 통행하는 모든 종류의 차량 또는 차량의 특징 정보를 기반으로 검출된 중차량(heavy vehicle)을 포함할 수 있다. 이때, 중차량은 중형/대형(덤프) 트럭, 중형/대형 버스, 트레일러 차량을 포함할 수 있으며, 도로 교통 상황에 따라 4~5종 이상의 트럭 및 트레일러 군으로 한정될 수도 있다.

물론, 중차량은 도로 내에서 대형(트럭, 버스) 및 중형(트럭,버스), 소형(트럭) 순으로 결정될 수도 있다. 즉, 중차량은 상대적인 개념으로 주로 소형 및 중형 차량이 많은 도로는 중형 차량이 될 수 있고 소형, 주형, 대형이 혼재된 도로는 중형 및 대형 차량이 될 수 있다.

또한, 관심 차량은 차량의 속도를 기반으로 검출된 설정 속도 미만의 교통 저해 차량(저속 주행 차량) 군을 더 포함할 수 있다. 차량의 주행 속도는 일반적으로 운전자의 연령, 운전 습관, 경력, 숙련도 등의 영향을 받는다. 이를 고려하여 볼 때, 저속 주행 차량은 다음 신호 주기에서도 출발 지연을 유발한 가능성이 있기 때문에 이 역시 관심 차량으로 분류될 수 있다.

이러한 본 발명의 실시 예는 신호등(500)의 녹색 신호의 종료 임박 시에 녹색 신호 연계 주행 방향으로 주행하는 차량들 중 저속 차량을 검출하고, 저속 차량이 정지선을 통과할 수 있는지를 추정하여, 현시 중인 녹색 신호의 연장 시간을 가변할 수 있다.

그 밖에도, 관심 차량은 복수 차로에 대해 횡 방향으로 동일한 영역, 즉 정지선으로부터 동일 유사한 위치에 차선을 달리하여 군집되어 복수 차로에 걸쳐 통행을 방해하는 차량군을 포함할 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의상 덤프트럭과 같은 중차량을 관심 차량으로 결정한 것을 대표적으로 예시한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 영상을 분석하여 관심 차량을 검출한 모습을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 4의 (a)는 신호등(500)이 적색 신호일 때 대기 중인 차량을 각각 검출한 결과를 나타낸다. 여기서, 통행정보 획득부(210)는 차로 별로 대기중인 차량의 종류 및 대수를 분석하여 대기열의 길이를 계산할 수 있으며 차로 별로 차종의 분포를 분석하여 제공할 수 있다.

도 4의 (b)는 신호등(500)이 적색 신호에서 녹색 신호로 전환되어 차량이 통행하는 영상을 나타낸다. 이때, 통행정보 획득부(210)는 각 차로 별 차량의 통행량은 물론 차량의 방향(직진, 좌회전, 우회전) 별로 차량의 통행량을 검출할 수 있고, 각 차로 중 직진 방향 차로, 즉 직진 차선을 관심 차선으로 설정할 수 있다.

도 4의 (c)는 신호등(500)의 녹색 신호 시간의 종료 이전에 획득한 영상에 해당하며, 영상 내에서 덤프트럭에 해당하는 중차량을 관심 차량(10)(노란색 박스)으로 검출한 모습을 나타낸 것이다. 도 4의 (d)는 녹색 신호 시간의 종료 임박(예: 종료 5초 전) 시에 획득한 영상으로 관심 차량(10)이 정지선에 더욱 근접하고 있는 모습을 나타낸다.

본 실시 예에서는 한대의 중차량을 관심 차량(10)(노란색 박스)으로 검출하였지만, 복수의 중차량을 관심 차량으로 검출할 수 있으며, 관심 차량의 근접 후방에 주행하는 차량을 적어도 하나 이상 포함하여 관심 차량으로 검출하는 것도 가능하다.

여기서, 통행정보 획득부(210)는 영상 내 검출된 관심 차량의 위치 및 속도를 산출하거나 추정하고 통행예측정보 생성부(230)로 제공할 수 있다. 이후 통행예측정보 생성부(230)는 관심 차량의 위치 및 속도를 이용하여 관심 차량이 정지선에 도달하는데 필요한 예상 소요 시간을 예측할 수 있다. 이에 대해서는 추후 상세히 설명할 것이다.

한편, 신호시간정보 수신부(220)는 신호등(500)에서 작동하는 녹색 신호 시간을 포함한 신호 시간 정보 (시간 테이블)를 수신하고, 수신한 신호 시간 정보를 통행정보 획득부(210)와 통행예측정보 생성부(230) 및 제어부(250)로 제공할 수 있다.

