KR20240041119A - 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 및 방법 - Google Patents

영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 내장된 알고리즘에 의해 모든 차량을 검출하여 이동 경로를 추적하고 검출된 차량의 위치(영상 좌표)를 실제 위치(지리 좌표)로 변환하고 위치 추적 기술을 통해 이전 영상 프레임에서의 현재 차량의 위치를 확인하여 차량의 이동 거리를 계산하고 영상 프레임 간 시간 차이로 나누어 차량 속도를 산출하고 기준 속도를 초과하는 차량 속도를 갖는 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 저장한 후 필요에 따라 주관 부서 서버에 전송해주는, 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING OVERSPEED USING IMAGE PROCESSING TECHNOLOGY}
본 발명은 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 내장된 알고리즘에 의해 모든 차량을 검출하여 이동 경로를 추적하고 검출된 차량의 위치(영상 좌표)를 실제 위치(지리 좌표)로 변환하고 위치 추적 기술을 통해 이전 영상 프레임에서의 현재 차량의 위치를 확인하여 차량의 이동 거리를 계산하고 영상 프레임 간 시간 차이로 나누어 차량 속도를 산출하고 기준 속도를 초과하는 차량 속도를 갖는 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 저장한 후 필요에 따라 주관 부서 서버에 전송해주는, 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
과속 단속 카메라는 단속 대상(예. 차량, 오토바이, 자전거, 킥보드 등)의 속도를 측정하기 위한 목적으로 설치된 카메라이며, 측정된 속도가 미리 설정된 속도(예. 고속도로 100km/h, 스쿨존 30km/h) 이상이면 속도 위반 차량이 촬영된 영상을 주관 부처(예. 경찰청)로 전송한다. 과속 단속 카메라는 고속도로, 스쿨존 등에서 운전자나 보행자의 안전을 지키는 중요한 시설물 중 하나이며, 보다 안전하고 편리한 설치와 정확한 측정을 위해 다양한 연구개발이 진행되고 있다. 기존 과속 단속 카메라가 차량 속도를 측정하는 방식은 크게 물리적 센서를 이용하는 방식과 빛(전파)을 이용하는 방식으로 나누어진다.
물리적 센서를 이용한 방식은 카메라 전방에 일정한 거리를 두고 매립된 두 개의 센서(루프 코일)를 통해 속도를 측정한다. 매립 과정에서 두 센서 사이의 정확한 거리를 알 수 있고 매립된 센서를 통해 차량이 두 센서 사이를 지나간 시간을 측정할 수 있기 때문에 정확한 속도 측정이 가능하다. 물리적 센서를 이용한 방식은 정확한 시간과 이동 거리를 측정할 수 있기 때문에 상대적으로 정확한 속도 측정이 가능하다. 하지만, 센서를 도로면(예. 아스팔트 밑)에 매립해야 하기 때문에 설치/해체가 불편하며(도로를 막고 공사해야 함) 차량들이 센서 위를 지나다니기 때문에 오래 사용하지 못하는 문제점이 있었다.
설치 불편함을 해결하기 위해 도로면 공사 없이 설치 가능한 빛(전파)을 이용한 방식이 최근 고속도로나 일반도로, 스쿨존 등에 설치 운영되고 있다. 빛(전파)을 이용한 방식은 빛(전파)을 보내고 받는 시간차를 이용하여 카메라와 차량 사이의 거리를 측정하는 원리를 이용하며, 시간당 카메라와 차량 사이의 거리가 얼마나 줄어들었는지를(차량이 카메라 방향으로 얼마나 이동했는지를) 측정하여 속도를 계산한다. 빛을 이용한 방식은 매립할 필요가 없기 때문에 장소에 상관없이 설치 가능하지만, 정확한 거리 측정을 위해 차량 높이에 맞게 카메라를 설치해야 하기 때문에 카메라와 가까운 한, 두 대의 차량에 대해서만 속도 측정이 가능한 한계점이 있었다. 물리적 센서를 이용한 방식 역시 센서가 매립된 위치에서만 속도 측정이 가능하기 때문에 차선당 하나의 차량에 대해서만 속도 측정이 가능한 한계점이 있었다. 이런 한계점을 악용하여 센서 매립 위치와 가까워지거나 단속 카메라와 가까워지면 속도를 줄여 그 순간에만 과속 단속을 피해가는 운전자들이 늘어나고 있다.
[특허문헌 1] 한국 공개 특허 10-2000-0037737호 공보(발명의 명칭: 이동 금속 소재 선단부의 통과속도 측정장치)
