KR102063415B1 - 영상화질 개선 방법과 입출차 정보를 활용한 차량번호인식 방법을 통한 주차관리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 영상화질 개선 방법과 입출차 정보를 활용한 차량번호인식 방법을 통한 주차관리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 양상인 주차관리 시스템은, 입차와 출차가 동시에 이루어지는 하나의 도로에 배치되고, 적어도 하나의 차량의 번호판을 촬영하는 촬영모듈; 상기 도로를 통해 입차하는 차량을 감지하기 위한 적어도 하나의 제 1 루프 코일; 상기 도로를 통해 출차하는 차량을 감지하기 위한 적어도 하나의 제 2 루프코일; 및 상기 촬영모듈이 촬영한 정보를 기초로 상기 번호판 내의 번호를 인식하는 제어부;를 포함하되, 상기 촬영모듈은 양방향으로 촬영 가능하고, 상기 제 1 루프 코일이 제 1 차량의 진입을 감지하는 경우, 상기 촬영모듈은 상기 양방향 중 상기 제 1 루프 코일을 향하는 제 1 방향으로 상기 제 1 차량의 앞 번호판을 촬영하며, 상기 제 1 차량의 앞 번호판의 촬영 정보는 상기 제 1 차량의 입차 시점을 결정하기 위해 이용되고, 상기 제 2 루프 코일이 제 2 차량의 이탈을 감지하는 경우, 상기 촬영모듈은 상기 양방향 중 상기 제 2 루프 코일을 향하는 제 2 방향으로 상기 제 2 차량의 뒷 번호판을 촬영하고, 상기 제 2 차량의 뒷 번호판의 촬영 정보는 상기 제 2 차량의 출차 시점을 결정하기 위해 이용될 수 있다.

Description

영상화질 개선 방법과 입출차 정보를 활용한 차량번호인식 방법을 통한 주차관리 시스템 {Parking Management System using Method for Image Quality Enhancement and Method for identifying license plate through In/out information}

본 발명은 영상화질 개선 방법과 차량의 입-출차 시에 충격/충돌 정보를 활용한 차량번호인식 방법을 통한 주차관리 시스템에 관한 것이다.

경제성장과 소득증가로 인해 차량의 수요가 급증하고 있는 데 반하여 도로 사정이나 교통상황을 관리하는 인력은 이에 미치지 못하고 있다. 따라서 제한된 인원으로 현재의 열악한 교통 관리 체계를 극복하고자 하는 노력들이 많이 이루어지고 있다.

이러한 노력의 일환으로서 차량의 자동인식(번호인식 포함) 시스템의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 차량 인식 혹은 차량의 번호(문자) 인식을 통해 교통 단속은 물론 교통량 조사, 도난 차량 검거, 출입 차량 통제, 주차 시설 관리 등의 다양한 분야에 효과적으로 이용할 수 있으며, 현재까지 많은 연구가 이루어져 왔다.

특히, 차량 번호판의 문자를 인식하기 위한 과정은 다른 문자 인식과는 달리 주변 환경적인 영향으로 카메라 잡음, 조명변화, 날씨 등으로 인해 왜곡된 현상이 발생하기 때문에 강인한 처리방법들이 고려되어야 한다. 하지만 차량의 번호판 영역의 경우 그 고유의 특성상 내용이 제한되어 있고, 일반적인 문자 인식(패턴인식)에 비해 구조가 단순하다. 이러한 이유로 인해서 차량 번호 인식(License Plate Recognition: LPR)은 환경적인 특성, 차량의 수요 증가, 인력수급 및 주차공간의 자원 관리를 효율적으로 운영하기 위한 가장 보편적인 시스템이라고 할 수 있다.

LPR 시스템 또는 번호인식 기술은 영국에서 1976년에 가장 먼저 개발되었다. 그 이후 수십 년 동안, 기술이 진화하고 시장 수요가 증가함에 따라 LPR 시스템은 꾸준히 성장하였고, 동남아시아를 비롯한 유럽 국가에서 점차 확대되었다. 이로 인해 미국 북미 지역에서도 LPR 시스템 시장이 크게 성장하고 있다. 이는 효율적인 범죄 진압 및 예방 기술에 대한 강한 동기부여로 이어져서 더 넓은 시장으로 활성화되는 계기가 되었다.

과거의 차량 번호 인식(LPR) 또는 ALPR(Automated LPR) 시스템은 차량 번호판을 판독하기 위해 카메라로부터 획득된 이미지(영상)에서 광학문자인식(Optical Character Recognition: OCR)을 사용하여 감시방법(Surveillance Method)에 적용되었다. 최근에는 주차관리 시스템이란 명칭으로 주차공간의 효율적인 업무를 진행하고 있다. 현재 LPR 시스템은 주차환경과 관련하여 관리인이 주차 요금을 정산함으로써 인력수급 및 인건비 부담과 요금 누수현상을 해결하고 있고, LPR 시스템의 수요는 끊임없이 증가되고 가면서 기술의 변화 및 개발이 지속적으로 이어지고 있다.

하지만 운영측면에서 주차권을 사용함에 있어서 주차권 분실, 훼손, 자원 낭비 등의 갑작스러운 이벤트들이 생기게 되고, 현금이 없거나 고액권만 소지하고 있는 경우 등의 당황스러운 이벤트들이 발생하게 된다.

또한, 삶의 질적인 변화에 따른 자가 차량의 급격한 증가와 함께 주차문제(공간), 비효율적인 운영 관리 및 지식 부족으로 인한 이용자의 불편사항, 관리원의 불필요한 행위 등의 원인들이 발생되어 이를 해결하기 위해 무인 자동화 시스템이 필요시 되고 있다.

일반적으로 무인 자동화 시스템(이하 LPR 시스템)의 경우는 차량을 검지하는 수단으로 아직도 루프방식이 주로 사용되고 있으나, 매설공사에 따르는 주변 시민의 불편과 유지 보수상의 애로점이 많아 비매설형 검지기가 요구되고 있다. 이를 대체하기 위해 초음파 센서 또는 도플러 센서를 이용하여 차량을 검지하거나 차량의 종류를 분류(구분)하여 고속도로 요금소 등에 활용되어 차종에 따른 요금을 달리 징수하고 있다.

이처럼 시스템의 기술과 적용범위가 점차적으로 확대 및 보급화 되면서 전형적인 LPR 시스템의 세 가지 기본 구성요소를 포함한다.

첫 번째는 카메라 혹은 비디오(이미지)로부터 영상 소스를 획득, 두 번째는 LPR 시스템에서 핵심 또는 엔진에서 입력된 카메라 또는 비디오(이미지)의 정보에 대한 차량의 번호를 추출, 마지막으로는 미리 저장 혹은 학습된 번호 문자에 대하여 일치하는 과정의 인식 혹은 타 시스템간의 통합으로 구성된다.

본 발명에서는 이러한 LPR 시스템 구조에서 영상에 촬영된 차량의 차종을 분류할 수 있는 방안을 제안한다. 종래의 일반적인 LPR 시스템은 차량의 번호판 인식에 관련된 기술 개발에 치중되어 있으나, 차량의 종류에 따라 요금의 부과가 달라질 수 있기 때문에 차종을 구분하는 기능을 접목시키는 것이 LPR 시스템에서 중요한 이슈가 될 수 있다.

그러나, 종래 시스템은 단순히 루프코일을 이용하여 차량의 접근을 감지하고 차량의 번호판 문자를 인식하는 구조로만 이루어져 체계적으로 요금을 부과할 수 있는 무인 시스템을 구축하는 데에는 한계가 있다.

따라서 상기한 문제점을 해소할 수 있는 해결방안이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 출원번호 제10-2014-0183200호 대한민국 등록특허 제10-0756318호 대한민국 등록특허 제10-0638829호 대한민국 출원번호 제10-2015-0050779호

본 발명은 영상화질 개선 방법과 입출차 정보를 활용한 차량번호인식 방법을 통한 주차관리 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.

