KR101128906B1 - 영상처리기술을 이용한 좌회전 대기차량감응 신호 제어시스템 - Google Patents

영상처리기술을 이용한 좌회전 대기차량감응 신호 제어시스템 Download PDF

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Abstract

교차로에서의 좌회전 검지영역으로 설정된 영역에서 신호 대기중인 차량을 촬영하는 촬영부와; 촬영부에서 촬영된 영상을 판독하여 좌회전 대기차량 행렬정보를 획득하는 좌회전 차량 검지부와; 좌회전 차량 검지부에서 검지된 좌회전 대기차량의 수 또는 대기행렬길이에 따라서 신호등의 좌회전 신호 및 직진신호의 주기를 제어하는 신호등 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통신호 제어시스템이 개시된다.
교통신호, 좌회전, 대기차량, 신호등

Description

영상처리기술을 이용한 좌회전 대기차량감응 신호 제어시스템{A TRAFFIC SIGNAL CONTROL SYSTEM WITH AOTOMATIC SENSING OF VEHICLE WAITING FOR TURN LEFT SIGNAL BY USING IMAGE PROCESSING}
본 발명은 영상처리기술을 이용한 좌회전 대기차량감응 신호 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 좌회전 대기 차량의 수에 따라서 좌회전 신호를 능동적으로 제어하여 차량흐름을 원활하게 유도할 수 있는 영상처리기술을 이용한 좌회전 대기차량감응 신호 제어시스템에 관한 것이다.
현대 산업의 발달로 육상을 이동하는 차량이 급격하게 증가되고 있으며, 이로 인하여 한정된 도로 상황으로 인하여 도심에서는 차량지체로 인한 경제적인 손실이 막대하게 발생하고 있다.
따라서, 다양한 교통신호체계를 개발하여 원활한 교통 흐름이 이루어질 수 있도록 시도되고 있으나, 일관된 교통신호 체계의 한계로 인하여 도로의 차량이동 대수 등에 따라서 능동적으로 교통신호가 따라가지 못하는 한계가 있다.
특히, 직진차선과, 좌회전 차선이 있는 3차로 이상의 교차로에서는 좌회전 차량의 대기시간을 확보하기 위한 좌회전 신호등의 점등시간에 의해 직진 차량들의 통행권이 제한됨으로써, 차량의 흐름이 원활하지 못하고 정체가 반복되는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 교차로에서의 좌회전 신호 대기 차량의 수에 따라서 신호등의 점등시간을 능동적으로 제어할 수 있고, 우천 및 강설 등의 기상상태가 악화되었을 경우에 대해서는 신호등의 점등시간을 표준 제어 시가으로 제어할 수 있는 영상처리기술을 이용한 좌회전 대기차량감응 신호 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 영상처리기술을 이용한 좌회전 대기차량감응 신호 제어시스템은, 교차로에서의 좌회전 검지영역으로 설정된 영역에서 신호 대기중인 차량을 촬영하는 촬영부와; 상기 촬영부에서 촬영된 영상을 판독하여 좌회전 대기차량 행렬정보를 획득하는 좌회전 차량 검지부와; 상기 좌회전 차량 검지부에서 검지된 좌회전 대기차량의 수 또는 대기행렬길이에 따라서 신호등의 좌회전 신호 및 직진신호의 주기를 제어하는 신호등 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 좌회전 차량 검지부는, 상기 교차로의 좌회전 검지영역의 실제 위치데이터가 매치되는 기준 배경영상데이터가 저장되는 저장부와; 상기 촬영부에서 촬영된 영상과 상기 기준 배경영상데이터를 비교하여 상기 좌회전 검지영역에 대기중인 차량을 식별하는 차량 식별부와; 상기 차량 식별부에 식별된 차량수를 카운트하거나, 식별된 차량들의 대기행렬 길이를 