여기서, 신호시간정보 수신부(220)는 신호등(500)의 신호 주기와 현시정보를 수신하며, 신호주기는 초(Second) 단위를 사용한다. 예를 들어, 교차로의 신호주기가 "180초" 라면, 180초 이내에서 방향별 신호 시간이 배분되며, 시간 배분 시에는 도로 형태, 통행량, 도로 상태 등이 복합적으로 고려된다.

도 5는 본 발명의 실시 예에서 신호등에 적용되는 신호 주기 정보를 설명하는 도면이다.

도 5에 나타낸 것과 같이, 교차로의 각 도로 방향마다 녹색, 황색 및 적색 신호 구간을 포함한 신호시간(현시)이 배분된다. 여기서, 녹색 신호 시간은 최소녹색시간 및 연장한계시간을 포함하며, 최소녹색시간과 연장한계시간의 합인 최대녹색시간을 넘지 않아야 한다. 따라서, 연장 시간 역시 연장한계시간 범위 이내에서 결정되어야 한다.

연장한계시간은 도 5에서와 같이, 설정 시간(예: 1초, 3초, 5초) 간격으로 분할된 N개의 연장 구간을 포함한다. 따라서, 녹색 신호 시간의 연장 시간은 연장 구간의 개수를 통해 조절 가능하다. 도 5의 경우 N=3인 것을 설명하고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않는다. 여기서 N이 증가할수록 시간 간격은 감소하지만 더욱 다단의 구간으로 세분화될 수 있다.

이러한 신호시간정보 수신부(220)는 신호제어기(400)와 통신하여 신호시간 정보를 수신할 수도 있고, 복수의 신호제어기(400)를 통합 제어하는 관제 센터의 서버와 통신하여 신호시간 정보를 수신할 수도 있다. 이외에도, 신호시간정보 수신부(220)는 신호제어기(400)에서 신호등(500)에 인가되는 단자 또는 전선에 설치된 물리적인 센서(신호 검출장치)를 통하여 전기적 신호 특성을 시간에 따라 센싱하는 방법으로 신호시간 정보를 획득할 수도 있다.

통행예측정보 생성부(230)는 영상 내 관심 차량의 위치를 기초로 관심 차량이 도로의 정지선을 통과하는데 까지 소요되는 예상 소요 시간(이하, 정지선 통과 예상 시간)을 산출하고, 산출한 정보를 제어부(250)로 전달한다. 그러면, 제어부(250)는 산출된 정지선 통과 예상 시간을 기초로 신호등(500)의 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정한다.

구체적으로, 통행예측정보 생성부(230)는 영상 내 정지선의 위치, 관심 차량의 위치 및 속도를 이용하여 정지선 통과 예상 시간을 산출한다. 여기서, 정지선 통과 예상 시간은 관심 차량이 정지선에 도달하는데 필요한 예상 소요 시간을 의미한다. 즉, 영상 내 정지선과 관심 차량 간 거리와 해당 차량의 속도를 기초로 관심 차량이 도로의 정지선을 통과하는데 까지 소요되는 시간을 산출한다.

예를 들어, 50 Km/h 속도로 주행하는 차량이 정지선으로부터 50m 위치 지점에 있다면, 해당 차량이 정지선을 통과하는 데 요구되는 시간은 3.7초로 계산된다.

이 경우 대략 4초 이상을 연장하면 해당 차량은 정지선을 정차 없이 통과하는 것이 가능하게 되는데, 녹색 시간 연장 단위(N개 구간의 시간 단위)가 5초라면, 1개 구간(총 5초)만큼의 시간 연장이 요구된다. 물론, 차량이 100m 위치 지점에 있었다면 제1 내지 제2 구간을 포함한 2개 구간(총 10초)만큼의 시간 연장이 요구된다.

또 다른 예로, 최소녹색시간은 50초이고 연장한계시간은 6초이며 영상 내에 관심 차랑 "A", "B"가 검출된 상황을 가정하여 설명한다. 만일 관심 차랑 "A"와 "B"가 각각 정지선에 대해 50m와 70m 후방에서 주행 중이고 주행 속도가 약 50km/h이면, 정지선을 통과하는데 까지 관심 차량 "A"는 약 3.7초, "B"는 약 5.2초 소요된다. 이때, 관심 차량 A와 B를 모두 정차 없이 정지선을 통과시킬 수 있는 연장시간은 6초이며 이는 연장한계시간 이내에 해당하므로 연장 시간은 6초로 결정된다.