구체적으로 본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위해, 저조도 다이나믹 레인지 영상의 단점인 잡음처리와 함께 밝기분포의 영역을 극대화시킬 수 있는 방법을 제안하고 저조도 다이나믹 레인지영상에서 밝기 분포를 고려한 개선방법으로 guider filter를 사용하는 방법을 적용한 시스템을 제안하고자 한다.

또한, 본 발명은 센서로 인한 차량번호인식기에 충격/충돌로부터 발생되는 신호를 판단하여 입-출차 차량을 대상으로 신호 이전의 데이터를 전송 및 저장하는 방법을 적용하고자 한다.

또한, guider filter 방법은 입력영상에서 개선된 화질의 영상을 생성하여 입력영상으로 결과영상을 도출하는 단계를 한번 더 수행하기 때문에, 처리속도가 영상 크기만큼 소요되는 문제점이 발생하고, 본 발명에서는 이러한 부분을 개선하기 위해서 fast guider filter를 적용하여 처리속도 및 화질에서도 저조도 다이나믹 레인지의 밝기 분포를 개선시키고자 한다.

또한, 센서신호로부터 카메라를 통한 제어신호를 전달받아서 조명장치의 컨트롤러의 설정값에 의해 빛의 강도를 달리하는 방법을 적용하고자 한다.

또한, 본 발명에 적용되는 각각의 강도는 영상(즉 프레임마다)마다 다른 값을 갖게 되고, 빛의 양도 다른 값에 의한 강도를 시간 스케쥴링에 의해 적용됨으로써, 기존, 현행 및 신규 번호판의 재질이나 패턴에 영향을 받지 않고, 차량 번호판을 식별할 수 있는 방법 및 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 주차관리 시스템은, 입차와 출차가 동시에 이루어지는 하나의 도로에 배치되고, 적어도 하나의 차량의 번호판을 촬영하는 촬영모듈; 상기 도로를 통해 입차하는 차량을 감지하기 위한 적어도 하나의 제 1 루프 코일; 상기 도로를 통해 출차하는 차량을 감지하기 위한 적어도 하나의 제 2 루프코일; 및 상기 촬영모듈이 촬영한 정보를 기초로 상기 번호판 내의 번호를 인식하는 제어부;를 포함하되, 상기 촬영모듈은 양방향으로 촬영 가능하고, 상기 제 1 루프 코일이 제 1 차량의 진입을 감지하는 경우, 상기 촬영모듈은 상기 양방향 중 상기 제 1 루프 코일을 향하는 제 1 방향으로 상기 제 1 차량의 앞 번호판을 촬영하며, 상기 제 1 차량의 앞 번호판의 촬영 정보는 상기 제 1 차량의 입차 시점을 결정하기 위해 이용되고, 상기 제 2 루프 코일이 제 2 차량의 이탈을 감지하는 경우, 상기 촬영모듈은 상기 양방향 중 상기 제 2 루프 코일을 향하는 제 2 방향으로 상기 제 2 차량의 뒷 번호판을 촬영하고, 상기 제 2 차량의 뒷 번호판의 촬영 정보는 상기 제 2 차량의 출차 시점을 결정하기 위해 이용될 수 있다.

또한, 상기 제 1 차량의 진입과 상기 제 2 차량의 이탈이 동시에 이루어지는 경우, 상기 제 1 차량을 상기 제 1 루프 코일이 감지하는 제 1 시점과 상기 제 2 차량을 상기 제 2 루프코일이 감지하는 제 2 시점 중 빠른 것에 대응하는 차량에 우선순위를 부여할 수 있다.

또한, 상기 제 1 시점이 상기 제 2 시점보다 빠른 경우, 상기 제 2 차량에 상기 제 1 차량의 진입을 알리는 정보를 출력함으로써, 상기 제 2 차량의 상기 도로로의 진입을 막고, 상기 제 1 차량의 진입이 완료된 이후에, 상기 제 2 차량의 이탈 과정을 진행할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 촬영모듈이 촬영한 정보로부터 컬러 레벨 데이터와 그레이 레벨 데이터를 추출하여 저조도 다이나믹 레인지 영상분포를 확인하고, 상기 저조도 다이나믹 레인지 영상분포가 확인되는 경우, fast guided filer를 적용하여 개선된 화질의 영상으로 재구성할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 촬영모듈이 촬영한 정보 중 상기 저조도 다이나믹 레인지 영상분포가 확인되지 않는 영역과 상기 fast guided filer를 적용하여 재구성된 영역을 혼합하고, 상기 혼합된 정보를 기초로 상기 번호판 내의 번호를 인식할 수 있다.

또한, 충격을 감지하는 충격센서; 상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 충격 감지 시점으로부터 미리 지정된 이전 시점에 상기 촬영모듈이 촬영한 정보를 자동으로 저장하는 메모리; 및 상기 충격 감지에 대한 정보를 외부로 전송하는 통신부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 루프 코일이 제 1 차량의 진입을 감지하고, 상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 제 1 차량의 앞 번호판의 촬영 정보는 상기 제 1 차량의 입차 시점 및 사고 시점을 결정하기 위해 이용되고, 상기 제 2 루프 코일이 제 2 차량의 진입을 감지하고, 상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 제 2 차량의 뒷 번호판의 촬영 정보는 상기 제 2 차량의 출차 시점 및 사고 시점을 결정하기 위해 이용되며, 상기 통신부는, 상기 주차관리 시스템의 진입로에 설치된 IP 카메라에 상기 충격 감지에 대한 정보를 전송하고, 상기 충격 감지에 대한 정보를 기초로, 사고 유형 및 사고로 인한 과실의 유무를 결정할 수 있다.

한편, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 양상인 입차와 출차가 동시에 이루어지는 하나의 도로에 배치되고, 적어도 하나의 차량의 번호판을 촬영하는 촬영모듈; 상기 도로를 통해 입차하는 차량을 감지하기 위한 적어도 하나의 제 1 루프 코일; 상기 도로를 통해 출차하는 차량을 감지하기 위한 적어도 하나의 제 2 루프코일; 및 상기 촬영모듈이 촬영한 정보를 기초로 상기 번호판 내의 번호를 인식하는 제어부;를 포함하는 주차관리 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 촬영모듈은 양방향으로 촬영 가능하고, 상기 제 1 루프 코일이 제 1 차량의 진입을 감지하는 경우, 상기 촬영모듈은 상기 양방향 중 상기 제 1 루프 코일을 향하는 제 1 방향으로 상기 제 1 차량의 앞 번호판을 촬영하며, 상기 제 1 차량의 앞 번호판의 촬영 정보는 상기 제 1 차량의 입차 시점을 결정하기 위해 이용되고, 상기 제 2 루프 코일이 제 2 차량의 이탈을 감지하는 경우, 상기 촬영모듈은 상기 양방향 중 상기 제 2 루프 코일을 향하는 제 2 방향으로 상기 제 2 차량의 뒷 번호판을 촬영하고, 상기 제 2 차량의 뒷 번호판의 촬영 정보는 상기 제 2 차량의 출차 시점을 결정하기 위해 이용될 수 있다.

또한, 상기 제 1 차량의 진입과 상기 제 2 차량의 이탈이 동시에 이루어지는 경우, 상기 제 1 차량을 상기 제 1 루프 코일이 감지하는 제 1 시점과 상기 제 2 차량을 상기 제 2 루프코일이 감지하는 제 2 시점 중 빠른 것에 대응하는 차량에 우선순위를 부여할 수 있다.

