WO2022119079A1 - 상황 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템 - Google Patents

상황 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템 Download PDF

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WO2022119079A1
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vehicle
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dangerous situation
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백승태
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주식회사 블루시그널
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Definitions

  • the present invention relates to a situation prediction-based intersection hazard warning system.
  • Pedestrian accidents account for more than 30% of all traffic accident fatalities with about 1,300 people a year, so measures to reduce accidents are needed.
  • accidents such as accidents caused by blind spots when turning right at intersections and accidents in child protection areas occur frequently, but there are few systems and services that can alleviate such accidents other than speeding enforcement and punishment.
  • the pedestrian safety system currently in operation is managed manually through the operation of 24-hour monitoring of each municipality's city information center, but it is a system that is operated inefficiently by manpower and does not have a danger warning function.
  • the current traffic safety system is a “post-response” method that installs safety facilities such as bumps, fences, or speed cameras in areas prone to traffic accidents through statistical data analysis after traffic accidents, so it is possible to prevent pedestrian accidents in advance.
  • “Proactive” systems and services are required.
  • a one-way warning service that detects a pedestrian's position with a camera and delivers it to a vehicle based on communication with a vehicle driver is known.
  • this service Based on the image data transmitted from the RSU (Road Side Unit), this service classifies dangerous pedestrians in the server in charge and transmits the information back to the RSU. Therefore, there is no function to notify the pedestrian of the danger, and there is a disadvantage that the service function cannot be performed if information transmission is delayed or there is a communication failure due to communication between the server and the RSU.
  • Korean Patent No. 10-2181222 guides pedestrians crossing the road safely and allows the driver of a vehicle entering the crosswalk to be aware of the pedestrian walking situation in the crosswalk before entering the pedestrian crossing area.
  • An image capturing unit that shoots a pedestrian and transmits an image signal
  • an object analysis unit that judges abnormal behavior while walking
  • a first danger signal that makes the pedestrian's risk to be recognized when the pedestrian's abnormal behavior is determined as a result of a crosswalk
  • a safety management system including a safety management unit that transmits to the selected auxiliary facilities of
  • the auxiliary facilities are a plurality of posts before entering the crosswalk and serve as sensors.
  • this technology is useful on a straight road, and there is a disadvantage in that auxiliary facilities must be installed at the entrance and exit of the crosswalk where pedestrians frequently enter and exit.
  • Another patent No. 10-2021079 relates to an intersection operation and pedestrian safety monitoring system using lidar, a camera that collects images of pedestrians crossing the crosswalk, and traffic of vehicles driving in the intersection area
  • An information collection unit having a lidar for collecting information, a control unit for controlling a pedestrian safety warning output for preventing a pedestrian accident based on information collected through a camera and a lidar of the information collection unit, and a driver using a crosswalk
  • a pedestrian safety monitoring system including a pedestrian safety output unit for outputting a pedestrian warning including a pedestrian image so as to recognize a pedestrian crossing.
  • the information collection unit further uses lidar for all vehicles in operation, it is difficult to accurately detect a vehicle that is actually dangerous to pedestrians, and there is a problem in that it is easy to miss a dangerous situation because it warns the driver through the screen of the vehicle.
  • this is a two-way collision warning service that detects the location of pedestrians and transmits information about the presence of dangerous pedestrians to the vehicle, while simultaneously communicating the presence or absence of dangerous vehicles to pedestrians according to the location and speed of the vehicle, based on image data.
  • the present invention has been devised for this purpose.
  • the present invention includes a sensor for detecting and predicting the behavior of surrounding objects, such as vehicles and pedestrians, and a function to provide a hazard warning feedback, and a behavior prediction-based intersection hazard warning system capable of independent calculation by mounting an individual processor for edge computing is intended to provide
  • the present invention provides a behavior prediction-based intersection hazard warning system, wherein the system detects a vehicle and displays a warning to the driver of the vehicle, and a first box that detects a pedestrian and displays a warning to the pedestrian Consists of a second box, arranged on the sidewalk to acquire images of vehicles and pedestrians at the same time, the system includes a pedestrian image receiving unit, a pedestrian behavior prediction unit, a vehicle image receiving unit, a vehicle motion prediction unit, a risk prediction determining unit, and a warning display unit Including, wherein the pedestrian behavior prediction unit determines the behavior of the pedestrian after a predetermined time based on the image data of the pedestrian image receiving unit, and the vehicle motion prediction unit is the vehicle after the same time as the predetermined time based on the image data of the vehicle image receiving unit The action is determined, and the risk prediction determining unit provides a behavior prediction-based intersection hazard warning system that determines whether a dangerous situation occurs based on the data of the pedestrian behavior prediction unit and the data of the vehicle motion
  • the first box and the second box have the same appearance and are installed symmetrically with respect to the post, an image sensor for acquiring an image of a vehicle is installed on the outer surface of the first box, and an image of a pedestrian is acquired on the outer surface of the second box
  • An image sensor is installed for this purpose, and the image sensor for pedestrians captures the eyes and gaze of the pedestrian's face and transmits them to the pedestrian behavior prediction unit, and the pedestrian behavior prediction unit may calculate a pose after a predetermined time based on the pedestrian's gaze.