본 발명의 실시 예에서 차량의 속도로 해당 차량의 실제 산출 속도를 적용하는 것이 바람직하지만, 필요에 따라서는 해당 도로의 규정 속도, 차량의 평균 속도를 적용할 수도 있다. 예를 들어, 영상 분석을 통해 정확한 속도 검출이 어려운 환경인 경우, 해당 도로의 제한 속도 또는 통행정보 획득부(210)에서 산출된 실시간 평균 통행 속도를 차량의 속도 값으로 활용할 수 있다.

또한, 도로의 영상을 획득하는 카메라의 설치 높이, 도로의 경사도, 날씨 및 야간 조명 환경 등에 따라 차량의 위치 및 속도 오차가 불가피하게 발생할 수 있다. 이때 영상의 해상도를 높이면 속도 오차는 다소 감소되지만 이로 인해 영상 전송 및 분석에 소요되는 하드웨어의 부하 및 연산 복잡도가 증가한다.

이를 합리적으로 해결하기 위하여, 통행예측정보 생성부(230)는 해당 도로 영상에 복수의 관심 영역을 설정하고 이를 이용하여 정지선 통과 예상 시간을 산출할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에서 영상 내 설정된 복수의 영역을 이용하여 영상 내 차량의 위치를 추정하는 원리를 설명한 도면이다.

통행예측정보 생성부(230)는 도 6과 같이 영상 내 도로를 따라 설정된 복수의 영역(S1,S2,S3) 중에서 관심 차량이 검출된 영역에 대응되는 거리값 및 관심 차량의 속도를 이용하여, 관심 차량이 정지선을 통과하는데 소요되는 정지선 통과 예상 시간을 산출할 수 있다.

예를 들어, 정지선으로부터 10m 간격으로 복수의 관심 영역(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, ??)이 설정되어 있다고 가정한다. 만일, 영상 내 관심 차량의 주행 속도가 50km/h이고, 관심 차량이 S6 영역 내에서 검출되면, 해당 차량은 50~60m 영역에 존재하므로 정지선까지 소요되는 시간은 약 3.7~4.4초로 연산되므로, 연장 시간은 최종적으로 5초로 결정된다.

물론 이러한 경우에도 차량의 속도 값으로 도로의 제한 속도 또는 평균 속도를 사용할 수 있다.

그리고, 통행예측정보 생성부(230)는 하드웨어 부하를 최소화하도록, 신호등(500)의 최소녹색시간의 전체에 대해 상술한 연산을 수행하지 않고, 최소녹색시간이 종료 시점을 기준으로 설정 시간 이전 시점(최소녹색시간 종료 5초 전)이 도래하면 영상 내 존재하는 각각의 관심 차량을 대상으로 정지선 통과 예상 시간을 산출할 수 있다.

또한, 통행예측정보 생성부(230)는 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간과 신호등(500)의 신호 시간 정보를 기준으로 신호등(500)의 최소녹색시간 및 녹색신호 연장한계시간 각각의 시간 구간 내에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 임계 차량으로 지정하고 그 지정된 임계 차량의 검출 정보 및 특징 정보를 제어부(250)로 전달한다.

상세하게는, 통행예측정보 생성부(230)는 신호등(500)의 최소녹색시간의 종료 시점 이전에 마지막으로 정지선 통과 예상되는 관심 차량을 제1 임계 차량으로 지정하고, 최소녹색시간의 종료 시점과 녹색신호 연장한계시간의 종료 시점 사이에 정지선 통과 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 제2 임계 차량으로 지정하여 그 지정된 제1 임계 차량 및 제2 임계 차량의 검출 정보 및 특징 정보를 제어부(250)로 전달한다.

환경정보 생성부(240)는 신호제어기(400)에서 제어하는 신호등(500)이 설치된 도로 주변의 상태 정보를 수집하고 생성하는데, 관심 차량의 녹색 신호 시간의 연장 시간으로 인해 통행에 영향을 받게 되는 주변 환경 정보(예: 횡단도로 상황, 좌회전 감응, 보행자 여부, 앞막힘 정보)를 실시간 생성 또는 수집한다.

구체적으로, 환경정보 생성부(240)는 교차로의 각 방향에 설치된 복수의 촬영 장치 및 현재 도로에 대응한 보행자 조작 버튼 등의 현장의 주변 기기로부터 주변 환경 정보를 수집하여 제어부(250)로 제공한다. 이때, 주변 환경 정보는, 보행자 대기 여부, 보행자 버튼의 작동(조작) 여부, 좌회전 차로의 대기열 정보, 도로의 앞막힘 정보 등을 포함할 수 있다.