또한, 상기 제 1 시점이 상기 제 2 시점보다 빠른 경우, 상기 제 2 차량에 상기 제 1 차량의 진입을 알리는 정보를 출력함으로써, 상기 제 2 차량의 상기 도로로의 진입을 막고, 상기 제 1 차량의 진입이 완료된 이후에, 상기 제 2 차량의 이탈 과정을 진행할 수 있다.

또한, 상기 제어부가 상기 번호판 내의 번호를 인식하는 방법은, 상기 촬영모듈이 촬영한 정보로부터 컬러 레벨 데이터와 그레이 레벨 데이터를 추출하여 저조도 다이나믹 레인지 영상분포를 확인하고, 상기 저조도 다이나믹 레인지 영상분포가 확인되는 경우, fast guided filer를 적용하여 개선된 화질의 영상으로 재구성함으로써 수행될 수 있다.

또한, 상기 제어부가 상기 번호판 내의 번호를 인식하는 방법은, 상기 촬영모듈이 촬영한 정보 중 상기 저조도 다이나믹 레인지 영상분포가 확인되지 않는 영역과 상기 fast guided filer를 적용하여 재구성된 영역을 혼합하고, 상기 혼합된 정보를 기초로 상기 번호판 내의 번호를 인식함으로써 수행될 수 있다.

또한, 충격 센서가 충격을 감지하는 단계; 상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 메모리가 상기 충격 감지 시점으로부터 미리 지정된 이전 시점에 상기 촬영모듈이 촬영한 정보를 자동으로 저장하는 단계; 및 통신부가 상기 충격 감지에 대한 정보를 외부로 전송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 루프 코일이 제 1 차량의 진입을 감지하고, 상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 제 1 차량의 앞 번호판의 촬영 정보는 상기 제 1 차량의 입차 시점 및 사고 시점을 결정하기 위해 이용되고, 상기 제 2 루프 코일이 제 2 차량의 진입을 감지하고, 상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 제 2 차량의 뒷 번호판의 촬영 정보는 상기 제 2 차량의 출차 시점 및 사고 시점을 결정하기 위해 이용되며, 상기 통신부가 상기 주차관리 시스템의 진입로에 설치된 IP 카메라에 상기 충격 감지에 대한 정보를 전송하는 단계; 및 상기 충격 감지에 대한 정보를 기초로, 사고 유형 및 사고로 인한 과실의 유무를 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 영상화질 개선 방법과 입출차 정보를 활용한 차량번호인식 방법을 통한 주차관리 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로 본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위해, 저조도 다이나믹 레인지 영상의 단점인 잡음처리와 함께 밝기분포의 영역을 극대화시킬 수 있는 방법을 제안하고 저조도 다이나믹 레인지영상에서 밝기 분포를 고려한 개선방법으로 guider filter를 사용하는 방법을 적용한 시스템을 제안할 수 있다.

또한, guider filter 방법은 입력영상에서 개선된 화질의 영상을 생성하여 입력영상으로 결과영상을 도출하는 단계를 한번 더 수행하기 때문에, 처리속도가 영상 크기만큼 소요되는 문제점이 발생하고, 본 발명에서는 이러한 부분을 개선하기 위해서 fast guider filter를 적용하여 처리속도 및 화질에서도 저조도 다이나믹 레인지의 밝기 분포를 개선시킬 수 있다.

또한, 센서신호로부터 카메라를 통한 제어신호를 전달받아서 조명장치의 컨트롤러의 설정값에 의해 빛의 강도를 달리하는 방법을 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 적용되는 각각의 강도는 영상(즉 프레임마다)마다 다른 값을 갖게 되고, 빛의 양도 다른 값에 의한 강도를 시간 스케쥴링에 의해 적용됨으로써, 기존, 현행 및 신규 번호판의 재질이나 패턴에 영향을 받지 않고, 차량 번호판을 식별할 수 있는 방법 및 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명과 관련된 전형적인 LPR 시스템의 일 실시례이다.
도 2는 본 발명의 LPR 시스템의 블록 구성도의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 제안하는 영상개선 방법의 흐름도의 일례를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 LPR 시스템의 구성요소 및 외부 설비 환경 개념도의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 실험결과의 일례를 도시한 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

일반적인 LPR 시스템은 차량의 입-출차 정보를 가지고 운영 요금체계에 따라 요금징수를 받도록 하거나, 운영 요금체계 없이 불특정 차량의 입-출차 현황 및 정보수집에 활용되고 있다. 더 나아가서는 지역적으로 분산된 조직 내의 차량 이동 여부를 관측하기 위한 통합적인 방향으로 제시되고 있다. 이와 관련하여, 도 1은 본 발명과 관련된 전형적인 LPR 시스템의 일 실시례이다.

도 1에 도시된 것과 같이, LPR 시스템은 카메라로 입력된 차량의 번호판 영역을 검지하여 번호 및 문자 검출방법을 이용하여 차량의 번호판 문자를 인식하게 되고, 이를 로컬 PC 또는 서버로 전송하여 차량을 전체적으로 관리 및 감독을 할 수 있다.

이러한 차량의 번호 정보들은 입차, 출차, 그리고 요금체계에 따른 요금의 징수, 차량 통행량 분석, 지역적인 혼잡도 분석, 시간대별 차량 출입 분석 등에 활용되며, 이를 통하여 원활한 운영관리를 도모하고 이용자의 편의성을 극대화하고 하는 목적이 있다.

<LPR 시스템의 구성>

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 LPR 시스템의 구성을 구체적으로 살펴본다.

도 2는 본 발명의 LPR 시스템의 블록 구성도의 일례를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 LPR 시스템(100)은 촬영모듈(10), 번호 인식 모듈(20), 판별부(30), 영상 처리부(40), 차량 인식 모듈(80), 차량 처리부(90) 등을 포함할 수 있다.

단, 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 LPR 시스템(100)이 구현될 수도 있다. 또한, 도 2에 도시된 구성요소는 상호 의존적으로 연결되어 있으며, 각 구성요소가 도 2에 도시된 것과 달리 별도로 또는 통합하여 구현되는 것이 가능하다. 이하, 각 구성에 대하여 살펴본다.

촬영모듈(10)은 차량을 촬영하기 위하여 LPR 시스템에 설치되며, 기 설정된 구간에 위치하는 차량을 촬영하여 원영상을 생성한다. 촬영모듈(10)에 의하여 촬영된 원영상에는 차량과 차량의 번호판이 촬영되어 있으며, 원영상은 번호 인식 모듈(20)로 전달되어 차량의 번호판 인식에 이용되고, 차량 인식 모듈(80)로 전달되어 차량의 종류 인식에 이용된다.

촬영모듈(10)은 x축, y축, z축 방향으로 각각 틸팅할 수 있는 틸팅장치를 구비한다. 이와 같은 촬영모듈(10)은 지정된 x, y 좌표로 카메라를 회전시켜 차량에 대해 줌인(zoom-in) 영상 또는 줌아웃(zoom-out) 영상을 촬영할 수 있는 구성을 갖고 있다.

촬영모듈(10)은 어안렌즈(Fisheye Lens)가 장착된 카메라를 사용하여 구현될 수도 있다. 넓은 화각을 갖는 어안렌즈를 사용하면 촬영모듈(10)을 중심으로 전방위(360˚) 영역의 영상을 촬영할 수 있다.

촬영모듈(10)은 CCD 센서 또는 CMOS 센서를 장착하고 있으며, 바람직하게는 CCD 센서를 이용한다. CCD형 이미지 센서와 CMOS형 이미지 센서는 공통적으로 빛을 받아들여 전기신호로 전환하는 수광부를 가지고 있다. CCD형 이미지 센서는 전기신호를 CCD를 통해 전달하며 마지막 단계에서 전압으로 변환을 하게 된다. 반면 CMOS형 이미지 센서는 각 픽셀에서 전압으로 신호를 변환하여 외부로 전달한다. 즉, CCD형 이미지 센서는 빛에 의해 발생한 전자를 그대로 게이트 펄스를 이용하여 출력부까지 이동시키며, CMOS형 이미지 센서는 빛에 의해 발생한 전자를 각 픽셀 내에서 전압으로 변환한 후에 픽셀 수만큼의 CMOS 스위치를 통해 출력하는 차이점이 있다.