  • the risk prediction determining unit may determine that a dangerous situation occurs when the positions of the pedestrian and the vehicle overlap or are less than a predetermined distance after a predetermined time has elapsed based on the data of the pedestrian behavior prediction unit and the vehicle motion prediction unit.
  • the risk prediction determining unit may determine that a dangerous situation has occurred when the pedestrian is expected to be in the crosswalk or the vehicle is expected to turn right in the case of the right-turning crosswalk.
  • a beam projector is installed on the outer surface of the first box to notify the driver of a dangerous situation, and a text or image notifying a dangerous situation is displayed at a predetermined distance in front of the crosswalk.
  • a beam projector is installed for the purpose of displaying texts or images informing of dangerous situations on the sidewalk at least before entering the crosswalk.
  • An electric sign for informing the driver of a dangerous situation to the driver of the vehicle is installed on the outer surface of the first box, and an electric sign for notifying the dangerous situation to a pedestrian on the outer surface of the second box may be installed.
  • the system of the present invention can provide a pedestrian safety service more efficiently by analyzing detailed behavioral information such as a pedestrian's gaze as well as a simple vehicle speed and a pedestrian's position.
  • 1 is a view for explaining the operation of the behavior prediction-based intersection danger warning system of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a butterfly box, which is an alarm system of the present invention
  • Figure 3 is a view showing the internal configuration of the butterfly box of the present invention.
  • Figure 4 is a view showing that the characters of "Pedestrian attention” and “Right-turning vehicle attention” are displayed on the ground in FIG. 1;
  • FIG. 5 is a diagram of another embodiment of warning presentation of the present invention.
  • the present invention may be composed of a combination of at least any one of individual components and individual functions included in each embodiment.
  • the behavioral prediction-based intersection hazard warning system 1 is similar to a simple “alarm system” or butterfly shape, and is therefore also referred to as a “butterfly box”.
  • crosswalks 100A and 100B there are two crosswalks 100A and 100B at the intersection of the crossroads.
  • the crosswalk 100A based on pedestrians, you should mainly be careful of vehicles going straight ahead, and you should mainly be careful of vehicles turning right at the crosswalk 100B.
  • the butterfly box (1) of the present invention has an external symmetrical housing, the first box (2a) detects a vehicle and displays a warning to the driver of the vehicle, and the second box (2b) detects a pedestrian and Warnings are issued to pedestrians.
  • the butterfly box 1 is disposed at the corner of the intersection so as to simultaneously acquire images of vehicles and pedestrians.
  • the entire area detectable by the first box 2a is a trapezoidal-shaped area R1, but the vehicle detection area V is to the left based on the crosswalk 100A so as to detect a vehicle with a possibility of going straight ahead and turning right.
  • a rectangular section within 20 ⁇ 30m can be set.
  • the entire area detectable by the second box 2b is a triangular-shaped area R2, but in order to accurately identify pedestrians crossing the crosswalks 100A and 100B, the crosswalks 100A and 100B are extended to crosswalk 100A.
  • 100B) may be set as a pedestrian detection area (P) in a rectangular area on the sidewalk facing the entrance. Area P includes a crosswalk and a part of the pedestrian path before entering the crosswalk.
  • the above is an example, and the first box 2a and the second box 2b are manufactured to be relatively rotatable, so that the shooting area can be appropriately adjusted according to road traffic conditions and the number of lanes.
  • the butterfly box 1 expresses a danger warning to pedestrians and drivers of vehicles in various ways.
  • a rectangular pedestrian warning projection area Va is set in a direction toward the crosswalk 100A continuously at the end of the vehicle detection area V .
  • a vehicle warning projection area Pa is set to overlap with the pedestrian detection area P on the sidewalk facing the entrance of the crosswalk 100B.
  • the warning projection area may be appropriately changed, and the warning expression may also include a sound such as a voice.
  • FIG. 2 is a perspective view of a butterfly box 1 which is an alarm system of the present invention.
  • the first box 2a and the second box 2b have the same appearance.
  • the first box (2a) and the second box (2b) are installed on the sidewalk with the boundary portion supported by the post (12).
  • the first and second boxes 2a and 2b are rotatable with respect to the post 12 .
  • the first box 2a has a triangular prism shape as a whole, and an image sensor 8a is installed on the upper left side of the first rectangular shape 4a, and an alarm beam projector 10a is installed on the bottom.
  • a speaker for notifying a warning sound by sound may be further installed.
  • the second box 2b has the same structure as the first box 2a, but the first surface 4b is formed at a position spaced apart from the first box 2a.
