KR102267335B1 - 객체와 감지 카메라의 거리차를 이용한 속도 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 차량 속도 검출 방법은, 제 1 시점(t1)에서 카메라로 촬영된 제 1 차량 영상을 입력받는 단계; 상기 제 1 차량 영상으로부터 번호판이 차지하는 영역을 식별하고 제 1 차량번호를 추출하는 단계; 제 2 시점(t2)에서 카메라로 촬영된 제 2 차량 영상을 입력받는 단계; 상기 제 2 차량 영상으로부터 번호판이 차지하는 영역을 식별하고 제 2 차량번호를 추출하는 단계; 제 1 차량번호와 제 2 차량번호를 비교하여 제 1 차량번호와 제 2 차량번호가 동일한지 여부를 판단하는 단계; 제 1 차량번호와 제 2 차량번호가 동일한 경우, 제 1 차량 영상 또는 제 2 차량 영상 중 어느 하나 이상의 영상으로부터 번호판 내의 차량번호 위치 분포를 분석하여 번호판 규격을 식별하고, 식별된 번호판 규격으로부터 차량번호의 실제 크기(H)를 확정하는 단계; 카메라의 초점거리(f), (카메라 이미지 센서의) 화소크기(s), 촬영된 차량 영상에서 차량번호의 크기(h)를 이용하여, 제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리(D)를 계산하는 단계; 및 제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리, 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 시간차를 이용하여 차량 속도(v)를 계산하는 단계;를 포함한다.

Description

객체와 감지 카메라의 거리차를 이용한 속도 검출 방법{Method for detecting a speed employing difference of distance between an object and a monitoring camera}
본 명세서에 개시된 내용은 속도 측정 시스템이 이동하는 객체(object)의 속도를 검출하는 방법에 관한 것이며, 구체적으로는, 차량 속도 측정 시스템이 도로에서 주행중인 차량 속도를 검출하는 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
일반적으로, 차량 속도 측정 시스템은 도로에서 차량이 주행시, 차량의 과속을 측정해서 운전자가 안전하게 운행할 수 있도록 하는 효과를 갖는다. 차량 속도 측정 시스템이 설치될 수 있는 도로는 예를 들어, 고속 도로 또는 국도 등이 될 수 있다.
차량 속도 측정 시스템은 차량의 과속 측정시, 여러 가지 시스템을 이용하여 측정 장치에서 차량 속도를 검출해왔다.
속도 측정은 일부 레이저 검지기를 이용하고 있으며, 이러한 루프 검지기는 차량 속도 측정 분야에서 오랫동안 사용되어 왔기 때문에 신뢰도가 높고 다른 검지기에 비해 초기 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
그러나, 레이저 검지기 또는 루프 검지기를 이용한 속도 측정시, 레이저 검지기 또는 루프 검지기를 도로에 매설하는 과정이 필요하기 때문에, 도로 매설과정에서 교통 통제로 인한 시민 불편이 초래된다. 더 나아가, 도로 공사 등으로 인해 루프 인입선이 끊어지는 경우가 발생하므로 속도 측정 장치의 운영이 중단되기도 하는 단점이 있다.
이러한 단점을 해결하기 위해 루프 검지기 외에 피에조 검지기를 사용해보려고 시도하였으나, 피에조 검지기를 사용할 수 있는 환경이 제한되기 때문에 현재 피에조 검지기는 대중화되어 있지 않다. 최근에 차량 속도 측정을 위해 레이저 검지기를 적용하여 운영하고 있으나 초기 설치비용이 과다한 단점이 있어, 이러한 시스템은 더 이상 확대되지 않고 있다.
이 외에도 기존 차량 속도 측정 등의 구현을 위한 선행기술들이 알려져 있다. 예를 들어, 한국특허공보 제10-1291301호는 "영상 및 레이더를 이용한 차량 속도 측정시스템"을 공개하고 있다.
차량 속도 측정 기술 분야에서, 차량의 번호판에서 번호판 인식하여 차량의 속도를 측정하는 기본적인 시스템은 이미 구현되어 있으나, 별도의 감지기를 구비하지 않은 속도 측정 시스템에 대한 개발은 부족한 편이다.