CCD형 이미지 센서는 그 신호처리방식에 의하여 스미어 현상이 발생되기도 한다. 상기 스미어 현상은 광원이나 조명등의 강한 반사광을 촬영했을 때 화면의 수직으로 한 줄의 선이 나타나는 현상을 말한다. 주로 고속셔터를 사용할 때 많이 나타나며, 광원과 같이 매우 밝은 물체를 촬영할 때 흔히 볼 수 있다. CCD형 이미지 센서는 한 셀에 하나의 빛만이 존재되는 구조로 이루어지며, 셀간의 반사 현상과 간섭 현상 등이 영향을 미쳐 한 셀에 저장할 수 있는 전하량이 흘러 넘치는 경우 스미어 현상이 발생된다.

스미어 현상은 고속 셔터 설정인 경우 빛의 노출에 따라 이미지 센서에 저장 또는 전송하기 위한 버퍼 영역에서 쉽게 발생된다. CCD의 고속 셔터는 CCD의 노출시간이 카메라 몸체의 셔터를 통해서 이루어지고, 동조속도 이상의 셔터속도에서 CCD를 직접 제어함으로써 노출을 조절한다. CCD의 전자 셔터를 이용하여 이미지를 획득하는 경우 카메라 몸체의 셔터가 열려 있다면, 포토다이오드에는 계속 빛이 입사되어 저장된 공간에서 전하가 넘치게 되고, 종 배열로 구성된 CCD의 전하를 읽어낸다면 넘치는 전하들로 인해 밝은 줄이 생겨나게 됨으로써 스미어 현상이 발생되는 것이다.

이렇게 발생된 스미어 현상은 촬영된 이미지를 왜곡하고, 차량 검지 혹은 단속하는 시스템에서 차량 형태파악, 차량의 번호인식을 방해하는 문제를 유발시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 LPR 시스템(100)의 번호 인식 모듈(20)은, 도 2에 도시된 것과 같이, 판별부(30), 영상 처리부(40) 등을 포함할 수 있다.

판별부(30)는 원영상과 관련된 판별인자에 기초하여 촬영모듈(10)에서 생성된 원영상을 저조도 영상, 고조도 영상 및 미처리 영상 중 하나로 분류한다. 여기서, 원영상과 관련된 판별인자는 그레이 스케일(Gray Scale)로 변환된 원영상의 빛의 강도(Intensity)이다.

구체적으로, 원영상의 빛의 강도의 변화가 소정의 임계치보다 높은 경우, 판별부(30)는 원영상을 미처리 영상으로 분류한다. 원영상의 빛의 강도의 변화가 임계치보다 낮은 경우에는, 원영상의 빛의 강도가 기 설정된 제 1 수치 이하이면 원영상은 저조도 영상으로 분류되고, 원영상의 빛의 강도가 제 1 수치보다 높으면 원영상은 고조도 영상으로 분류된다.

한편, 영상 처리부(40)는 저조도 영상이나 고조도 영상으로 분류된 원영상의 영상을 개선한다. 영상 처리부(40)에는 저조도 영상으로 분류된 원영상을 대상으로 하는 저조도 영상 처리부(50)와 고조도 영상으로 분류된 원영상을 대상으로 하는 고조도 영상 처리부(60), 영상을 복원하는 영상 복원부(70)를 더 포함할 수 있다.

저조도 영상 처리부(50)는 원영상이 저조도 영상으로 분류된 경우, 개선된 절단 히스토그램 평활화(Advanced Clipped Histogram Equalization: A_CHE) 방식을 이용하여 원영상으로부터 보정영상을 생성한다.

구체적으로, 개선된 절단 히스토그램 평활화 방식에 따르면, 원영상에 대한 적응적 절단비율을 결정하고, 결정된 적응적 절단비율에 따라 원영상의 히스트그램의 상단영역이 제거된 절단 히스토그램을 생성하며, 상단영역 중 적어도 일부를 절단하여 절단 히스토그램에 재할당하게 된다.

또한, 본 발명에서는 충격센서(91, 충격처리부)가 추가적으로 이용될 수 있다.

충격센서(91)는 하나 또는 둘 이상 도로에 배치되고, 입출차하는 차량의 사고로 인한 충격검지 후, 차량의 번호판을 촬영하는 촬영모듈이 충격검지 신호를 수신하여 충돌 5초전 촬영된 영상을 자동 저장하고, 충격 검지 내용을 전송하여 사고 발생 영상 저장, 사고 발생 알림 전송 등을 수행할 수 있도록 지원할 수 있다.

한편, 도시하지는 않았지만 충격센서(91)가 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 충격 감지 시점으로부터 미리 지정된 이전 시점에 상기 촬영모듈이 촬영한 정보를 자동으로 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.

또한,상기 충격 감지에 대한 정보를 외부로 전송하는 통신부도 더 포함할 수 있다.

<종래의 LPR 시스템의 문제점>

전 세계가 도시화 되면서 도시 인구 밀집 현상이 발생, 도심에서의 교통문제가 나날이 증대되고 있으며, 이에 따라 도심이나 중소형, 대형 건물 안이나 주변 도로에서의 주차난이 갈수록 심각해지고 있다.

주차장 서비스를 실시하는 운영업체의 경우, 고령화 및 여성운전자를 비롯한 장애인 차량의 증가함에 따라 운전의 습관과 주차운영업체의 현장 환경등의 제약조건들이 달리 설비되어 있고, 시설물 안내 위치별 차량 이동의 동선여부도 각기 달라 차량 파손, 차량 충돌, 대인사고 등과 같은 사건-사고가 끊임없이 발생하는 환경에 속한다.

주차 서비스란 여유 주변 주차시설 안내, 주차 공간 예약, 주차장 진입 후 주차시설 내 빈 주차 공간 안내, 주차시설 내에서 차량 안전 관리, 주차 위치 확인, 주차 요금 정산, 출차 시 주변 도로 상황 안내 등을 포함하여 주차에 관련된 모든 것을 관리하고 지원하는 서비스를 말한다.

최근에는 스마트 주차 서비스를 시범운영하기 위해서 사람이 아닌 자동화된 시스템에 의한 주차 관리를 목적으로 하며, 주차장에서 주차 가능한 주차면을 파악하는 것으로 진입하는 차량을 주차장내에서 최적 경로로 유도하여 비어있는 주차 공간으로 주차하게 된다.

이러한 주차의 용도와 목적에 맞게 주차된 차량의 위치를 제공하고, 주차 요금 정산 시스템, 주차 요금 모바일 전자 결제 시스템, 개별 주차장의 여유 주차면 파악 시 인근 주차장과의 네트워크를 통해 안내하는 시스템, 주차 공간 예약 등을 통해 교통에 최소 영향을 주는 도로간 차량 이동 지원 시스템 등을 포함한다.

과거와 달리 현재의 주차는 서울시를 기준하여 운영중인 주차장 수는 약 30만개이며, 주차장 확보율은 약 129%이다. 반면 대구의 경우 주차장 확보율이 88.1%로 6개 광역시 중 가장 낮은 수치를 보이고 있다. 국내 주차장 시장은 꾸준한 성장을 거듭하며 2017년 약 1조2,840억 규모로 형성돼 있고, 국내 주차장 시장은 2020년까지 1조 4,660억 규모로 성장 할 것이 예상된다.

한국신용정보원에 따르면, 국내 스마트 주차 및 관리 시스템(솔루션 포함) 시장 규모는 2015년 2,218 억원 규모로 성장하였으며, 이후에는 연 평균 약 8% 성장하여 2020년까지 4,240억원의 시장 규모를 형성할 것으로 전망하고 있다.