만일, 영상 내 해당 도로의 횡단보도 주변에 보행자가 검출되거나, 보행자 조작 버튼에 의해 보행자 대기 신호가 존재하거나, 영상 내 해당 도로의 좌회전 대기열이 설정 길이 이상 발생하거나, 교차를 넘어선 도로의 영상에서 이미 도로의 앞막힘이 발견된 경우, 녹색 신호 시간을 연장하지 않는 것이 오히려 교통 흐름에 도움을 줄 수 있다.

이와 같이, 도로의 앞막힘, 좌회전 대기열 발생, 보행자 대기 등이 검출된 상황에서 녹색 신호 시간이 연장된다면, 오히려 보행자의 통행이나 교통 흐름을 간섭하거나, 추가적인 교통 지체로 인하여 교통 흐름을 방해하고 저해할 우려가 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에서 반대 방향 도로의 영상으로부터 앞막힘이 포착된 모습을 예시한 도면이다.

이러한 도 7의 영상은 분석 대상이 되는 해당 도로와 반대 방향의 도로 상에 설치된 촬영 장치의 영상을 예시한 것이며, 영상에서 중앙선을 너머 보이는 우측 끝 부분의 영역을 통하여 해당 도로의 앞막힘 여부가 확인될 수 있다.

즉, 현재 도로에 대한 앞막힘 상태는 교차로 상의 각 도로 방향에 설치된 촬영 장치 중에서 현재 도로와 반대 방향의 도로 상에 설치된 촬영 장치의 영상의 우측 영역을 통하여 쉽게 확인된다.

이러한 앞막힘이 발생한 상태이면, 녹색 신호 시간을 연장하지 않는 것이 교차로의 꼬리물기를 사전 예방하는 효과가 있어 교통 흐름을 원활히 할 수 있다.

이처럼 환경정보 생성부(240)는 최종적으로 신호등(500)에 시간 연장을 적용할 것인지를 판단하는데 필요한 환경 정보를 생성 또는 수집하여 제공하는 기능을 수행한다.

물론, 주변 환경 정보는 횡단보도 보행자 대기열, 보행자 버튼 작동여부, 횡단도로의 교통상황뿐만 아니라, 주도로/부도로 여부, 직전/직후 교차로의 통행정보 및 교통상황을 더 포함할 수 있다.

또한, 환경정보 생성부(240)는 보행자의 대기열을 검출하는 주변 기기(촬영 장치, 레이더 등)으로부터 주변 환경 정보를 수신하거나 주변 기기에서 제공한 데이터를 분석하여 주변 환경 정보를 직접 생성하는 것이 가능하며, 보행자 작동버튼이 있는 경우 버튼의 작동정보를 수신하여 이를 환경 정보에 포함하는 것이 가능하다.

제어부(250)는 통행정보 획득부(210), 신호시간정보 수신부(220), 통행예측정보 생성부(230), 환경정보 생성부(240) 각각의 데이터 흐름을 제어하며, 각 부(210,220,230,240)와 데이터를 주고받을 수 있다.

제어부(250)는 통행예측정보 생성부(230)로부터 임계 차량에 대응하여 산출된 정지선 통과 예상 시간을 수신하고, 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간 및 신호등(500)의 신호 시간 정보를 기초로 신호등(500)의 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정한다.

여기서 제어부(250)는 신호등(500)의 최소녹색시간의 현재 잔여 시간과 산출된 정지선 통과 예상 시간 간을 비교하여, 녹색 신호 시간의 연장 여부를 결정한다.

제어부(250)는 정지선 통과 예상 시간이 현재 잔여 시간보다 크면, 녹색 신호 시간의 연장이 필요한 것으로 판단하고, 그 시간 차이를 이용하여 연장 시간을 결정한다. 이때, 제어부(250)는 연장 한계 시간 범위를 N개의 구간으로 분할한 다단의 연장 구간 중에서 연장 구간의 개수를 결정하는데, 시간 차이에 대응하는 만큼 연장 구간의 개수를 선택하면 된다.

예를 들어, 최소녹색시간 이후의 연장한계시간은 6초이고 1초 간격의 6개 연장 구간을 포함하는 경우, 최소녹색시간의 현재 잔여 시간과 산출된 정지선 통과 예상 간의 시간 차이가 2.5초로 확인되면, 제어부(250)는 연장 시간을 3초로 결정하며, 6개의 연장 구간 중 초기의 3개 구간을 선택할 수 있다. 물론, 시간 차이가 7초였다면, 연장 시간은 6초로 결정될 수 있다. 제어부(250)는 결정된 연장 시간 정보를 신호등(500)로 전달하여, 신호등(500)의 녹색 신호 시간을 연장할 수 있다.