산출하는 산출부;를 포함하며, 상기 신호등 제어기는 상기 산출부에서 산출된 대기차량의 수 또는 대기행렬 길이에 대응하여 신호등의 좌회전 신호의 점등시간을 가변 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 좌회전 차량 검지부는, 상기 교차로의 좌회전 검지영역의 실제 위치데이터가 매치되는 기준 배경영상데이터가 저장되는 저장부와; 상기 교차로 상의 차량을 식별할 수 있도록 차량에게 식별자를 부여하는 식별자 부여부와; 상기 촬영부에서 촬영된 영상을 상기 저장부에 저장된 배경영상데이터와 비교 연산처리하여 이진영상을 생성하는 이진영상 생성부와; 상기 이진영상으로부터 차량의 위치데이터를 추출하는 위치데이터 추출부와; 상기 차량의 위치데이터가 상기 좌회전 검지영역에서 소정 시간동안 변화가 없는 경우, 해당 위치데이터에 위치하는 차량을 좌회전 대기차량으로 판독하는 판독부와; 상기 좌회전 검지영역 내의 영상을 분석하여 기후 및 기상상태가 악화되어 안전운행을 위한 주의 운전이 필요한 상활일 경우 좌회전 감응 모드를 해제하고, 기상 및 기후상태가 양호한 상황을 판단하여 좌회전 감응 모드를 활성화시키기 위한 기상상태판별부;를 포함하며, 상기 기상상태판별부는 상기 좌회전 검지영역 주변의 기상상태가 폭우, 폭설 및 강무 등의 악천후인지 여부를 판단하고, 악천후로 판별되면 이 정보를 상기 신호등 제어기로 전송하여 신호등 제어기의 좌회전 감응제어 상태를 해제하고, 기상상태가 양호해지면 다시 좌회전 감응을 활성화하도록 신호를 상기 신호등 제어기로 전송하며,
상기 신호등 제어기는, 상기 판독부에서 판독된 좌회전 차량의 차량대수 또는 대기행렬 길이에 대응하여 신호등의 좌회전 신호시간을 가변 제어하며, 상기 기상상태판별부에서 전송되는 기상상태에 따라서 좌회전 감응 모드를 해제 또는 활성 화하는 것이 바람직하다.
본 발명의 영상처리기술을 이용한 좌회전 대기차량감응 신호 제어시스템에 따르면, 좌회전 대기 차량을 검지하여 좌회전 대기차량의 수 또는 대기행렬 길이에 따라서 교통신호등을 가변적으로 제어할 수 있다.
즉, 좌회전 현시신호의 점등시간을 좌회전 대기차량의 수 또는 대기행렬 길이에 따라서 단축시키거나 연장시킴으로써 좌회전 차량의 흐름을 원활하게 함은 물론, 불필요한 좌회전 현시시간을 생략하여 직진차량의 소통을 보다 원활하게 유도할 수 있게 된다.
따라서 교통신호등을 차량의 흐름을 고려하여 보다 효과적으로 제어함으로써, 교통의 혼잡을 억제하고 차량의 지체를 방지하여 교통 흐름이 원활히 이루어지도록 할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상처리기술을 이용한 좌회전 대기차량감응 신호 제어시스템을 자세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상처리기술을 이용한 좌회전 대기차량감응 신호 제어시스템은, 촬영부(10)와, 좌회전 차량 검지부(20)와, 신호등 제어기(30)를 구비한다.
상기 촬영부(10)는 교차로에 설치되어 교차로(100)에서의 좌회전 검지영 역(110)으로 설정된 영역에서 좌회전 신호 대기중인 차량을 촬영한다. 이러한 촬영부(10)는 하나 또는 다수의 카메라를 포함할 수 있다.
상기 촬영부(10)는 상기 좌회전 검지영역(110)을 포함하여 교차로의 일정 영역을 촬영하도록 설정되어 설치된다.
상기 좌회전 차량 검지부(20)는 촬영부(10)에서 촬영된 영상을 판독하여 좌회전 검지영역(110)에서의 좌회전 차량을 검지한다. 구체적으로 좌회전 차량 검지부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 저장부(21)와, 차량식별부(22)와, 산출부(23) 및 기상상태 판별부(24)를 구비한다.