중앙 정부 및 서울시를 비롯한 각 지자체에서 주차방법 및 주차 관련 조례 개성을 통해 주차장 부족에 대한 적극적으로 대응과 2016년 교통 시설 자동화를 위한 서울시 시설관리공단 계획 추진을 발표하여 2003년부터 범 스마트 시티의 스마트 빌딩 정책 실시하고 있으며, 각 지자체의 주차장 정보를 통합, 실시간 주차 정보를 스마트폰으로 제공하여 주차 공간을 공유하려는 정책 실시(주택가, 학교 등의 주차장 공유 활성화) 진행하고 있다.

특히 유인 주차장의 무인화로 인해 도심 지역을 중심으로 주차 공간이 부족한 상황에서 무인 주차 기술이 발전하며 주차장 사업의 수익성이 증대되어 기업과 투자자들은 활발히 주차장 사업에 나서고 있다.

이러한 시장환경에서 과거의 차량번호인식(LPR) 또는 ALPR (Automated LPR) 시스템은 차량 번호판을 판독하기 위해 카메라로부터 획득된 이미지(영상)에서 광학문자인식(Optical Character Recognition: OCR)을 사용하여 주차관리의 목적으로 운영되고 있다.

현재 LPR 시스템은 주차환경과 관련하여 관리인이 주차 요금을 정산함으로서 인력수급 및 인건비 부담과 요금 누수현상을 해결하고 있고, LPR 시스템의 수요 증가는 끊임없이 진행되고 가면서 기술의 변화 및 개발이 지속적으로 이어지고 있다.

하지만 운영측면에서 주차권을 사용함에 있어서 주차권 분실, 훼손, 자원 낭비 등의 갑작스러운 일(이벤트)들이 생기게 되고, 현금이 없거나 고액권이 있을 경우 당황스러운 일(이벤트)들이 발생하게 된다.

일반적으로 무인 자동화 시스템(이하 LPR 시스템)의 경우는 차량을 검지하는 수단으로 아직도 루프방식이 주로 사용되고 있으나 매설공사에 따르는 시민의 불편과 유지 보수상의 애로점이 많아 비매설형 검지기가 요구되고 있다.

이를 대체하기 위해 초음파 센서 또는 도플러 센서를 이용하여 차량을 검지하거나 차량의 종류를 분류(구분)하여 고속도로 요금소 등에 활용되어 차종에 따른 요금을 달리 징수하고 있다.

이처럼 시스템의 기술과 적용범위가 점차적으로 확대 및 보급화 되면서 전형적인 LPR 시스템의 세 가지 기본 구성요소를 포함한다.

첫 번째는 카메라 혹은 비디오(이미지)로부터 영상 소스를 획득하는 과정이 있다.

두 번째는 LPR 시스템에서 핵심 또는 엔진에서 입력된 카메라 또는 비디오(이미지)의 정보에 대한 차량의 번호를 추출하여 입출차 이력관리 및 근태 등의 활용되었으나 운영하는 곳의 요금정산 및 체계를 구성하여 주차요금을 징수한다.

그 이외의 용도로는 두 번째 과정에서 신호의 전달로 인해 차량 정보를 표출하거나 출입통제의 신호에 전달하여 차단기와 같은 단말기를 제어하는 용도로 전달된다.

마지막 단계는 학습된 번호 문자에 대하여 일치하는 과정의 인식 혹은 타 시스템간의 통합, 미인식이나 오인식으로 인한 사후관리의 목적을 포함하되 타 시스템간의 연동, 혹은 현재 입출차 정보를 활용하여 주차 현황을 서비스하는 형태의 응용서비스 단계로 구성된다.

특히, LPR 시스템 단계에서 가장 주요한 구성요소는 카메라 신호로부터 차량의 정보를 정확하게 검출 및 인식하는 과정이 주요하고, 그 이후의 단계에서 서비스 형태의 요소를 갖추게 된다.

따라서 본 보고서에서는 카메라의 특성 내에 복잡하고 다양한 환경 변화에서 차량의 정보를 효과적으로 검출 및 인식하기 위한 처리방법을 제시하고 마지막 단계에서 차량정보를 활용한 서비스 형태인 주차관리와 함께 체납, 영치, 도난 차량의 조회가 가능한 형태로 구성한다.

또한, 복잡하고 다양한 환경에 설치된 LPR 시스템은 우선적으로 번호인식 향상을 위해 카메라로 입력되는 영상 화질 개선 및 태양광으로부터 피사체의 반사된 고조도 혹은 역광으로 인한 저조도 분포에 따라 인식의 결과가 달라질 수 있으며 차량이 갖고 있는 제원중의 헤드라이트로 인한 빛의 산란 그리고 색상정보의 왜곡범위 등에 의해 많은 변화를 일으키게 되어 악영향을 갖는 영상 화질(품질)이 생겨 시스템의 불안정한 서비스를 제공하게 된다.

일반적으로 카메라가 갖고 있는 특성중의 하나가 조리개 및 셔터 스피드를 고려하여 영상을 취득하게 되고, 조도 변화의 영향을 받거나 피사체 성질에 따라 왜곡 현상들이 그대로 노출되기도 한다.

이와 같은 노출정보들에 의해 카메라의 환경에서 영상 화질(품질)이 결정적으로 이뤄지게 되고, 이를 시스템 내부의 처리과정에서 보다 안정적인 서비스를 제공할 수 있게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 카메라의 셔터 및 조리개를 변경하여 빛의 량을 조절함으로써 해결하지만 일반적인 날씨 환경에 유입된 차량에는 악영향을 초래하기 때문에 카메라의 기능보다는 기술적인 즉 영상처리, 신호처리 그리고 컴퓨터비전 분야에서 수많은 접근 방법들이 있다.

가장 손쉽게 적용할 수 있는 부분이 전체 영상에 대해서 임의의 값으로 밝기값(Intensity Value)을 증가시키거나, 감마 보정(Gamma Correction) 방법, 히스토그램 평활화(Histogram Equalization)등의 방법이 있다. 이 중에서도 단순히 각각의 픽셀의 화소값에 임의의 값을 더하여 저조도 영역의 밝기를 보정하는 방법이 있으나, 고조도 영역에서 더한 값으로 인해 오히려 정보왜곡이 발생하게 된다. 이를 해결하기 위한 방법으로 동일한 화소의 밝기를 누적하여 균일한 값들로 존재하도록 하는 히스토그램 평활화 방법이 있지만 이는 영상의 잡음정도와 형태에 따라 적절한 임계치 값들이 달라서 원하지 않는 결과를 얻을 수 있고, 다이나믹 레인지(Dynamic Range)의 영향에서는 크게 도움이 되지 못한다.

또 다른 방법으로는 감마 보정이 있다.

감마 보정은 비선형 전달 함수(nonlinear transfer function)를 사용하여 빛의 강도(intensity) 신호를 비선형적으로 변형하는 것을 말한다.

즉 인간의 시각은 베버의 법칙(Weber's law)에 따라 밝기에 대해 비선형적으로 반응한다. 예를 들어 채널 당 8 bit와 같이 한정된 정보 표현량(bit depth)안에서 선형적으로 빛의 밝기를 갖는다면, 사람의 눈이 민감하게 반응하는 어두운 부분의 경우 밝기가 변화 할 때 부드럽게 느껴지지 않고 단절(왜곡)되어 보이는 현상(posterization)이 발생한다. 또한 감마값에 따라 변화를 주게 되어 저조도 영역에 대해 개선을 시킬 수 있으나, 적용된 감마값들의 값이 환경마다 다르게 적용되므로 환경변화에 적응적으로 대처하기가 어렵다.

최근에는 저조다 다이나믹 레인지 영상과 고조도 다이나믹 레인지 영상에서 영상의 밝기 범위를 효율적으로 변환하는 방법들이 있다.