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 카메라 촬영 영상으로부터 여러 대의 차량을 동시에 정확하게 속도 측정하여 과속 단속을 위한 기초 자료를 제공할 수 있는, 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시형태에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치는 도로를 운행하는 차량을 촬영하여 영상을 획득하도록 구성된 카메라; 상기 카메라에 의해 획득된 영상으로부터 차량을 검출하고, 검출된 차량의 이동 경로를 추적하고, 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환하고, 위치 추적 기술을 이용하여 이전 영상 프레임에서의 차량의 위치를 확인하고, 현재의 차량 위치 정보와 과거의 차량 위치 정보를 기초로 차량의 이동 거리를 계산하고, 이 이동 거리를 영상 프레임간 시간 차이로 나누어 차량 속도를 산출하고, 산출된 차량 속도가 기준 속도를 초과할 경우, 해당 차량의 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 출력하도록 구성된 영상 처리부; 및 상기 차량의 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 입력받아 저장하도록 구성된 영상 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시형태에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치에 있어서, 상기 영상 처리부는 상기 카메라에 의해 획득된 영상으로부터 차량을 검출하기 위해 YOLO(You Only Look Once) 알고리즘을 사용하며, 상기 검출된 차량의 이동 경로를 추적하기 위해 SORT(Simple Online and Realtime Tracking) 알고리즘을 사용할 수 있다.
상기 실시형태에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치에 있어서,상기 영상 처리부는 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환하기 위해, 다음의 [수학식 1]을 이용할 수 있다.
[수학식 1]
[여기서, ｕ, ｖ는 영상 좌표를 나타내고, Lo, La는 지리 좌표를 나타내며, a, b, c, d, e, f, g, h는 원근 변환 행렬의 모든 요소 값을 나타내며, w는 원근 변환 행렬의 3번째 행과 입력 벡터(ｕ,ｖ, 1)의 곱을 나타냄]
상기 실시형태에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치에 있어서, 상기 영상 처리부는 차량의 이동 거리를 계산하기 위해 다음의 [수학식 2]를 이용할 수 있다.
[수학식 2]
[여기서, 는 차량의 이동 거리를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임보다 t 이전 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타냄]
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 과속 검출 방법은 카메라에 의해 도로를 운행하는 차량을 촬영하여 영상을 획득하는 단계; 영상 처리부가 YOLO(You Only Look Once) 알고리즘을 사용하여 상기 카메라에 의해 획득된 영상으로부터 차량을 검출하는 단계; 상기 영상 처리부가 SORT(Simple Online and Realtime Tracking) 알고리즘을 사용하여 검출된 차량의 이동 경로를 추적하는 단계; 상기 영상 처리부가 다음의 [수학식 1]을 이용하여 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환하는 단계; 상기 영상 처리부가 위치 추적 기술을 이용하여 이전 영상 프레임에서의 차량의 위치를 확인하는 단계; 상기 영상 처리부가 현재의 차량 위치 정보와 과거의 차량 위치 정보를 기초로 다음의 [수학식 2]를 이용하여 차량의 이동 거리를 계산하는 단계; 상기 영상 처리부가 계산된 상기 차량의 이동 거리를 영상 프레임간 시간 차이로 나누어 차량 속도를 산출하는 단계; 및 상기 영상 처리부가 산출된 상기 차량 속도가 기준 속도를 초과할 경우, 해당 차량의 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 영상 저장부에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