상기 저장부(21)에는 교차로의 좌회전 검지영역(110)의 실제 위치데이터가 매치되는 기준 배경영상데이터가 저장된다. 구체적으로 기준 배경영상데이터는 촬영부(10)에서 촬영된 영상에 교차로의 실제 위치데이터를 매치시킨다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 촬영부(10)에 의해 촬영된 영상에 도로의 실제 위치데이터((X1,X2,X3,...XN),(Y1,Y2,Y3,...YN))가 매치되어 기준 배경영상데이터가 된다.
상기 차량 식별부(22)는 촬영부(10)에서 촬영된 영상과 상기 기준 배경영상데이터를 비교 분석하여 상기 좌회전 검지영역(110)에서 대기중인 차량들을 식별한다. 즉, 촬영부(10)에서 촬영된 영상에서 검출되는 모든 차량을 식별할 수 있으나, 기준 배경영상데이터의 좌회전 검지영역(110)에 위치하는 차량들 만을 식별하고, 다른 위치에 있는 차량들을 무시하게 된다. 따라서 차량 식별부(22)에서는 좌회전 검지영역(110)에서 좌회전 신호를 기다리는 좌회전 대기차량들만을 식별해 낼 수 있게 된다. 이와 같이 차량 식별부(22)에서 식별된 차량 식별정보는 상기 산출부(23)로 전달된다.
상기 산출부(23)에서는 차량 식별부(22)에서 식별된 좌회전 검지영역(110)에서의 차량 대기수를 산출하거나, 또는 좌회전 검지영역(110)에 대기중인 차량들의 대기행렬 길이를 산출한다. 차량 대기행렬 길이를 산출할 경우에는, 좌회전 검지영역(110)에서 검지된 대기차량들 중에서 가장 앞선 차량의 앞 부분과, 가장 뒷부분에 위치한 대기차량의 후미 사이의 거리를 측정하게 되며, 이 경우 기준 배경영상데이터의 기준좌표값들을 기준으로 하여 산출할 수 있다. 이와 같이 대기행렬 길이를 산출하는 경우에는, 그 데이터 연산처리량이 적게 되어, 산출속도가 빠르고 이에 따라서 산출알고리즘의 신뢰성이 향상되며, 장치의 간소화 및 저전력화에 따른 이점을 얻을 수 있다.
또한, 산출부(23)에서 좌회전 검지영역(110)에 대기중인 차량의 수를 산출할 경우에는, 차량식별부(22)에서 식별된 차량들의 위치 및 차량들 각각의 길이, 간격 등을 판독하여 실제 차량의 수를 산출하게 되는데, 이 경우 기존의 푸르검지기 등과 같은 영상을 사용하지 않는 방식의 대기행렬 길이산출보다 더 신뢰가 높은 대기차량 수를 산출할 수 있게 됨으로써, 상기 신호등 제어기(30)에서 보다 정확한 신호제어를 할 수 있도록 한다.
상기 기상상태판별부(24)에서는 촬영부(10)에서 촬영된 영상을 분석하여 폭우, 폭설, 농무 등과 같은 기상의 약화 정도를 판별하여 좌회전 감응 신호제어시스템의 운용 여부를 판단할 수 있도록 한다. 구체적으로 기상상태가 시야 판별이 가 능한 범위 내에 있을 때에는 좌회전 감응 신호제서시스템을 정상적으로 운용할 수 있도록 하고, 기상상태가 악화되어 시야 판별이 곤란한 범위에 들게 되면 좌회전 감응 신호제어시스템의 운용을 중단하도록 하는 기상상태정보를 산출한다.
상기 산출부(23)에서 산출된 좌회전 대기행렬 길이 또는 좌회전 대기차량 수에 대한 정보와 기상상태판별부(24)에서 산출된 기상상태정보는 통신장치(40)를 통해서 신호등 제어기(30)로 전달된다. 여기서 상기 통신장치(40)는 유선 또는 무선 네트워크 송/수신부를 포함할 수 있다.