  • the first box 2a may detect a vehicle
  • the second box 2b may detect a pedestrian or vice versa.
  • the inner surfaces (6a, 6b) in each box so that the virtual centerlines of the first surfaces (4a, 4b) intersect each other so as to simultaneously detect vehicles and pedestrians that are perpendicular to each other to secure sufficient shooting space.
  • the alarm system 1 of the present invention takes the shape of a butterfly with its wings spread out, has an excellent appearance, and is very convenient to manufacture and install.
  • FIG. 3 shows the internal configuration of the butterfly box (1) of the present invention.
  • the butterfly box 1 includes a pedestrian image receiving unit 20, a pedestrian behavior prediction unit 22, a vehicle image receiving unit 24, a vehicle motion prediction unit 26, a risk prediction determining unit 28, and a warning display unit 30.
  • a pedestrian image receiving unit 20 includes a pedestrian image receiving unit 20, a pedestrian behavior prediction unit 22, a vehicle image receiving unit 24, a vehicle motion prediction unit 26, a risk prediction determining unit 28, and a warning display unit 30.
  • FIG. 3 it is assumed that the first box 2a detects a vehicle and the second box 2b detects a pedestrian.
  • the pedestrian image receiver 20 receives an image captured by the image sensor 8b.
  • the image sensor 8b may be a camera or a video recording motion picture, and is not particularly limited.
  • the image sensor 8b captures the eyes and gaze of the pedestrian as well as the presence of the pedestrian. In other words, it acquires micro-level detailed behavioral information such as a pedestrian's gaze.
  • pose estimation it is possible to provide warning feedback to the driver by identifying the pedestrian's gaze and predicting the pedestrian's future location.
  • the pedestrian behavior prediction unit 22 determines the pedestrian's behavior after a predetermined time, for example, 1 second or 2 seconds later, based on the image data of the pedestrian image receiving unit 20 .
  • Behavior primarily refers to the location of future pedestrians.
  • the pedestrian's position is mainly determined by the angle of the upper body, the direction of the legs, whether to stop in front of the crosswalk, the distance between the crosswalk entrance and the pedestrian, and the walking (or running) speed, but as described above, the gaze is referred to as the main factor. If the gaze is directed to the front of the crosswalk, it is determined at the position where the crosswalk is crossed even if there is a distance from the crosswalk. The case where the gaze is directed to another place is determined based on the above other factors.
  • the vehicle image receiving unit 24 receives an image captured by the image sensor 8a.
  • the image sensor 8a captures not only the presence of a vehicle, but also the vehicle speed and, for example, whether or not a right turn indicator (so-called "blinker”) blinks.
  • the vehicle motion prediction unit 26 determines the vehicle motion after a predetermined time, for example, 1 second or 2 seconds later, based on the image data of the vehicle image receiving unit 24 .
  • the motion mainly refers to the position of the future vehicle.
  • the location of the vehicle is determined based on whether the current lane, vehicle speed, and direction indicators are blinking, but is not limited thereto.
  • the risk prediction determination unit 28 determines whether the positions of the pedestrian and the vehicle overlap after a predetermined time has elapsed based on the data of the pedestrian behavior prediction unit 22 and the vehicle motion prediction unit 26 . When two locations overlap, it means that a “collision” situation occurs. Even if the two locations do not overlap, if they are within a predetermined distance, there is a possibility that a risk may occur, so it is determined as a dangerous situation. It can be seen that the prediction time (eg, 2 seconds) of the pedestrian behavior prediction unit 22 and the prediction time (eg, 2 seconds) of the vehicle motion prediction unit 26 are the same to increase the risk prediction accuracy.
  • the risk prediction determination unit 28 can determine that a dangerous situation does not occur regardless of the future location of the pedestrian in the case of a red light in connection with a crosswalk traffic light (not shown), but a pedestrian who ignores the traffic light cannot warn, In the case of a right turn, considering that the vehicle travels even when the crosswalk is a blue light, connection with a traffic light is not an essential configuration of the present invention, unlike the prior art. Also, in the case of a right-turning crosswalk, if a pedestrian is expected to be on the crosswalk, a warning is displayed to the driver of the vehicle regardless of the approach distance, or a warning is displayed to the pedestrian if the vehicle is predicted to turn right, even if operated to increase safety. good night.
  • the risk prediction determination unit 28 drives the warning display unit 30 when it is determined that a dangerous situation occurs.
  • the warning display unit 30 may sufficiently warn drivers and pedestrians through a beam projector or an alarm sound function.
  • the configuration of the present invention of FIG. 3 is implemented as a chip or processor on the board inside the butterfly box 1 (on-board processor), and independent calculation is possible, and data is not transmitted/received with other external servers such as a traffic control center. Therefore, it is possible to build a two-way preemptive response system that simultaneously analyzes and calculates images of vehicles and pedestrians, and displays warnings, enabling edge computing that is installed in the field and performs all functions.