여기서, 제어부(250)는 환경정보 생성부(240)로부터 수신한 주변 환경 정보를 고려하여, 실제로 신호등(500)에 대해 해당 연장 시간을 적용할 것인지 여부를 최종 판단하고, 판단 결과에 따라 연장 시간을 신호등(500)에 적용할 수도 있고 적용하지 않을 수도 있다.

즉, 제어부(250)는 환경정보 생성부(240)로부터 수신한 주변 환경 정보로부터 주변의 간섭 요인이 존재하는지 여부를 판단한 결과, 간섭 요인이 없다면 해당 연장 시간을 신호등(500)에 적용하여 녹색 신호 시간을 연장하지만, 간섭 요인이 존재한다면 연장 시간을 적용하지 않는다.

이와 같이, 제어부(250)는 주변 환경정보를 고려하여 최종적으로 연장 여부를 결정하고, 연장 시간을 포함한 시간 제어 정보를 생성하여 신호등(500)로 제공할 수 있다.

이러한 제어부(250)는 신호제어기(400), 신호제어 서버 또는 신호 검출장치(미도시)와의 통신, 환경 정보수집을 위한 주변 기기와의 통신, 해당 도로의 규정 속도 등의 설정 기능을 포함할 수 있다.

또한, 제어부(250)는 통행정보 획득부(210)가 도로망의 교차로에 연속되어 구성되어 있는 경우, 직전 또는 직후방에 있는 교차로의 통행정보 획득부로부터 통행정보를 수신하고 이를 현재 교차로의 환경정보로 활용할 수 있다. 또한 직후방의 교차로 사고발생정보는 운전자의 우회경로 선택을 가능하게 하여 교통 정체를 줄일 수 있다.

또한, 제어부(250)는 통행정보 획득부(210)를 통해 획득되는 통행 정보를 이용하여 차량의 속도 위반을 검지하고, 그 통행 정보와 신호시간정보 수신부(220)를 통해 수신되는 신호등(500)의 신호 시간 정보를 기반으로 차량의 신호 위반을 검지함으로써, 속도 및 신호 위반 차량에 대한 단속 정보를 생성하여 운영 장치(300)로 제공할 수 있다.

또한, 제어부(250)는 통행예측정보 생성부(230)로부터 임계 차량, 즉 제1 임계 차량 및 제2 임계 차량의 검출 정보 및 특징 정보를 전달받아 운영 장치(300)로 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서 통행정보 획득부(210) 및 통행예측정보 생성부(230)는 영상분석을 수행하는 하드웨어 및 알고리즘을 포함하며, 각각의 구성 요소는 클라우드, 에지 컴퓨팅 또는 이들의 혼용으로 구현 가능하고, 로컬 구성, 센터 구성 등으로 한정되지 않는다.

한편, 본 발명의 실시 예는 연장한계 시간 이내에서 녹색 신호 시간의 연장 시간을 결정하는 것을 예시하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 독립 교차로 및 연동 교차로 모두 연장 한계 시간 범위를 초과하여 녹색 신호 시간의 시간 연장이 가능할 수 있다.

다만, 연장 한계 시간 이내에서 녹색 신호 시간을 연장하는 경우 도 5에서와 같은 신호 시간 주기 이내에서만 시간 연장이 이루어지므로 신호 시간 주기 자체에는 변동이 발생하지 않는다.

하지만, 연장 한계 시간 범위를 초과하여 녹색 신호 시간을 연장하는 경우 신호 시간 주기 자체가 변동하게 된다. 이때, 연동 교차로의 경우 추후 서로 연동하는 교차로 간 신호 엉킴이 발생될 우려가 있기 때문에, 현재의 신호 시간 주기가 진행된 이후에 다시 원래의 신호 주기로 복귀시킬 필요가 있다.

따라서, 제어부(250)는 정지선 통과 예상 시간이 현재 잔여 시간보다 크고, 그 시간 차이가 최소녹색시간 이후의 연장 한계 시간 범위보다 크면, 시간 차이에 대응하는 만큼의 연장 시간을 최소녹색시간 이후에 적용하여 신호등(500)의 신호 시간 주기를 수정하고, 수정된 현재 신호 시간 주기가 진행된 이후에, 다시 기 설정된 원래 신호 시간 주기로 복귀시킬 수 있다. 이와 같은 방식은 독립 교차로 보다는 연동 교차로에 주로 적용될 수 있다.

도 8은 도 1에 도시된 교통 신호 제어 시스템을 이용한 교통 신호 제어 방법을 설명하는 도면이다.