상기 신호등 제어기(30)는 상기 대기행렬 정보획득부(20)에서 검지된 좌회전 대기차량의 수 또는 대기행렬길이에 따라서 신호등(50)의 좌회전 신호 및 직진신호의 주기 즉, 점등 신호를 제어한다.
즉, 신호등 제어기(30)는 좌회전 검지영역(110)에서 대기중인 차량의 수 또는 차량 대기행렬 길이에 비례하여 좌회전 신호시간이 설정되도록 신호등(50)을 제어한다. 따라서, 예를 들어 좌회전 대기차량이 1대인 경우에는, 좌회전 신호등을 매우 짧게 실행되도록 신호등(50)을 제어함으로써, 직진 차량들의 주행이 원활하게 이루어지도록 유도할 수 있게 된다. 물론, 차량 대기행렬 길이 또는 대기행렬 차량수가 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는, 좌회전 신호를 더 이상 연장시키지 않고 일정한 시간으로 제한하여 운행함으로써, 직진차량들에게 최소한의 주행시간을 확보하여 줌으로써, 직진차선에서의 차량흐름의 단절이나 지체를 줄일 수 있게 된다.
또한, 좌회전 검지영역(110)에서 좌회전 대기차량이 발견되지 않은 경우에는 신호등 제어기(30)는 좌회전 신호를 현시하지 않고, 계속해서 직진신호가 현시되도록 신호등(50)을 제어한다. 따라서 불필요한 신호등의 현시를 생략하고, 직진신호를 지속적으로 현시되도록 제어함으로써, 직진차량의 소통이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌회전 차량 검지부(120)는 저장부(121)와, 식별자 부여부(122), 이진영상 생성부(123)와, 위치데이터 추출부(124)와, 판독부(125) 및 기상상태를 구비한다. 이러한 좌회전 차량 검지부(120)는 야간이나 우천시와 같이 도로 주변의 상황이 좋지 않고, 시야가 정확하게 확보되지 않은 상태에서 좌회전 검지영역(110)에 대기중인 좌회전신호 대기차량을 검지하기 위한 것이다.
상기 저장부(121)는 앞서 도 2에서 설명한 바와 같이, 교차로(100)의 좌회전 검지영역(110)의 실제 위치데이터가 매치되는 기준 배경영상데이터가 저장된다.
상기 식별자 부여부(122)는 교차로 상의 차량을 식별할 수 있도록 차량에게 식별자를 부여한다.
상기 이진영상 생성부(123)는 촬영부(10)로부터 촬영되는 영상을 이진화하여 이진영상을 생성한다. 여기서 이진영상은 촬영된 영상에서 빛이 조사되어 밝게 보이는 영역은 하얗게 표시되고, 빛이 조사되지 못하여 어둡게 보이는 영역은 검게 표시되는 영상을 말한다.
야간에는 도로 및 도로주변으로 많은 양의 빛이 조사되지 못하여, 도로 및 도로주변은 이진영상에서 검게 표시된다. 한편, 차량은 야간에 전조등을 켜고 주행 하므로, 차량의 전조등은 이진영상에서 하얗게 표시된다. 이와 같이 이진영상을 이용하면, 도로 및 도로 주변은 검게 표시되고, 전조등을 켜거나 깜박이 신호등을 켜고 있는 차량은 하얗게 표시되어 야간에 도로를 주행하는 차량이나 좌회전 검지영역(110)에 대기중인 차량을 확실하게 검지할 수 있다.
상기 위치데이터 추출부(124)는 상기 이진영상과 상기 기준 배경영상데이터를 비교하여 차량의 위치데이터를 추출한다.