  • the warning display of the present invention may be performed in various ways, and accordingly, the warning beam projectors 10a and 10b may also be changed.
  • the electric signboard may be composed of an LED light source.
  • the projector beam type's ground warning service is used.
  • the pedestrian warning projection area (Va) for the pedestrian attention alarm is set at a distance of 10m from the crosswalk to prevent the driver from entering the road of the pedestrian in advance.
  • the vehicle caution alarm is displayed on the sidewalk before entering the hindan crosswalk to suppress pedestrians from entering the crosswalk.
  • the ground warning of the beam type as shown in FIG. 4, it is preferable that the characters of “caution for pedestrians” and “caution for right-turning vehicles” are displayed on the ground for at least 3 - 5 seconds.
  • Figure 5 shows that two butterfly boxes (1) are installed on the Hingdan sidewalk as another embodiment of the warning expression of the present invention.
  • images of pedestrians or vehicles are displayed in red instead of text to increase visibility.

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Abstract

본 발명은 차량과 보행자 등 주변 객체들의 행동을 탐지 및 예측하기 위한 센서와 위험 경고 피드백 제공 기능을 포함하며, 엣지 컴퓨팅을 위한 개별 프로세서를 탑재하여 독립적인 연산이 가능한 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템을 제공한다.

Description

상황 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템
본 발명은 상황 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템에 관한 것이다.
보행자 사고는 연간 약 1,300여명으로 전체 교통 사고 사망자의 30% 이상을 차지하고 있어 사고 감소를 위한 대책이 필요하다. 특히 교차로에서는 차량 우회전시 사각 지대로 인한 사고, 어린이 보호 구역 내 사고 등과 같은 사고가 빈번히 일어나지만 과속 단속, 처벌 이외에는 해당 사고를 완화시킬 수 있는 시스템과 서비스가 거의 없다.
현재 운영 중인 보행자 안전 시스템은 각 지자체의 도시정보센터의 24시간 감시 등의 운영을 통해 수작업으로 관리되고 있지만, 인력이 비효율적으로 운영되는 시스템이며 위험 경보 기능은 구비하고 있지 않다. 또한, 현재의 교통 안전 시스템은 교통 사고 발생 이후 통계 데이터 분석을 통해 교통 사고 다발 지역에 방지턱, 펜스 또는 과속카메라 같은 안전시설물을 설치하는 “사후 대응” 방식이므로, 보행자 사고를 미연에 방지할 수 있는 “선제 대응형” 시스템 및 서비스가 필요하다.
한편, 차량 운전자와의 통신을 기반으로 보행자의 위치를 카메라로 감지하여 차량에 전달하는 단방향 경고 서비스가 알려져 있다. 이 서비스는 RSU(Road Side Unit)으로부터 전달되는 영상데이터를 기반으로 관할 서버에서 위험 보행자를 분류하고 해당 정보를 다시 RSU로 전달하는 방식으로 구성된다. 따라서, 보행자 자신에게 위험을 알리는 기능이 없으며, 서버와 RSU간의 통신 때문에 정보 전달이 늦거나 통신 장애가 있으면 서비스 기능을 수행할 수 없는 단점이 있다.
특허 문헌으로 한국 특허 제10-2181222호는 횡단하는 보행자의 안전한 보행을 유도하고, 횡단보도 영역으로 진입하는 차량 운전자에게 횡단보도의 보행자 보행 상황을 진입 전 미리 인지될 수 있도록, 횡단보도 영역을 보행하는 보행자를 촬영하고 영상신호를 송신하는 영상촬영부, 보행자의 보행 중 이상 행동을 판단하는 객체분석부, 보행자의 이상 행동 판단 결과 시 보행자의 위험이 인지되도록 하는 제 1위험신호를 출력하여 횡단보도의 선택된 보조시설물에 전달하고, 보조시설물을 통해 제 1위험신호가 표출되게 명령하는 안전관리부를 포함하는 안전 관리 시스템을 개시하고 있다. 여기서 보조시설물은 횡단보도 진입 전의 복수개의 포스트이며 센서를 겸하는 것이다. 그러나 이 기술은 직진 도로에서 유용하며, 보조시설물을 보행자의 입출이 빈번한 횡단보도 입출구에 설치해야 하는 단점이 있다.