저조도 다이나믹 레인지 영상을 고조도 다이나믹 레인지 영상으로 변환하기 위한 방법중에 조도 분포를 서로 달리 표현된 영상으로 생성하고 관심대상의 영상 화질로 재구성하는 대조비 변화를 측정하는 방법이다.

또는, 저조도 다이나믹 레인지 영상으로부터 밝기 개선 방법들을 (대표적인 히스토그램 평활화, 감마보정 등) 사용하여 지나치게 밝거나 어두운 경우의 영상 획득시 노출 값을 추정하여 밝기 범위를 극대화시키기도 한다.

이러한 특성의 전제조건은 기존 즉, 입력된 영상의 왜곡처리가 없는 결과영상이 무엇보다 주요시 된다. 대부분의 다이나믹 레인지 영상인 경우는 피사체(대상물체)의 정보를 그대로 유지한 반면에 노출의 값(밝기 분포)이 제한적으로 사용되어 저조도 다이나믹 레인지 영상에서 잡음 처리가 원만히 제어가 되지 않으므로 오히려 입력 영상이 좋은 결과를 얻을 수 있는 단점이 있다.

따라서 본 명세서에서는, 상기 단점을 해소하고자 영상화질 개선 방법과 입출차 정보를 활용한 차량번호인식 방법을 통한 주차관리 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.

구체적으로 본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위해, 저조도 다이나믹 레인지 영상의 단점인 잡음처리와 함께 밝기분포의 영역을 극대화시킬 수 있는 방법을 제안하고 저조도 다이나믹 레인지영상에서 밝기 분포를 고려한 개선방법으로 guider filter를 사용하는 방법을 적용한 시스템을 제안하고자 한다.

또한, guider filter 방법은 입력영상에서 개선된 화질의 영상을 생성하여 입력영상으로 결과영상을 도출하는 단계를 한번 더 수행하기 때문에, 처리속도가 영상 크기만큼 소요되는 문제점이 발생하고, 본 발명에서는 이러한 부분을 개선하기 위해서 fast guider filter를 적용하여 처리속도 및 화질에서도 저조도 다이나믹 레인지의 밝기 분포를 개선시키고자 한다.

또한, 센서신호로부터 카메라를 통한 제어신호를 전달받아서 조명장치의 컨트롤러의 설정값에 의해 빛의 강도를 달리하는 방법을 적용하고자 한다.

또한, 본 발명에 적용되는 각각의 강도는 영상(즉 프레임마다)마다 다른 값을 갖게 되고, 빛의 양도 다른 값에 의한 강도를 시간 스케쥴링에 의해 적용됨으로써, 기존, 현행 및 신규 번호판의 재질이나 패턴에 영향을 받지 않고, 차량 번호판을 식별할 수 있는 방법 및 시스템을 사용자에게 제공하고자 한다.

영상화질 개선 방법과 입출차 정보를 활용한 차량번호인식기의 주차관리 시스템

일반적인 LPR 시스템은 차량의 입-출차 정보를 가지고 운영 요금체계에 따라 요금징수를 받도록 하거나, 운영 요금체계 없이 불특정 차량의 입-출차 현황 및 정보수집에 활용되고 있다. 더 나아가서는 지역적으로 분산된 조직 내의 차량 이동여부를 관측하기 위한 통합적인 방향으로 제시되고 있다.

도 1에 도시된 것과 같이, 카메라(3)로 입력된 차량(7)의 번호판 영역을 검지하여 번호 및 문자 검출방법을 이용하여 문자를 인식하게 되고, 이를 활용하여 로컬 PC 또는 서버로 전송하여 관리 및 감독을 하게 되는 시스템을 말한다.

이러한 차량의 번호정보들은 입차, 출차, 그리고 요금체계에 따라 요금을 징수하고, 차량 통행량 분석, 지역적인 혼잡도 분석, 시간대별 차량 입-출 분석 등을 통해 원활한 운영관리에 활용함으로써 이용자의 편의성을 극대화하고 있다.

도 3은 본 발명이 제안하는 영상개선 방법의 흐름도의 일례를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 가장 먼저 카메라(10)이 영상을 획득한다.

다음으로, 입력된 카메라(10)로부터 컬러와 그레이 레벨의 데이터를 추출하여(S20), 저조도 다이나믹 레인지 영상분포를 확인한다(S30).

S30 단계에서, 분포의 범위는 전체 영상크기의 비율로 정하고, 설치된 카메라(10)의 환경에 따라 달리 비율이 적용될 수 있다.

저조도 다이나믹 레인지 영상분포가 입력되면 fast guided filer를 적용하여 개선된 화질 영상으로 재구성한다(S40).

대부분의 경우 개선된 화질은 입력된 영상간의 비교시 특징(피사체) 정보가 그대로 유지되고 밝기 분포의 영역이 두드려진 형태로 나타나게 된다(S50)

이후, 개선된 밝기분포의 값과 저조도 다이나믹 레인지 영상에서 저조도 분포가 아닌 영역을 하나의 밝기 분포를 혼합된 값으로 재구성한다(S60).

이로써 저조다 다이나믹 레인지 영상의 화질을 개선시킨다(S70).

제안된 방법에서 S40의 guided filtering은 다음의 수학식 1과 같다.

수학식 1

여기서 입력영상과 filtering 영상의 결과를

,

,

의 결과를 나타낸다.

여기서 i는 영상내의 픽셀 위치이고 k는 영상내의 필터링(filtering) 개수의 위치이다.

이때 필터링 개수의 크기와 픽셀의 위치 값들 그리고 필터링 개수의 크기를 결정하는 정보로부터 최소값 계산은 다음의 수학식 2와 같다.

수학식 2

여기서 입력영상에서 필터링 개수

의 픽셀위치에 대한

와

는 평균과 분산(변화량)을 나타낸다. 이때 필터링 개수에 따라서 스무딩(smoothness)형태의 결과를 보이기도 하다.

또한, 필터링 결과에 대한 계산은 하기의 수학식 3과 같다.

수학식 3

여기서

와

는

와

에 대한 평균이며 필터링 개수 크기내의 평균으로 적용되어 계산된다.

또한, guided filter일 경우 전체 영상에 대한 평균값으로 계수크기에 따라 처리되므로, 처리시간이 영상크기만 또는 개수의 크기에 따라 달라진다.

그러므로 제안된 방법에서는 다음과 같은 구조의 개선을 시켰다.

하기의 수학식 4는 일반 guided filler에서 처리속도를 빠르게 하기 위해

서브샘플링(subsampling)하고

는 필터링 개수 크기이며, 입력 영상 크기에서 업 샘플링(upsampling)에 의한 두 개의 계수인 평균과 분선(

와

) 로 나타내었다.

수학식 4

다시 요약하면 입력 영상으로부터 서브샘플링(subsmapling)하여 변환 계수인

와

를 계산하며 이때 각 계수는 평균과 분산이다. 이렇게 계산된 평균과 분산을 다시 입력 크기에 대해 업샘플링(upsampleing)을 하여 최종의 결과를 생성하게 된다.

이후, 차량의 번호를 식별하는 단계가 진행된다(S80).

또한, 충격센서(91)에서 감지한 충격을 기초로 차량 간의 사고가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다(S90).

만약, 사고가 발생하지 않았다면 기본의 S20 단계가 진행되지만 사고가 발생되었다고 판단되는 경우에는, 차량의 번호판을 촬영하는 촬영모듈이 충격검지 신호를 수신하여 충돌 5초전 촬영된 영상을 자동 저장한(S100)

또한, 충격 검지 내용을 전송하여 사고 발생 영상 저장, 사고 발생 알림 전송 등을 수행할 수 있도록 지원할 수 있다(S110).