상기 판독부(125)는 위치데이터 추출부(124)에서 추출된 차량의 위치데이터가 상기 좌회전 검지영역(110)에서 소정 시간 변화가 없는 경우, 해당 위치데이터에 위치하는 차량을 좌회전 대기차량으로 판독한다. 그리고 판독부(125)는 판독된 좌회전신호 대기차량들을 근거로 하여 좌회전 검지영역(110)에 위치한 대기차량의 수 또는 대기행렬길이를 산출하며, 산출된 정보를 통신장치(40)를 통해 신호등 제어기(30)로 전달한다.
상기 기상상태판별부(126)는 촬영부(10)에서 입력된 영상을 분석하여 시야 상태가 양호한 경우에는 좌회전감응 신호제어시스템의 운용가능 정보를, 시야상태가 불량일 경우에는 좌회전감응 신호제어시스템의 운용 불가 정보를 통신장치(40)를 통해 신호등 제어기(30)로 전달한다.
신호등 제어기(30)는 상기 판독부(124)에서 전달받은 좌회전 대기차량 정보에 따라서 좌회전 신호의 현시를 제어하고, 기상상태판별부(126)에서 전달받은 기상상태 정보를 이용하여 좌회전 감응 운용 여부를 판단함으로써, 좌회전신호 대기차량의 소통은 물론 직진차량의 원활한 소통이 이루어지도록 교통신호체계를 효과 적으로 제어할 수 있게 된다.
이하 도 5를 참조하여 도로 주변의 환경변화로 인해 도로의 소정 부분이 차량으로 판독될 경우, 이를 해제하는 것에 관해 설명한다.
도 5를 참조하면, 도로 주변의 환경이 변하면 도로에 조사되는 빛의 영역이 변한다. 여기서 도로주변의 환경은, 예를 들어 해 뜰 무렵 또는 도로 주변에 마련된 건물의 조명시설 등이 있을 수 있다. 또한 도로에 조사되는 않던 빛이 환경 변화로 인해 갑자기 도로에 조사되면 새롭게 빛이 조사되는 영역(D)(이하 조사영역이라 함)은 이진영상에 표시되고, 위치데이터 추출부(124)에 의해 위치데이터가 추출된다. 한편, 조사영역(D)은 도로이므로 좌회전 검지영역(110) 전체를 포함할 수 있으며, 따라서 조사영역(D)은 추출되는 위치데이터에 변화가 없으며, 소정시간 경과후 위치데이터 추출부(124)에서는 조사영역(D)에 포함된 좌회전 검지영역(110) 전체에 좌회전 대기차량이 있는 것으로 검지한다.
이때, 조사영역(D)과 이진영상의 전체영역을 비교하여 조사영역(D)이 이진영상 영역에 소정 비율 이상 포함되면 조사영역(D)은 좌회전 대기차량 영역에서 제외한다. 실질적으로 교차로나 도로의 상황을 현실적으로 놓고 볼 때, 좌회전 검지영역(110)은 조사영역(D)이 이진영상 영역의 50% 이상 포함되지 못한다. 따라서 조사영역(D)이 이진영상 영역에 50% 이하로 포함되는 경우에는 조사영역(D)과 오버랩되는 좌회전 검지영역(110)을 모두 좌회전 대기행렬 길이로 검지한다. 반면에 조사영역(D)이 이진영상 영역에 50% 이상 포함되면, 조사영역(D)은 주변환경의 변화로 인해 좌회전 대기차량으로 인식된 것으로 판단하여 이의 검지를 해제한다.