또 다른 특허 제10-2021079호는 라이다(Lidar)를 이용한 교차로 운행 및 보행 안전 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 횡단보도를 횡단하는 보행자의 영상을 수집하는 카메라와, 교차로 지역 내를 주행 중인 차량의 교통 정보를 수집하기 위한 라이다를 구비하는 정보 수집부와, 정보 수집부의 카메라와 라이다를 통해 수집되는 정보에 기초하여 보행자 사고 방지를 위한 보행 안전 경고 출력을 제어하는 제어부와, 운전자가 횡단보도를 횡단하는 보행자를 인식할 수 있도록 보행자 영상을 포함한 보행 경고를 출력하는 보행 안전 출력부를 포함하는 보행 안전 모니터링 시스템을 개시하고 있다. 그러나 정보 수집부는 운행 중인 모든 차량을 대상으로 더욱 라이다를 이용하므로 보행자에게 실제로 위험한 차량을 정확히 검출하기 어려우며, 운전자에게는 차량의 화면을 통하여 경고하므로 위험 상황을 놓치기 쉬운 문제가 있다.
이상의 선행 기술과 달리, 보행자의 위치를 감지하여 위험 보행자의 존재 여부 정보를 차량에 전달하면서 차량의 위치, 속도에 따른 위험 차량의 여부를 보행자에게도 동시에 전달하는 양방향 충돌 경고 서비스로서, 영상 데이터를 기반으로 바로 위험 보행자 및 차량을 분류 후 경고 표출 및 알람을 수행하는 시스템이 필요하며, 본 발명은 이를 위하여 안출된 것이다.
그러므로 본 발명은 차량과 보행자 등 주변 객체들의 행동을 탐지 및 예측하기 위한 센서와 위험 경고 피드백 제공 기능을 포함하며, 엣지 컴퓨팅을 위한 개별 프로세서를 탑재하여 독립적인 연산이 가능한 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템으로서, 상기 시스템은 차량을 탐지하고 차량의 운전자에게 경고를 표출하는 제1박스와, 보행자를 탐지하고 보행자에게 경고를 표출하는 제2박스로 이루어지며, 차량과 보행자의 영상을 동시에 취득하도록 인도에 배치되고, 상기 시스템은 보행자 영상 수신부, 보행자 행동 예측부, 차량 영상 수신부, 차량 동작 예측부, 위험 예측 판단부 및 경고 표시부를 포함하며, 상기 보행자 행동 예측부는 보행자 영상 수신부의 화상 데이터를 토대로 소정 시간 이후의 보행자의 행동을 결정하며, 상기 차량 동작 예측부는 차량 영상 수신부의 화상 데이터를 토대로 상기 소정 시간과 동일한 시간 이후의 차량의 동작을 결정하며, 상기 위험 예측 판단부는 보행자 행동 예측부의 데이터와 차량 동작 예측부의 데이터를 토대로 위험 상황이 발생하는지의 여부를 판단하는, 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템을 제공한다.
제1박스와 제2박스는 동일한 외관으로 포스트를 기준으로 대칭으로 설치되며, 제1박스의 외면에는 차량의 이미지를 획득하기 위한 이미지 센서가 설치되고, 제2박스의 외면에는 보행자의 이미지를 획득하기 위한 이미지 센서가 설치되며 상기 보행자용 이미지 센서는 보행자의 얼굴의 눈과 시선을 촬영하여 보행자 행동 예측부로 전송하고, 보행자 행동 예측부는 보행자의 시선을 토대로 소정 시간 이후의 포즈를 연산할 수 있다.
상기 위험 예측 판단부는 보행자 행동 예측부와 차량 동작 예측부의 데이터를 토대로 소정 시간 경과 후 보행자와 차량의 위치가 중복되거나 소정 거리 이하인 경우 위험 상황이 발생하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 위험 예측 판단부는 우회전의 횡단보도인 경우 보행자가 횡단보도에 있을 것으로 예측되는 경우 또는 차량이 우회전할 것으로 예측되는 경우 위험 상황이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
제1박스의 외면에는 차량의 운전자에게 위험 상황을 알리기 위한 빔 프로젝터가 설치되어 횡단보도 전방의 소정거리에 위험 상황을 알리는 문자 또는 이미지를 표시하고, 제2박스의 외면에는 보행자에게 위험 상황을 알리기 위한 빔 프로젝터가 설치되어 적어도 횡단보도 진입 전의 인도에 위험 상황을 알리는 문자 또는 이미지를 표시할 수 있다.
제1박스의 외면에는 차량의 운전자에게 위험 상황을 알리기 위한 전광판이 설치되며, 제2박스의 외면에는 보행자에게 위험 상황을 알리기 위한 전광판이 설치될 수 있다.
본 발명의 시스템은 단순 차량 속도 및 보행자의 위치 뿐만 아니라 보행자의 시선과 같은 세부적인 행동 정보 분석을 통해 보다 효율적으로 보행자 안전 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 순간적인 위험 상황 인지 및 서비스 제공 수준이 아닌, 해당 지역의 장기적인 행동 정보 수집 및 분석을 통해 잠재적 위험 수준을 예측하여 운전자 및 보행자에게 사전에 정보를 제공할 수 있으며, 교통 사고를 근본적으로 방지하고, 보행자의 보행 환경을 개선할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템의 작동을 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 경보 시스템인 나비 박스의 사시도;
도 3은 본 발명의 나비박스의 내부 구성을 도시한 도면;
도 4는 도 1에서 “보행자 주의” “우회전 차량 주의”의 문자가 지면에 표시되는 것을 도시한 도면; 그리고
도 5는 본 발명의 경고 표출의 다른 실시예의 도면이다.