[여기서, ｕ, ｖ는 영상 좌표를 나타내고, Lo, La는 지리 좌표를 나타내며, a, b, c, d, e, f, g, h는 원근 변환 행렬의 모든 요소 값을 나타내며, w는 원근 변환 행렬의 3번째 행과 입력 벡터(ｕ,ｖ, 1)의 곱을 나타냄]
[수학식 2]
[여기서, 는 차량의 이동 거리를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임보다 t 이전 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타냄]
본 발명의 실시형태에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 및 방법에 의하면, 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 내장된 알고리즘에 의해 모든 차량을 검출하여 이동 경로를 추적하고 검출된 차량의 위치(영상 좌표)를 실제 위치(지리 좌표)로 변환하고 위치 추적 기술을 통해 이전 영상 프레임에서의 현재 차량의 위치를 확인하여 차량의 이동 거리를 계산하고 영상 프레임 간 시간 차이로 나누어 차량 속도를 산출하고 기준 속도를 초과하는 차량 속도를 갖는 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 저장하도록 구성됨으로써, 카메라 촬영 영상으로부터 여러 대의 차량을 동시에 정확하게 속도 측정하여 과속 단속을 위한 기초 자료를 제공할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치를 이용한 과속 검출 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 3은 도 1의 영상 처리부에 의해서 영상으로부터 차량을 검출한 결과를 예시한 도면이다.
도 4는 사용자에 의해 입력된 4개의 매칭 쌍의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 원근 변환 행렬을 계산하는 과정을 설명한 도면이다.
도 6은 도 1의 영상 처리부에 의해서 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환한 결과를 예시한 도면이다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예를 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도면에서 도시된 각 시스템에서, 몇몇 경우에서의 요소는 각각 동일한 참조 번호 또는 상이한 참조 번호를 가져서 표현된 요소가 상이하거나 유사할 수가 있음을 시사할 수 있다. 그러나 요소는 상이한 구현을 가지고 본 명세서에서 보여지거나 기술된 시스템 중 몇몇 또는 전부와 작동할 수 있다. 도면에서 도시된 다양한 요소는 동일하거나 상이할 수 있다. 어느 것이 제1 요소로 지칭되는지 및 어느 것이 제2 요소로 불리는지는 임의적이다.
본 명세서에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송', '전달' 또는 '제공'한다 함은 어느 한 구성요소가 다른 구성요소로 직접 데이터 또는 신호를 전송하는 것은 물론, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송하는 것을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치의 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 카메라(100), 영상 처리부(200) 및 영상 저장부(300)를 포함한다.
카메라(100)는 과속을 검출하고자 하는 도로를 운행하는 차량(자동차, 오토바이, 자전거, 킥보드 등)을 촬영하여 영상을 획득하는 역할을 한다.
영상 처리부(200)는 카메라(100)에 의해 획득된 영상으로부터 차량을 검출하고, 검출된 차량의 이동 경로를 추적하고, 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환하고, 위치 추적 기술을 이용하여 이전 영상 프레임에서의 차량의 위치를 확인하고, 현재의 차량 위치 정보와 과거의 차량 위치 정보를 기초로 차량의 이동 거리를 계산하고, 이 이동 거리를 영상 프레임간 시간 차이로 나누어 차량 속도를 산출하고, 산출된 차량 속도가 기준 속도를 초과할 경우, 해당 차량의 차량 정보(고유 번호, 차종), 속도 정보 및 영상 정보(차량의 이동 경로에 있는 모든 영상 정보)를 출력하는 역할을 한다.