먼저, 교통 신호 제어 장치(200)의 통행정보 획득부(210)는 촬영 장치(100)로부터 영상을 수신하고, 영상을 분석하여 통행 정보를 생성한다(S810). 여기서 통행정보 획득부(210)는 영상 내 차량의 검출 정보 및 특징 정보를 이용하여 차종, 통행량, 대기열 길이, 구간 속도, 평균 속도를 포함하는 통행 정보를 생성할 수 있다.

그리고, 통행정보 획득부(210)는 영상을 분석하여 영상 내 도로의 차선 중 관심 차선을 설정하여 그 관심 차선에서 통행하는 적어도 하나의 관심 차량을 검출한다(S820). 여기서, 관심 차량은 중차량 등 저속 주행 차량을 그 대상으로 하나, 모든 종류의 차량을 그 대상으로 할 수도 있다.

통행정보 획득부(210)는 녹색신호시간의 종료 시점으로부터 설정 시간 이전(최소녹색시간 종료 5초전)부터 영상 내의 관심 차량을 검출하기 시작하며, 이를 통해 하드웨어의 부담을 최소화할 수 있다.

통행예측정보 생성부(230)는 영상 내 검출된 관심 차량의 위치를 기초로 관심 차량이 도로의 정지선을 통과하는데 까지 소요되는 정지선 통과 예상 시간을 산출하고 이를 제어부(250)로 제공한다(S830).

이때, 통행예측정보 생성부(230)는 영상 내 정지선에 대한 관심 차량의 상대적 위치(거리) 및 속도를 이용하여 정지선 통과 예상 시간을 산출할 수도 있지만, 영상 내 설정된 복수의 관심 영역 중 관심 차량이 위치한 영역에 매칭된 거리 값과 관심 차량의 속도를 이용하여 정지선 통과 예상 시간을 산출하는 것도 가능하다.

한편, 통행예측정보 생성부(230)는 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간과 신호등(500)의 신호 시간 정보를 기준으로 신호등(500)의 최소녹색시간 및 녹색신호 연장한계시간 각각의 시간 구간 내에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 임계 차량으로 지정하고 그 지정된 임계 차량의 검출 정보 및 특징 정보를 제어부(250)로 전달한다.

상세하게는, 통행예측정보 생성부(230)는 신호등(500)의 최소녹색시간의 종료 시점 이전에 마지막으로 정지선 통과 예상되는 관심 차량을 제1 임계 차량으로 지정하고, 최소녹색시간의 종료 시점과 녹색신호 연장한계시간의 종료 시점 사이에 정지선 통과 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 제2 임계 차량으로 지정하여 그 지정된 제1 임계 차량 및 제2 임계 차량의 검출 정보 및 특징 정보를 제어부(250)로 전달한다.

제어부(250)는 임계 차량에 대응 산출된 정지선 통과 예상 시간과 현재 녹색 신호 시간의 잔여 시간을 비교하여, 녹색신호시간의 연장 여부와 연장 시간을 결정한다(S840). 이때, 녹색신호시간의 연장 시간은 연장 한계 시간 범위 이내에서 결정될 수 있다.

이후, 제어부(250)는 환경정보 생성부(240)에서 수집된 주변 환경 정보를 확인한다(S850). 여기서, 주변환경정보는 보행자 대기 여부, 보행자 버튼 작동 여부, 좌회전 차로의 대기열 정보, 도로의 앞막힘 정보 등을 포함할 수 있다.

제어부(250)는 주변 환경 정보를 확인하여 주변의 간섭 요인이 존재하는지 여부를 판단한다(S860). 예를 들어, 도로의 앞막힘, 좌회전 대기열, 일정 수 이상의 보행자 대기열 중 적어도 하나가 발생한 상황이라면, 주변의 간섭 요인이 존재하는 것으로 판단한다.

만일, 간섭 요인이 없다면, 제어부(250)는 앞서 S840 단계에서 결정된 연장 시간을 신호등(500)에 직접 적용하여 녹색 신호 시간을 연장하지만(S870), 간섭 요인이 존재한다면 연장 신호를 적용하지 않는다(S880).

한편, 제어부(250)는 통행예측정보 생성부(230)로부터 임계 차량, 즉 제1 임계 차량 및 제2 임계 차량의 검출 정보 및 특징 정보를 전달받아 운영 장치(300)로 전달한다. 운영 장치(300)는 제어부(250)로부터 전달받은 정보를 관리자 디스플레이 등의 정보 기기를 통해 표시함으로써, 관리자가 디스플레이 화면을 통해 임계 차량의 검출 정보 및 특징 정보를 직관적으로 실시간 모니터링 할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 녹색신호의 종료 임박 시 영상 내에서 중차량을 포함한 관심 차량이 검출된 경우에, 해당 차량이 정지선을 정차 없이 통과하도록 신호등(500)의 녹색 신호 시간을 연장 제어함으로써 한정된 도로 상황에서 통행 효율을 극대화할 수 있다.