한편, 도 4는 본 발명에 적용되는 LPR 시스템의 구성요소 및 외부 설비 환경 개념도의 일례를 도시한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 LPR 시스템 환경과 입출차 방향에 따라 동작상태 및 제어를 나타낸 것이다.

도 4의 경우, 단일 방향인 경우로써 양쪽으로 진입하는 방향에 양방향 촬영이 가능한 LPR 카메라(10)를 설치하여 입차 차량의 앞 번호판을 인식하고, 다른 방향으로 진입하는 차량의 경우는 출차 차량으로 앞 번호판을 인식하여 차량의 입출차를 관리하고자 한다.

충격 센서(91)는 LPR 카메라(10)와 함께 또는 LPR 카메라(10)에 인접하여 배치될 수 있따.

이때, 입차 차량이 입차 방향판별 루프(211, 212, 213) 중 적어도 하나를 검지하면 LPR 내에 설치된 카메라(10)에서 입차 차량의 앞 번호판을 인식하여 그 결과로 차단기(300)를 제어하게 된다.

반면, 출차의 경우 출차 방향판별 루프(215, 214, 213) 중 적어도 하나를 검지하게 되면 LPR 내에 설치된 카메라(10)가 출차 차량의 앞 번호판을 인식하여 입차때와 동일하게 차단기(300)를 제어한다.

입출차 차량에 대한 정보는 LPR 내에 설치된 제어기를 통해서 단일화된 형태의 데이터로 저장 및 전송하게 되고, 사후 관리를 위해서 분석에 적용되는 형태로 저장된다.

또한, 진입하는 차량이 동시일 경우, 즉 입차 차량과 출차 차량이 동시에 유입될 경우, 우선순위의 차량에 대해서는 설치된 출차 주의등 및 장내 경보등으로 식별이 용이하게 제어기를 통한 제어가 수행될 수 있다.

이와 같은 기능을 확장하여 입출차 차량의 정보로부터 사고를 방지함과 동시에 모니터링이 가능한 범위내의 기능화가 가능하다.

예를 들어, 제 1 차량의 진입과 제 2 차량의 이탈이 동시에 이루어지는 경우, 제 1 차량을 제 1 루프 코일이 감지하는 제 1 시점과 제 2 차량을 제 2 루프코일이 감지하는 제 2 시점 중 빠른 것에 대응하는 차량에 우선순위를 부여할 수 있다.

즉, 상기 제 1 시점이 상기 제 2 시점보다 빠른 경우, 제 2 차량에 상기 제 1 차량의 진입을 알리는 정보를 출력함으로써, 상기 제 2 차량의 상기 도로로의 진입을 막고, 제 1 차량의 진입이 완료된 이후에, 상기 제 2 차량의 이탈 과정을 진행하게 된다.

본 발명에서는, 영상 화질 개선과 이를 활용한 LPR 내의 입출차 관리의 형태를 제시하였고, LPR 시스템에서 카메라로부터 입력된 차량영상이며 제어기의 실험기준은 윈도우 10, CPU 2.8GHz, 4G 메모리에서 Visual Studio 2017 컴파일러를 이용하여 실시간 처리가 가능하도록 구현될 수 있다.

즉, 본 발명에서는 One way 현장에 양방향 LPR을 설치하여, 입차 차량의 앞번호판을 인식하고 또한, 출차 차량의 앞번호판을 인식하여 차량의 입출차를 관리할 수 있다.

또한, 입차 차량이 입차 방향판별 루프를 검지하면 양방향LPR의 전면카메라가 입차차량의 앞번호판을 인식하여 인식결과로 차량차단기의 Open여부를 제어할 수 있다.

또한, 출차 차량이 출차 방향판별 루프를 검지하면 양방향LPR의 후면카메라가 출차차량의 앞번호판을 인식하여 인식결과로 차량차단기의 Open여부를 제어할 수 있다.

또한, 양방향 LPR은 전후면 카메라 2대를 LPR제어기 하나로 영상 저장, 분석, 전송 등을 처리할 수 있다.

또한, 양방향 LPR은 LPR한대로 입출차 차량의 번호판 분석 결과를 통해 차량 입차시 또는 출차시 차량차단기를 제어할 수 있다.

또한, 양방향 LPR은 입출차 차량의 먼저진입 여부를 판단하여 출차 주의등 및 장내경보등을 제어하여 먼저 진입한 차량의 통행이 원활히 진행될 수 있도록 연동 제어한다.

실험결과 및 효과

도 5는 본 발명에 따른 실험결과의 일례를 도시한 것이다.

도 5는 실험 영상으로 영상화질 개선을 위한 입력영상과 결과 영상을 나타낸 것으로, 실험결과에서는 입력영상으로부터 저조도 다이나믹 레인지 영역분포에 따른 화질 개선의 결과에서 차량 위주(피사체)의 정보는 왜곡이 최대한 없도록 개선시킨 결과를 확인할 수 있다.

LPR 시스템에서 기존의 문제점중의 하나였던 저조도 분포영상, 색상왜곡, 영상 흔들림, 잡음, 스미어 등의 정보들은 카메라의 셔터 혹은 조리개 값을 조정하거나 최적화된 값을 찾아서 사전에 설정 및 운영하였다. 이로 인해 LPR 설치 장소 또는 주변 환경까지 고려하지 않으면 시스템의 성능에도 문제가 될 만큼의 주요한 요소이다.

따라서 본 명세서에서 제안한 화질개선과 주차관리를 위한 설계 구조의 운영방식에 대한 시스템을 소개하였고, 이를 활용한 차량번호인식 시스템에서의 성능 및 효율성을 극대화 하였다.

즉, 본 발명은 영상화질 개선 방법과 입출차 정보를 활용한 차량번호인식 방법을 통한 주차관리 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로 본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위해, 저조도 다이나믹 레인지 영상의 단점인 잡음처리와 함께 밝기분포의 영역을 극대화시킬 수 있는 방법을 제안하고 저조도 다이나믹 레인지영상에서 밝기 분포를 고려한 개선방법으로 guider filter를 사용하는 방법을 적용한 시스템을 제안할 수 있다.

또한, guider filter 방법은 입력영상에서 개선된 화질의 영상을 생성하여 입력영상으로 결과영상을 도출하는 단계를 한번 더 수행하기 때문에, 처리속도가 영상 크기만큼 소요되는 문제점이 발생하고, 본 발명에서는 이러한 부분을 개선하기 위해서 fast guider filter를 적용하여 처리속도 및 화질에서도 저조도 다이나믹 레인지의 밝기 분포를 개선시킬 수 있다.

또한, 센서신호로부터 카메라를 통한 제어신호를 전달받아서 조명장치의 컨트롤러의 설정값에 의해 빛의 강도를 달리하는 방법을 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 적용되는 각각의 강도는 영상(즉 프레임마다)마다 다른 값을 갖게 되고, 빛의 양도 다른 값에 의한 강도를 시간 스케쥴링에 의해 적용됨으로써, 기존, 현행 및 신규 번호판의 재질이나 패턴에 영향을 받지 않고, 차량 번호판을 식별할 수 있는 방법 및 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (14)

1. 입차와 출차가 동시에 이루어지는 하나의 도로에 배치되고, 적어도 하나의 차량의 번호판을 촬영하는 촬영모듈;
   상기 도로를 통해 입차하는 차량을 감지하기 위한 적어도 하나의 제 1 루프 코일;
   상기 도로를 통해 출차하는 차량을 감지하기 위한 적어도 하나의 제 2 루프코일; 및
   상기 촬영모듈이 촬영한 정보를 기초로 상기 번호판 내의 번호를 인식하는 제어부;를 포함하되,
   