영상 처리부(200)는 카메라(200)에 의해 획득된 영상으로부터 차량을 검출하기 위해 R-CNN(Region Based Convolutional Neural Networks) 알고리즘, SDD(Single Shot Multibox Detector) 알고리즘, YOLO(You Only Look Once) 알고리즘 등 다양한 차량 검출 알고리즘을 사용할 수 있지만, YOLO 알고리즘이 도로에서 차량을 검출하는 시나리오에서 검출 정확도 및 처리 속도 측면에서 가장 좋은 성능을 보였다.
도 3은 도 1의 영상 처리부에 의해서 영상으로부터 차량을 검출한 결과를 예시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 사각형 아래면의 중점을 차량 위치(좌표)로 표현하였으며, 해당 좌표가 도로 면과 맞닿아 있으므로 보다 정확한 이동 거리 측정이 가능하다.
영상 처리부(200)는 SORT(Simple Online and Realtime Tracking) 알고리즘을 이용하여 검출된 차량의 이동 경로를 추적할 수 있다. SORT 알고리즘은 칼만 필터(Kalman Filter)와 헝가리안(Hungarian) 알고리즘을 이용한다. 칼만 필터는 이전 프레임까지의 차량 위치를 기준으로 현재 프레임의 위치를 추정한다. 헝가리안 알고리즘은 칼만 필터로 추정된 위치와 현재 프레임에서 실제 검출된 위치를 매칭하며, 현재 프레임의 차량 위치에 이전 프레임까지의 이동 경로를 연결하여 해당 차량의 이동 경로를 추적한다. 영상 처리부(200)는 차량의 이동 경로를 추적하기 위해 IoU(Intersection over Union) Tracker 알고리즘 등 다양한 이동 경로 추적 알고리즘들을 적용할 수 있다. 다양한 환경 실험을 통해 차량 속도를 고려해야 하는 차량 속도 측정 카메라 장치에는 SORT 알고리즘이 계산 속도, 추적 정확도 측면에서 가장 좋은 성능을 보였다.
영상 처리부(200)는 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환할 수 있다. 차량 위치를 지리 좌표(위도, 경도)로 변환하여 차량이 얼마나 이동했는지를 미터(m) 단위로 측정할 수 있다. 영상 처리부(200)는 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환하기 위해, 다음의 [수학식 1]을 이용할 수 있다.
[수학식 1]
[여기서, ｕ, ｖ는 영상 좌표를 나타내고, Lo, La는 지리 좌표를 나타내며, a, b, c, d, e, f, g, h는 원근 변환 행렬의 모든 요소 값을 나타내며, w는 원근 변환 행렬의 3번째 행과 입력 벡터(ｕ,ｖ, 1)의 곱을 나타냄]
원근 변환 행렬의 모든 요소 값(a, b, c, d, e, f, g, h)을 결정하기 위해서는 두 이미지 좌표에서 같은 위치를 나타내는 4개의 매칭 쌍이 필요하다.
도 4는 사용자에 의해 입력된 4개의 매칭 쌍(510, 520, 530, 540)의 예를 나타낸 도면이다. 매칭 좌표는 마우스 등의 입력 장치를 통해 입력받을 수 있다. 4개의 매칭 쌍(510, 520, 530, 540)은 카메라(100)를 처음 설치할 때 설치 담당자가 입력 장치를 통해 카메라 영상과 위성 사진을 이용하여 입력한 정보로서 유일한 사용자 입력 정보이다. 위성 사진에서 마우스 클릭 위치의 위도, 경도 값은 구글 맵 등의 지리 정보 서비스를 통해 확인할 수 있다.
도 5는 원근 변환 행렬을 계산하는 과정을 설명한 도면이다. 사용자로부터 4개의 매칭 쌍이 주어지면(610), 행렬의 모든 요소값(625)(변환 행렬식)이 계산된 후(620), 계산된 행렬의 모든 요소값(625)은 DB 등의 저장장치에 저장된다(630). 한번 계산된 행렬의 모든 요소값(625)은 카메라가 고정된 환경에서 반복사용이 가능하며, 과속 단속 카메라 등의 속도 측정 카메라는 대부분 카메라가 고정된 환경이기 때문에 처음 설치할 때 한번 행렬의 모든 요소값이 계산되면 외부 충격이 없는 한 사용자 추가 입력 없이 계속 사용이 가능하다. 저장장치에 저장된 변환 행렬 식은 프로그램 시작 시 읽어오며, 변환 행렬 식을 통해 카메라의 촬영 영상에서 검출된 차량의 위치를 지리 좌표(위도, 경도)로 변환한다. 도 6은 도 1의 영상 처리부에 의해서 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환한 결과를 예시한 도면으로서, 712, 722는 711 및 721의 영역을 확대하여 보여준 것이다