특히, 녹색 신호가 종료될 무렵에 도로에 존재하는 중차량을 최대한 정차 없이 통과시킬 수 있도록 하여, 다음 신호 주기에서 녹색신호로의 전환 시 중차량의 느린 가속으로 인한 후속 차량의 출발 지연, 대기열 발생 등과 같은 불필요한 교통 지체 현상을 최소화함은 물론, 도로의 교통 흐름을 전반적으로 개선할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 촬영 장치 200: 교통 신호 제어 장치
210: 통행정보 획득부 220: 신호시간 정보 수신부
230: 통행예측정보 생성부 240: 환경정보 생성부
250: 제어부 300: 운영 장치
400: 신호제어기 500: 신호등

Claims (26)

1. 도로의 영상으로부터 차량을 검출하여 통행 정보를 생성하고 상기 영상 내 도로의 관심 차선에서 통행하는 적어도 하나의 관심 차량을 검출하는 통행정보 획득부;
   상기 관심 차량의 위치를 기초로 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출하고, 신호등의 최소녹색시간 및 녹색신호 연장한계시간 각각의 시간 구간 내에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 임계 차량으로 지정하는 통행예측정보 생성부; 및
   상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간 및 상기 신호등의 신호 시간 정보를 기초로 상기 신호등의 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정하는 제어부
   를 포함하는 교통 신호 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 통행예측정보 생성부는,
   상기 신호등의 최소녹색시간 종료 시점 이전에 마지막으로 정지선 통과가 예상되는 관심 차량을 제1 임계 차량으로 지정하고, 상기 최소녹색시간의 종료 시점과 녹색신호 연장한계시간의 종료 시점 사이에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 제2 임계 차량으로 지정하는 교통 신호 제어 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 관심 차량은,
   상기 차량의 특징 정보를 기반으로 검출된 중차량(heavy vehicle)을 포함하는 교통 신호 제어 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 관심 차량은,
   상기 중차량의 후방에 주행하는 적어도 하나의 차량을 더 포함하는 교통 신호 제어 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 관심 차량은,
   상기 차량의 속도를 기반으로 검출된 설정 속도 미만의 통행 저해 차량을 더 포함하는 교통 신호 제어 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 통행정보 획득부는,
   상기 영상 내 각 차량의 검출 정보와 특징 정보를 이용하여, 차종, 통행량, 대기열 길이, 구간 속도, 평균 속도 중 적어도 하나가 포함된 상기 통행 정보를 생성하는 교통 신호 제어 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 통행정보 획득부는,
   상기 영상 및 도로에 설치된 레이더를 이용하여 상기 통행 정보를 생성하는 교통 신호 제어 장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 통행정보 획득부는,
   상기 신호등의 최소녹색시간의 종료 시점을 기준으로 설정 시간 이전의 시점이 도래하면, 상기 영상으로부터 상기 관심 차량을 검출하고 상기 관심 차량의 위치 및 속도를 산출하여 상기 통행예측정보 생성부로 제공하는 교통 신호 제어 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 통행예측정보 생성부는,
   상기 영상 내 정지선의 위치, 관심 차량의 위치 및 속도를 이용하여 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출하는 교통 신호 제어 장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 통행예측정보 생성부는,
    상기 영상 내 도로를 따라 설정된 복수의 영역 중에서 관심 차량이 검출된 영역에 대응되는 거리값 및 관심 차량의 속도를 이용하여 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출하는 교통 신호 제어 장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 관심 차량의 속도는 상기 영상 내 도로의 규정 속도인 교통 신호 제어 장치.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 통행예측정보 생성부는,
    상기 신호등의 최소녹색시간의 종료 시점을 기준으로 설정 시간 이전의 시점이 도래하면, 상기 영상 내의 관심 차량 각각에 대한 상기 정지선 통과 예상 시간을 산출하는 교통 신호 제어 장치.