본 발명에 따른 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예에 불과하고, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 각 실시예에 포함되는 개별 구성 및 개별 기능 중, 적어도 어느 하나 이상의 조합으로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템(1)의 작동을 설명하기 위한 도면이다. 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템(1)은 간략히 “경보 시스템” 또는 나비 형상과 유사하므로, “나비박스” 라고도 지칭한다.
사거리의 교차로에 두 개의 횡단보도(100A, 100B)가 있으며, 보행자를 기준으로 횡단보도(100A)에서는 주로 직진 차량을 주의해야 하며, 횡단보도(100B)에서는 주로 우회전 차량을 주의해야 한다.
본 발명의 나비박스(1)는 상호 대칭인 하우징으로 외관이 형성되며, 제1박스(2a)는 차량을 탐지하고 차량의 운전자에게 경고를 표출하고, 제2박스(2b)는 보행자를 탐지하고 보행자에게 경고를 표출한다. 도 1에서 나비박스(1)는 차량과 보행자의 영상을 동시에 취득하도록 교차로의 코너에 배치된다.
제1박스(2a)가 탐지 가능한 전체 영역은 사다리꼴 형상의 영역(R1)이지만, 직진 및 우회전의 가능성이 있는 차량을 탐지하도록 차량 탐지 영역(V)은 횡단보도(100A)를 기준으로 좌측으로 예를 들어 20 ~ 30m 이내의 직시각형 구간을 설정할 수 있다. 제2박스(2b)가 탐지 가능한 전체 영역은 삼각형 형상의 영역(R2)이지만, 횡단보도(100A, 100B)를 건널 보행자를 정확히 식별하기 위하여 횡단보도(100A, 100B)를 연장하여 횡단보도(100A, 100B)의 입구와 면하는 인도에 있는 사각형 영역을 보행자 탐지 영역(P)으로 설정할 수 있다. 영역(P)은 횡단보도 및 횡단보도 진입 전의 보행로 일부를 포함한다. 이상은 일례이며, 제1박스(2a)와 제2박스(2b)는 상대적으로 회전 가능하도록 제작되어 도로 교통 상황과 차선 수에 따라 적절히 촬영 영역을 조절할 수 있다.
나비박스(1)는 여러 방법으로 보행자와 차량의 운전자에게 위험 경고를 표출한다. 그 한 예로, 도 1에서는 차량 탐지 영역(V)이 끝나는 지점에 연속하여 횡단보도(100A)를 향하는 방향으로 사각 형상의 보행자 경고 투사 영역(Va)을 설정하고 있다. 또, 보행자에게 효과적으로 경고를 주기 위하여 횡단보도(100B)의 입구에 면하는 인도에서 상기 보행자 탐지 영역(P)과 중복하여 차량 경고 투사 영역(Pa)을 설정하고 있다. 이상은 일례이며 후술하는 것과 같이 경고 투사 영역은 적절히 변경될 수 있으며, 경고 표출 역시 음성 등의 소리를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 경보 시스템인 나비 박스(1)의 사시도이다. 제1박스(2a)와 제2박스(2b)는 동일한 외관이다. 제1박스(2a)와 제2박스(2b)는 그 경계부가 포스트(12)에 지지되어 인도에 설치된다. 제1 및 제2박스(2a, 2b)는 포스트(12)를 기준으로 서로 회전 가능하다.
제1박스(2a)는 전체적으로 삼각 기둥 형상이며, 좌측의 사각 형상의 제1면(4a) 상부에는 이미지 센서(8a)가, 하부에는 경보 비임 프로젝터(10a)가 설치된다. 도시하지는 않았지만, 소리로 경고음을 알리는 스피커가 더 설치될 수 있다.
제2박스(2b)는 제1박스(2a)와 동일한 구조이지만, 제1면(4b)이 제1박스(2a)와 이격되는 위치에 형성된다.
제1박스(2a)는 차량을 탐지하고, 제2박스(2b)는 보행자를 탐지하거나 또는 그 반대일 수 있다. 본 발명에서는 특히 우회전의 횡단보도가 있는 경우 서로 직각 방향에 있는 차량과 보행자를 동시에 탐지하도록 각각의 제1면(4a, 4b)의 가상 중심선이 서로 교차하도록 각각의 박스에 내면(6a, 6b)을 형성하여 충분한 촬영 공간을 확보하고 있다. 이 이유 때문에 본 발명의 경보 시스템(1)은 마치 나비가 날개를 펼친 형상을 취하며, 외관이 우수하고 제작과 설치도 매우 편리한 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 나비박스(1)의 내부 구성을 도시하고 있다. 나비박스(1)는 보행자 영상 수신부(20), 보행자 행동 예측부(22), 차량 영상 수신부(24), 차량 동작 예측부(26), 위험 예측 판단부(28) 및 경고 표시부(30)를 포함한다. 설명의 편의를 위하여 도 3에서는 제1박스(2a)가 차량을 탐지하는 것으로, 제2박스(2b)가 보행자를 탐지하는 것으로 가정한다.