영상 처리부(200)는 위치 추적 기술을 이용하여 이전 영상 프레임에서의 현재 차량의 위치를 확인하고, 현재의 차량 위치 정보와 과거의 차량 위치 정보를 기초로 다음의 [수학식 2]를 이용하여 차량의 이동 거리를 계산할 수 있다.
[수학식 2]
[여기서, 는 차량의 이동 거리를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임보다 t 이전 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타냄]
영상 저장부(300)는 영상 처리부(200)에서 출력되는 차량의 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 입력받아 저장하는 역할을 한다. 영상 저장부(300)는 차량의 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 입력받아 동영상으로 인코딩한 후 동영상 파일로 저장하거나 주관 부처(예컨대, 경찰청)에서 관리하는 통합 시스템(통합 서버)으로 전송한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치를 이용한 과속 검출 방법에 대해 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치를 이용한 과속 검출 방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 의미한다.
먼저, 카메라(100)에 의해 도로를 운행하는 차량을 촬영하여 영상을 획득한다(S10).
다음, 영상 처리부(200)가 YOLO(You Only Look Once) 알고리즘을 사용하여 카메라(100)에 의해 획득된 영상으로부터 차량을 검출한다(S20).
다음, 영상 처리부(200)가 SORT(Simple Online and Realtime Tracking) 알고리즘을 사용하여 검출된 차량의 이동 경로를 추적한다(S30).
다음, 영상 처리부(200)가 다음의 [수학식 1]을 이용하여 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환한다(S40).
[수학식 1]
[여기서, ｕ, ｖ는 영상 좌표를 나타내고, Lo, La는 지리 좌표를 나타내며, a, b, c, d, e, f, g, h는 원근 변환 행렬의 모든 요소 값을 나타내며, w는 원근 변환 행렬의 3번째 행과 입력 벡터(ｕ,ｖ, 1)의 곱을 나타냄]
다음, 영상 처리부(200)가 위치 추적 기술을 이용하여 이전 영상 프레임에서의 현재 차량의 위치를 확인하고(S50), 현재의 차량 위치 정보와 과거의 차량 위치 정보를 기초로 다음의 [수학식 2]를 이용하여 차량의 이동 거리를 계산한다(S60).
[수학식 2]
[여기서, 는 차량의 이동 거리를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임보다 t 이전 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타냄]
다음, 영상 처리부(200)가 스텝(S60)에서 계산된 차량의 이동 거리를 영상 프레임간 시간 차이로 나누어 차량 속도를 산출한다(S70).
다음, 영상 처리부(200)가 스텝(S70)에서 산출된 차량 속도가 미리 설정된 기준 속도를 초과하는지의 여부를 결정하고, 차량 속도가 기준 속도를 초과할 경우, 해당 차량의 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 영상 저장부(300)에 저장한다(S80).
본 발명의 실시예에 의한 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치 및 방법에 의하면, 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 내장된 알고리즘에 의해 모든 차량을 검출하여 이동 경로를 추적하고 검출된 차량의 위치(영상 좌표)를 실제 위치(지리 좌표)로 변환하고 위치 추적 기술을 통해 이전 영상 프레임에서의 현재 차량의 위치를 확인하여 차량의 이동 거리를 계산하고 영상 프레임 간 시간 차이로 나누어 차량 속도를 산출하고 기준 속도를 초과하는 차량 속도를 갖는 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 저장하도록 구성됨으로써, 카메라 촬영 영상으로부터 여러 대의 차량을 동시에 정확하게 속도 측정하여 과속 단속을 위한 기초 자료를 제공할 수 있다.
도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 카메라
200: 영상 처리부
300: 영상 저장부