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 신호등의 최소녹색시간의 현재 잔여 시간과 상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간을 비교하여, 상기 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정하는 교통 신호 제어 장치.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간이 상기 현재 잔여 시간보다 큰 경우에, 시간 차이를 이용하여 상기 최소녹색시간 이후의 연장 한계 시간 범위 이내에서 상기 연장 시간을 결정하는 교통 신호 제어 장치.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 시간 차이를 기초로, 상기 연장 한계 시간 범위를 복수의 구간으로 분할한 다단의 연장 구간 중에서 연장 구간의 개수를 결정하는 교통 신호 제어 장치.
16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간이 상기 현재 잔여 시간보다 크고, 시간 차이가 최소녹색시간 이후의 연장 한계 시간 범위보다 큰 경우, 상기 시간 차이에 대응하는 만큼의 연장 시간을 최소녹색시간 이후에 적용하여 상기 신호등의 신호 시간 주기를 수정하여 현재 신호 시간 주기를 진행한 이후에, 다시 기 설정된 원래 신호 시간 주기로 복귀시키는 교통 신호 제어 장치.
17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    주변 환경 정보를 추가로 고려하여 상기 녹색 신호 시간의 연장 여부를 결정하는 교통 신호 제어 장치.
18. 청구항 17에 있어서,
    보행자 대기 여부, 보행자 버튼 작동 여부, 좌회전 차로의 대기열 정보, 도로의 앞막힘 정보 중 적어도 하나를 포함한 상기 주변 환경 정보를 수집하는 환경 정보 생성부를 더 포함하는 교통 신호 제어 장치.
19. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호등에서 작동하는 상기 녹색 신호 시간을 포함한 신호 시간 정보를 수신하는 신호시간정보 수신부를 더 포함하는 교통 신호 제어 장치.
20. 청구항 19에 있어서,
    상기 신호시간정보 수신부는,
    신호제어기, 외부 관제 센터 및 상기 신호등에 인가되는 전기적 특성을 센싱하는 물리적인 센서 중 어느 하나로부터 상기 신호 시간 정보를 수신하는 교통 신호 제어 장치.
21. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 통행 정보를 이용하여 차량의 속도 위반을 검지하고, 상기 통행 정보와 상기 신호 시간 정보를 기반으로 차량의 신호 위반을 검지하며, 상기 속도 위반 또는 신호 위반 차량의 단속 정보를 생성하여 운영 장치로 제공하는 교통 신호 제어 장치.
22. 청구항 1에 있어서,
    상기 통행정보 획득부는,
    직진 차선을 대상으로 상기 관심 차선을 설정하거나, 상기 통행 정보를 기준으로 정체 유발 차선, 직진 차량 통행 비율이 일정치 이상인 차선 또는 포화 비율이 일정치 이상인 좌회전 차선을 대상으로 상기 관심 차선을 설정하는 교통 신호 제어 장치.
23. 도로의 영상을 촬영하는 촬영 장치;
    상기 도로의 촬영 영상으로부터 차량을 검출하여 차량의 통행 정보와 단속 정보를 생성하고, 영상 내 도로의 관심 차선에서 통행하는 적어도 하나의 관심 차량의 위치를 기초로 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출하고, 신호등의 최소녹색시간 및 녹색신호 연장한계시간 각각의 시간 구간 내에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 임계 차량으로 지정하며, 상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간 및 상기 신호등의 신호 시간 정보를 기초로 상기 신호등의 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정하는 교통 신호 제어 장치; 및
    상기 교통 신호 제어 장치로부터 차량의 검출 정보, 상기 통행 정보 및 상기 단속 정보를 수신하여 통합 관리하는 운영 장치를 포함하는 교통 신호 제어 시스템.
24. 도로의 영상으로부터 차량을 검출하여 통행 정보를 생성하고 상기 영상 내 도로의 관심 차선에서 통행하는 적어도 하나의 관심 차량을 검출하는 단계;
    상기 관심 차량의 위치를 기초로 상기 관심 차량의 정지선 통과 예상 시간을 산출하고, 신호등의 최소녹색시간 및 녹색신호 연장한계시간 각각의 시간 구간 내에 정지선 통과가 예상되는 적어도 하나의 관심 차량을 임계 차량으로 지정하는 단계; 및
    상기 임계 차량의 정지선 통과 예상 시간 및 상기 신호등의 신호 시간 정보를 기초로 상기 신호등의 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는 교통 신호 제어 방법.
25. 청구항 24에 있어서,
    상기 관심 차량은,
    상기 차량의 특징 정보를 기반으로 검출된 중차량(heavy vehicle)을 포함하는 교통 신호 제어 방법.
26. 청구항 24에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 신호등의 최소녹색시간의 현재 잔여 시간과 상기 산출된 정지선 통과 예상 시간을 비교하여, 상기 녹색 신호 시간의 연장 여부 및 연장 시간 중 적어도 하나를 결정하는 교통 신호 제어 방법.

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