보행자 영상 수신부(20)는 이미지 센서(8b)가 촬영한 이미지를 수신한다. 이미지 센서(8b)는 카메라 또는 동영상을 촬영하는 비디오일 수 있으며, 특히 제한되지 않는다. 이미지 센서(8b)는 보행자의 존재 여부 뿐만 아니라 보행자의 얼굴의 눈과 시선을 촬영한다. 즉 보행자의 시선과 같은 마이크로 단위의 섬세한 행동 정보를 취득한다. 포즈 추정 기술(pose estimation)을 적용하면 보행자의 시선을 식별하여 보행자의 향후 위치를 예측함으로써 운전자에게 경고 피드백을 제공할 수 있다.
보행자 행동 예측부(22)는 보행자 영상 수신부(20)의 화상 데이터를 토대로 소정 시간 후 예를 들어 1초 또는 2초 후의 보행자의 행동을 결정한다. 행동은 주로 장래 보행자의 위치를 의미한다. 보행자의 위치는 상체의 각도, 다리의 방향, 횡단 보도 앞 정지 여부, 횡단보도 입구와 보행자와의 거리 및 보행(또는 주행) 속도를 위주로 결정하지만 전술한 것과 같이 시선을 주요 인자로 참조한다. 시선이 횡단 보도 정면을 향하는 경우는 횡단 보도와 거리가 있어도 횡단 보도를 건너는 위치로 결정한다. 시선이 다른 곳을 향한 경우는 위의 다른 인자들을 토대로 결정한다.
차량 영상 수신부(24)는 이미지 센서(8a)가 촬영한 이미지를 수신한다. 이미지 센서(8a)는 차량의 존재 여부 뿐만 아니라 차량 속도와, 예를 들어 우측 방향 지시등(소위 “깜빡이”)의 점멸 여부를 촬영한다.
차량 동작 예측부(26)는 차량 영상 수신부(24)의 화상 데이터를 토대로 소정 시간 후 예를 들어 1초 또는 2초 후의 차량의 동작을 결정한다. 동작은 주로 장래 차량의 위치를 의미한다. 차량의 위치는 현재 차선, 차속, 방향 지시등의 점멸 여부를 토대로 판단하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
위험 예측 판단부(28)는 보행자 행동 예측부(22)와 차량 동작 예측부(26)의 데이터를 토대로 소정 시간 경과 후 보행자와 차량의 위치가 중복되는지를 판단한다. 두 위치가 중복되면 “충돌” 상황이 발생하는 것을 의미한다. 두 위치가 중복되지 않아도 소정 거리 이내이면 위험이 발생할 가능성이 있으므로 위험 상황으로 판단한다. 보행자 행동 예측부(22)의 예측 시간(예: 2초)과 차량 동작 예측부(26)의 예측 시간(예; 2초)이 동일해야 위험 예측 정확도를 높일 수 있음을 알 수 있다. 위험 예측 판단부(28)는 도시하지 않은 횡단보도 신호등과 연계되어 적색등인 경우 보행자의 장래 위치와 관계 없이 위험 상황이 발생하지 않는 것으로 판단할 수 있지만, 신호등을 무시한 보행자는 경고할 수 없으며, 우회전인 경우 횡단보도가 청색등인 경우도 차량이 주행하는 것을 고려하면 신호등과의 연계는 선행기술과 달리 본 발명의 필수 구성은 아니다. 또, 우회전의 횡단보도인 경우 보행자가 횡단 보도에 있을 것으로 예측되면 접근 거리와 관계 없이 차량 운전자에게 경고를 표출하거나, 또는 차량이 우회전할 것으로 예측되면 보행자에게 경고를 표출하여 안전성을 높이도록 운영해도 좋다.
위험 예측 판단부(28)는 위험 상황이 발생하는 것으로 판단하는 경우 경고 표시부(30)를 구동한다. 경고 표시부(30)는 비임 프로젝터나 알람음 기능을 통하여 운전자와 보행자에게 충분히 경고를 줄 수 있다.
도 3의 본 발명의 구성은 나비박스(1) 내부의 기판에 칩이나 프로세서로 구현되며(on-board processor) 독립적인 연산이 가능하고 교통 관제 센터등 외부의 다른 서버와 데이터를 송수신하지 않는다. 따라서, 차량과 보행자의 이미지를 동시에 분석 및 연산하고 경고를 표출하는, 현장에 설치되어 모든 기능을 수행하는 엣지 컴퓨팅이 가능한, 양방향 선제 대응형 시스템을 구축할 수 있다.