Claims (5)

  1. 도로를 운행하는 차량을 촬영하여 영상을 획득하도록 구성된 카메라;
    상기 카메라에 의해 획득된 영상으로부터 차량을 검출하고, 검출된 차량의 이동 경로를 추적하고, 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환하고, 위치 추적 기술을 이용하여 이전 영상 프레임에서의 차량의 위치를 확인하고, 현재의 차량 위치 정보와 과거의 차량 위치 정보를 기초로 차량의 이동 거리를 계산하고, 이 이동 거리를 영상 프레임간 시간 차이로 나누어 차량 속도를 산출하고, 산출된 차량 속도가 기준 속도를 초과할 경우, 해당 차량의 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 출력하도록 구성된 영상 처리부; 및
    상기 차량의 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 입력받아 저장하도록 구성된 영상 저장부;를 포함하는, 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는
    상기 카메라에 의해 획득된 영상으로부터 차량을 검출하기 위해 YOLO(You Only Look Once) 알고리즘을 사용하며,
    상기 검출된 차량의 이동 경로를 추적하기 위해 SORT(Simple Online and Realtime Tracking) 알고리즘을 사용하는, 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는
    검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환하기 위해, 다음의 [수학식 1]을 이용하는, 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치.

    [수학식 1]

    [여기서, ｕ, ｖ는 영상 좌표를 나타내고, Lo, La는 지리 좌표를 나타내며, a, b, c, d, e, f, g, h는 원근 변환 행렬의 모든 요소 값을 나타내며, w는 원근 변환 행렬의 3번째 행과 입력 벡터(ｕ,ｖ, 1)의 곱을 나타냄]
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는
    차량의 이동 거리를 계산하기 위해 다음의 [수학식 2]를 이용하는, 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치.

    [수학식 2]

    [여기서, 는 차량의 이동 거리를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임보다 t 이전 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타냄]
  5. 영상 처리 기술을 이용한 과속 검출 장치를 이용한 과속 검출 방법으로서,
    카메라에 의해 도로를 운행하는 차량을 촬영하여 영상을 획득하는 단계;
    영상 처리부가 YOLO(You Only Look Once) 알고리즘을 사용하여 상기 카메라에 의해 획득된 영상으로부터 차량을 검출하는 단계;
    상기 영상 처리부가 SORT(Simple Online and Realtime Tracking) 알고리즘을 사용하여 검출된 차량의 이동 경로를 추적하는 단계;
    상기 영상 처리부가 다음의 [수학식 1]을 이용하여 검출된 차량의 위치 정보를 영상 좌표에서 지리 좌표로 변환하는 단계;
    상기 영상 처리부가 위치 추적 기술을 이용하여 이전 영상 프레임에서의 차량의 위치를 확인하는 단계;
    상기 영상 처리부가 현재의 차량 위치 정보와 과거의 차량 위치 정보를 기초로 다음의 [수학식 2]를 이용하여 차량의 이동 거리를 계산하는 단계;
    상기 영상 처리부가 계산된 상기 차량의 이동 거리를 영상 프레임간 시간 차이로 나누어 차량 속도를 산출하는 단계; 및
    상기 영상 처리부가 산출된 상기 차량 속도가 기준 속도를 초과할 경우, 해당 차량의 차량 정보, 속도 정보 및 영상 정보를 영상 저장부에 저장하는 단계;를 포함하는 과속 검출 방법.

    [수학식 1]

    [여기서, ｕ, ｖ는 영상 좌표를 나타내고, Lo, La는 지리 좌표를 나타내며, a, b, c, d, e, f, g, h는 원근 변환 행렬의 모든 요소 값을 나타내며, w는 원근 변환 행렬의 3번째 행과 입력 벡터(ｕ,ｖ, 1)의 곱을 나타냄]

    [수학식 2]

    [여기서, 는 차량의 이동 거리를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타내며, 및 는 N 번째 영상 프레임보다 t 이전 영상 프레임의 ｉ번째 차량의 실제 차량 위치 좌표를 나타냄]
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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