   상기 촬영모듈은 양방향으로 촬영 가능하고,
   
   상기 제 1 루프 코일이 제 1 차량의 진입을 감지하는 경우,
   상기 촬영모듈은 상기 양방향 중 상기 제 1 루프 코일을 향하는 제 1 방향으로 상기 제 1 차량의 앞 번호판을 촬영하며,
   상기 제 1 차량의 앞 번호판의 촬영 정보는 상기 제 1 차량의 입차 시점을 결정하기 위해 이용되고,
   
   상기 제 2 루프 코일이 제 2 차량의 이탈을 감지하는 경우,
   상기 촬영모듈은 상기 양방향 중 상기 제 2 루프 코일을 향하는 제 2 방향으로 상기 제 2 차량의 뒷 번호판을 촬영하고,
   상기 제 2 차량의 뒷 번호판의 촬영 정보는 상기 제 2 차량의 출차 시점을 결정하기 위해 이용되며,
   
   상기 제 1 차량의 진입과 상기 제 2 차량의 이탈이 동시에 이루어지는 경우,
   상기 제 1 차량을 상기 제 1 루프 코일이 감지하는 제 1 시점과 상기 제 2 차량을 상기 제 2 루프코일이 감지하는 제 2 시점 중 빠른 것에 대응하는 차량에 우선순위를 부여하고,
   
   상기 제 1 시점이 상기 제 2 시점보다 빠른 경우,
   상기 제 2 차량에 상기 제 1 차량의 진입을 알리는 정보를 출력함으로써, 상기 제 2 차량의 상기 도로로의 진입을 막고,
   상기 제 1 차량의 진입이 완료된 이후에, 상기 제 2 차량의 이탈 과정을 진행하며,
   
   상기 제어부는,
   상기 촬영모듈이 촬영한 정보로부터 컬러 레벨 데이터와 그레이 레벨 데이터를 추출하여 저조도 다이나믹 레인지 영상분포를 확인하고,
   상기 저조도 다이나믹 레인지 영상분포가 확인되는 경우, fast guided filer를 적용하여 개선된 화질의 영상으로 재구성하며,
   상기 촬영모듈이 촬영한 정보 중 상기 저조도 다이나믹 레인지 영상분포가 확인되지 않는 영역과 상기 fast guided filer를 적용하여 재구성된 영역을 혼합하고,
   상기 혼합된 정보를 기초로 상기 번호판 내의 번호를 인식하는 것을 특징으로 하는 주차관리 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   충격을 감지하는 충격센서;
   상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 충격 감지 시점으로부터 미리 지정된 이전 시점에 상기 촬영모듈이 촬영한 정보를 자동으로 저장하는 메모리; 및
   상기 충격 감지에 대한 정보를 외부로 전송하는 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주차관리 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   
   상기 제 1 루프 코일이 제 1 차량의 진입을 감지하고, 상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 제 1 차량의 앞 번호판의 촬영 정보는 상기 제 1 차량의 입차 시점 및 사고 시점을 결정하기 위해 이용되고,
   
   상기 제 2 루프 코일이 제 2 차량의 진입을 감지하고, 상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 제 2 차량의 뒷 번호판의 촬영 정보는 상기 제 2 차량의 출차 시점 및 사고 시점을 결정하기 위해 이용되며,
   
   상기 통신부는, 상기 주차관리 시스템의 진입로에 설치된 IP 카메라에 상기 충격 감지에 대한 정보를 전송하고,
   
   상기 충격 감지에 대한 정보를 기초로, 사고 유형 및 사고로 인한 과실의 유무를 결정하는 것을 특징으로 하는 주차관리 시스템.
   
8. 입차와 출차가 동시에 이루어지는 하나의 도로에 배치되고, 적어도 하나의 차량의 번호판을 촬영하는 촬영모듈; 상기 도로를 통해 입차하는 차량을 감지하기 위한 적어도 하나의 제 1 루프 코일; 상기 도로를 통해 출차하는 차량을 감지하기 위한 적어도 하나의 제 2 루프코일; 및 상기 촬영모듈이 촬영한 정보를 기초로 상기 번호판 내의 번호를 인식하는 제어부;를 포함하는 주차관리 시스템의 제어 방법에 있어서,
   상기 촬영모듈은 양방향으로 촬영 가능하고,
   상기 제 1 루프 코일이 제 1 차량의 진입을 감지하는 경우, 상기 촬영모듈은 상기 양방향 중 상기 제 1 루프 코일을 향하는 제 1 방향으로 상기 제 1 차량의 앞 번호판을 촬영하며, 상기 제 1 차량의 앞 번호판의 촬영 정보는 상기 제 1 차량의 입차 시점을 결정하기 위해 이용되고,
   상기 제 2 루프 코일이 제 2 차량의 이탈을 감지하는 경우, 상기 촬영모듈은 상기 양방향 중 상기 제 2 루프 코일을 향하는 제 2 방향으로 상기 제 2 차량의 뒷 번호판을 촬영하고, 상기 제 2 차량의 뒷 번호판의 촬영 정보는 상기 제 2 차량의 출차 시점을 결정하기 위해 이용되며,
   
   상기 제 1 차량의 진입과 상기 제 2 차량의 이탈이 동시에 이루어지는 경우,
   상기 제 1 차량을 상기 제 1 루프 코일이 감지하는 제 1 시점과 상기 제 2 차량을 상기 제 2 루프코일이 감지하는 제 2 시점 중 빠른 것에 대응하는 차량에 우선순위를 부여하고,
   
   상기 제 1 시점이 상기 제 2 시점보다 빠른 경우,
   상기 제 2 차량에 상기 제 1 차량의 진입을 알리는 정보를 출력함으로써, 상기 제 2 차량의 상기 도로로의 진입을 막고,
   상기 제 1 차량의 진입이 완료된 이후에, 상기 제 2 차량의 이탈 과정을 진행하며,
   
   상기 제어부가 상기 번호판 내의 번호를 인식하는 방법은,
   상기 촬영모듈이 촬영한 정보로부터 컬러 레벨 데이터와 그레이 레벨 데이터를 추출하여 저조도 다이나믹 레인지 영상분포를 확인하고,
   상기 저조도 다이나믹 레인지 영상분포가 확인되는 경우, fast guided filer를 적용하여 개선된 화질의 영상으로 재구성하며,
   상기 촬영모듈이 촬영한 정보 중 상기 저조도 다이나믹 레인지 영상분포가 확인되지 않는 영역과 상기 fast guided filer를 적용하여 재구성된 영역을 혼합하고,
   상기 혼합된 정보를 기초로 상기 번호판 내의 번호를 인식함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 주차관리 시스템의 제어 방법.
   
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 제 8항에 있어서,
    충격 센서가 충격을 감지하는 단계;
    상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 메모리가 상기 충격 감지 시점으로부터 미리 지정된 이전 시점에 상기 촬영모듈이 촬영한 정보를 자동으로 저장하는 단계; 및
    통신부가 상기 충격 감지에 대한 정보를 외부로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주차관리 시스템의 제어 방법.
    
14. 제 13항에 있어서,
    
    상기 제 1 루프 코일이 제 1 차량의 진입을 감지하고, 상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 제 1 차량의 앞 번호판의 촬영 정보는 상기 제 1 차량의 입차 시점 및 사고 시점을 결정하기 위해 이용되고,
    
    상기 제 2 루프 코일이 제 2 차량의 진입을 감지하고, 상기 충격센서가 상기 적어도 하나의 차량과 관련된 충격을 감지하는 경우, 상기 제 2 차량의 뒷 번호판의 촬영 정보는 상기 제 2 차량의 출차 시점 및 사고 시점을 결정하기 위해 이용되며,
    
    상기 통신부가 상기 주차관리 시스템의 진입로에 설치된 IP 카메라에 상기 충격 감지에 대한 정보를 전송하는 단계; 및
    상기 충격 감지에 대한 정보를 기초로, 사고 유형 및 사고로 인한 과실의 유무를 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주차관리 시스템의 제어 방법.

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