본 발명의 경고 표출은 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 이에 따라 경보 비임 프로젝터(10a, 10b) 역시 변경될 수 있다.
예를 들어, 제1면(4a, 4b)에 전광판을 설치하고 차량 또는 보행자가 탐지된 경우 그 상황을 전광판에 문자로 표시할 수 있다. 전광판은 LED광원으로 구성될 수 있다.
야간에는 운전자 및 보행자의 시야 미확보로 사고 발생이 빈번하므로 프로젝터 빔 타잎의 지면 경고 서비스를 이용한다. 빔 타잎의 지면 경고 표출시, 보행자 주의 알람을 위한 보행자 경고 투사 영역(Va)은 횡단보도에서 10m 떨어진 곳에 설정하여 운전자가 사전에 보행자의 도로를 진입하는 것을 억제한다. 차량 주의 알람은 보행자의 횡단 보도 진입 억제를 위하여 힝단보도 진입 전 인도 부분에 표출한다. 빔 타잎의 지면 경고는 도 4에 도시한 것과 같이 “보행자 주의” “우회전 차량 주의”의 문자가 최소한 3 - 5초간 지면에 표시되는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 경고 표출의 다른 실시예로서 힝단보도에 나비박스(1)가 2개 설치된 것을 도시하고 있다. 빔 프로젝터를 사용하면서 문자 대신 보행자 또는 차량의 이미지를 적색으로 표시하여 시인성을 높이고 있다.
이상 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 이는 본 발명을 한정하지 않으며 본 발명에 대해서는 다양한 변형과 수정이 가능하다. 본 발명의 권리범위는 이하 기술하는 청구범위와 동일 또는 균등한 범위까지 미침은 자명하다.

Claims (6)

  1. 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템으로서, 상기 시스템은 차량을 탐지하고 차량의 운전자에게 경고를 표출하는 제1박스와, 보행자를 탐지하고 보행자에게 경고를 표출하는 제2박스로 이루어지며, 차량과 보행자의 영상을 동시에 취득하도록 인도에 배치되고, 상기 시스템은 보행자 영상 수신부, 보행자 행동 예측부, 차량 영상 수신부, 차량 동작 예측부, 위험 예측 판단부 및 경고 표시부를 포함하며, 상기 보행자 행동 예측부는 보행자 영상 수신부의 화상 데이터를 토대로 소정 시간 이후의 보행자의 행동을 결정하며, 상기 차량 동작 예측부는 차량 영상 수신부의 화상 데이터를 토대로 상기 소정 시간과 동일한 시간 이후의 차량의 동작을 결정하며, 상기 위험 예측 판단부는 보행자 행동 예측부의 데이터와 차량 동작 예측부의 데이터를 토대로 위험 상황이 발생하는지의 여부를 판단하는, 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    제1박스와 제2박스는 동일한 외관으로 포스트를 기준으로 대칭으로 설치되며, 제1박스의 외면에는 차량의 이미지를 획득하기 위한 이미지 센서가 설치되고, 제2박스의 외면에는 보행자의 이미지를 획득하기 위한 이미지 센서가 설치되며 상기 보행자용 이미지 센서는 보행자의 얼굴의 눈과 시선을 촬영하여 보행자 행동 예측부로 전송하고, 보행자 행동 예측부는 보행자의 시선을 토대로 소정 시간 이후의 포즈를 연산하는, 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 위험 예측 판단부는 보행자 행동 예측부와 차량 동작 예측부의 데이터를 토대로 소정 시간 경과 후 보행자와 차량의 위치가 중복되거나 소정 거리 이하인 경우 위험 상황이 발생하는 것으로 판단하는, 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 위험 예측 판단부는 우회전의 횡단보도인 경우 보행자가 횡단 보도에 있을 것으로 예측되는 경우 또는 차량이 우회전할 것으로 예측되는 경우 위험 상황이 발생한 것으로 판단하는 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템.
  5. 제 2항에 있어서,
    제1박스의 외면에는 차량의 운전자에게 위험 상황을 알리기 위한 빔 프로젝터가 설치되어 횡단보도 전방의 소정거리에 위험 상황을 알리는 문자 또는 이미지를 표시하고, 제2박스의 외면에는 보행자에게 위험 상황을 알리기 위한 빔 프로젝터가 설치되어 적어도 횡단보도 진입 전의 인도에 위험 상황을 알리는 문자 또는 이미지를 표시하는, 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    제1박스의 외면에는 차량의 운전자에게 위험 상황을 알리기 위한 전광판이 설치되며, 제2박스의 외면에는 보행자에게 위험 상황을 알리기 위한 전광판이 설치된, 행동 예측 기반 교차로 위험 경보 시스템.
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