그리고 이와 같이 조사영역(D)이 이진영상 영역에 50% 이상 포함된 경우에는, 상기 식별자 부여부(122)에서 부여된 식별자들을 위치를 추적하고, 그 위치추적된 차량위치데이터가 상기 좌회전 검지영역(110)에서 소정 시간 변화하지 않은 경우, 좌회전 차량으로 인식하여 검지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 교통신호 제어시스템에 의하면, 좌회전 대기차량을 검지하고, 그 대기차량의 수 또는 대기행렬 길이에 따라서 좌회전 현시 시간을 가변적으로 조정하여 제어함으로써, 좌회전 대기차량이 좌회전하는데 필요한 시간만큼만 좌회전시간을 정확하게 할당하고, 나머지 시간에는 직진신호로 현시되도록 함으로써 좌회전 차량의 흐름은 물론, 직진차량의 흐름이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 좌회전신호 대기차량이 없는 경우에는, 직진신호를 지속적으로 현시함으로써, 직진 차량의 흐름이 끊기지 않고 소통을 원활히 할 수 있게 되어 교통 흐름의 연속성을 보장하고, 교통체증을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 야간, 악천후 또는 주변환경의 변화에 따라서도 좌회전 대기차량을 정확하게 검지하여 차량의 소통이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 및 수정이 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경 및 수정은 본 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교통신호 제어시스템을 설명하기 위한 구성도.
도 2는 도 1의 좌회전 차량 검지부를 설명하기 위한 블록도.
도 3은 도 1의 저장부에 저장된 기준 영상데이터를 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 1의 좌회전 차량 검지부의 다른 예를 나타내 보인 블럭도.
도 5는 환경변화에 따른 좌회전 대기차량 검지방법을 설명하기 위한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10..촬영부 20,120..좌회전 차량 검지부
21,121..저장부 22.. 차량식별부
23..산출부 30..신호등 제어기
40..통신장치 50..신호등
122..식별자 부여부 123..이진영상 생성부
124..위치데이터 추출부 125..판독부

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 교차로에서의 좌회전 검지영역으로 설정된 영역에서 신호 대기중인 차량을 촬영하는 촬영부와;
    상기 촬영부에서 촬영된 영상을 판독하여 좌회전 대기차량 행렬정보를 획득하는 좌회전 차량 검지부와;
    상기 좌회전 차량 검지부에서 검지된 좌회전 대기차량의 수 또는 대기행렬길이에 따라서 신호등의 좌회전 신호 및 직진신호의 주기를 제어하는 신호등 제어기;를 포함하며,
    상기 좌회전 차량 검지부는,
    상기 교차로의 좌회전 검지영역의 실제 위치데이터가 매치되는 기준 배경영상데이터가 저장되는 저장부와;
    상기 교차로 상의 차량을 식별할 수 있도록 차량에게 식별자를 부여하는 식별자 부여부와;
    상기 촬영부에서 촬영된 영상을 상기 저장부에 저장된 배경영상데이터와 비교 연산처리하여 이진영상을 생성하는 이진영상 생성부와;
    상기 이진영상으로부터 차량의 위치데이터를 추출하는 위치데이터 추출부와;
    상기 차량의 위치데이터가 상기 좌회전 검지영역에서 소정 시간동안 변화가 없는 경우, 해당 위치데이터에 위치하는 차량을 좌회전 대기차량으로 판독하는 판독부와;
    상기 좌회전 검지영역 내의 영상을 분석하여 기후 및 기상상태가 악화되어 안전운행을 위한 주의 운전이 필요한 상활일 경우 좌회전 감응 모드를 해제하고, 기상 및 기후상태가 양호한 상황을 판단하여 좌회전 감응 모드를 활성화시키기 위한 기상상태판별부;를 포함하며,
    상기 기상상태판별부는 상기 좌회전 검지영역 주변의 기상상태가 폭우, 폭설 및 강무 등의 악천후인지 여부를 판단하고, 악천후로 판별되면 이 정보를 상기 신호등 제어기로 전송하여 신호등 제어기의 좌회전 감응제어 상태를 해제하고, 기상상태가 양호해지면 다시 좌회전 감응을 활성화하도록 신호를 상기 신호등 제어기로 전송하며,
    상기 신호등 제어기는,
    상기 판독부에서 판독된 좌회전 차량의 차량대수 또는 대기행렬 길이에 대응하여 신호등의 좌회전 신호시간을 가변 제어하며, 상기 기상상태판별부에서 전송되는 기상상태에 따라서 좌회전 감응 모드를 해제 또는 활성화하는 것을 특징으로 하는 교통신호 제어시스템.
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