본 출원에서 개시된 내용은, 객체와 감지 카메라의 거리차를 이용한 속도 검출 방법을 제공할 수 있다. 특히, 본 출원에서 개시된 속도 검출 방법은 차량 속도 측정 방법에 유용하게 활용될 수 있으며, 본 출원에 포함된 실시예들에 의해 기존의 차량 속도 측정시스템과 비교할 때 차량속도 측정, 장비의 운영 및 설치를 더 편리하게 할 수 있는 차량 속도 측정 방법 및 장치가 제공될 수 있다. 예를 들어, 별도의 감지기가 설치되지 않은 상태에서 카메라에 의해 시간차를 두어 촬영된 영상을 분석하여 차량 속도를 분석하는 방법, 및 다수의 카메라가 아닌 하나의 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 차량 속도를 검출하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 속도 검출 방법은,
제 1 시점(t1)에서 카메라로 촬영된 제 1 차량 영상을 입력받는 단계;
제 2 시점(t2)에서 카메라로 촬영된 제 2 차량 영상을 입력받는 단계;
제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량인지 여부를 판단하는 단계;
제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량으로 판단된 경우, 제 1 차량 영상 또는 제 2 차량 영상 중 어느 하나 이상의 영상으로부터 번호판 내의 숫자의 높이, 너비, 간격 또는 번호판의 너비, 높이 및 번호판의 고정용 볼트 위치를 분석하여 번호판 규격을 식별하고, 식별된 번호판 규격으로부터 차량번호의 실제 크기(H)를 확정하는 단계;
카메라의 초점거리(f), 카메라의 화소크기(s), 촬영된 차량 영상에서의 차량번호의 크기(h)를 이용하여, 제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리(D)를 계산하는 단계; 및
제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리, 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 시간차를 이용하여 차량 속도(v)를 계산하는 단계;를 포함한다.
본 출원에서 개시된 실시예들에 의하면, 객체와 감지 카메라의 거리차를 이용한 속도 검출 방법을 제공할 수 있다. 특히, 본 출원에서 개시된 속도 검출 방법은 차량 속도 측정 방법에 유용하게 활용될 수 있으며, 기존의 차량 속도 측정시스템과 비교할 때 차량속도 측정, 장비의 운영 및 설치를 더 편리하게 할 수 있는 차량 속도 측정 방법 및 장치가 제공된다. 예를 들어, 별도의 감지기를 설치하지 않고 촬영된 영상에 기초하여 차량 속도가 분석될 수 있으며, 다수의 카메라가 아닌 적은 수의 카메라(예를 들어, 하나의 카메라)에 의해 촬영된 영상으로부터 차량 속도를 검출할 수 있다.
도 1는 일실시예에 있어, 차량 속도 측정 시스템을 전체적으로 도시한 도면.
도 2는 일실시예에 있어, 차량 주행에 따른 영상 내 번호판 또는 차량번호의 크기 변화를 설명하기 위한 도면.
도 3는 일실시예에 있어, 차량과 감지 카메라의 거리차를 이용한 차량 속도 검출 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 일실시예에 있어, 차량과 감지 카메라의 거리차 및 각도차를 이용한 보정된 차량 속도 검출 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 일실시예에 있어, 차량 속도 측정 시스템의 속도 측정 방식을 도시한 플로우 챠트.
도 1은 일실시예에 따른 차량 속도 측정 시스템을 전체적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예의 차량 속도 측정 시스템은 주행중인 차량을 촬영하는 카메라(101), 촬영된 영상을 입력받아 차량속도를 검출하는 제어부(102)를 포함한다. 차량 속도 측정 시스템은 검출된 차량속도 및 차량정보 등을 중앙서버(관리정보 처리장치)로 전송할 수 있는 통신부(103)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서 상기 카메라(101)는 일정 시간 차를 두어 차량의 번호판 영상을 촬영해서 수집한다. 바람직한 실시예에서, 일정 시간 차를 두어 촬영하는 카메라는 1대의 카메라일 수 있으며, 즉, 동일한 카메라에 의해 제 1 시점 및 제 2 시점에 차량의 번호판이 촬영될 수 있다.
상기 제어부(controller, 102)는 제어유닛, 프로세서, 처리장치 등 다른 용어로도 지칭될 수 있으며, 카메라로부터 수신한 차량 촬영 영상을 분석하여 차량의 속도를 검출하는 기능을 수행한다. 제어부(102)는 시간 간격 t1와 t2 사이에 촬영된 일련의 차량 번호판 영상에서 차량과 카메라 간의 거리차를 파악함으로써 차량속도를 검출할 수 있다. 이 경우 상기 일련의 영상은 최소 2개의 영상으로 이루어진다. 전술한 일실시예의 차량과 카메라 간의 거리차를 이용하여 차량속도 검출을 하는 동작은 도 3을 참조해서 후술하기로 한다. 부가적으로, 제어부(102)는 고속 도로 등의 주행하는 차량의 속도 정보를 통신부(103)를 통해 관리정보처리장치로 제공함으로써 도로 상에서 차량의 안전운행이 관리 될 수 있다. 관리정보처리장치는 달리 말하면 수집된 차량에 관한 정보를 수신하는 일종의 중앙서버이다.
다음, 이러한 도 1의 일실시예에 따른 차량 속도 측정 시스템을 보다 상세히 설명한다.
- 차량 속도 측정 시스템은 일련의 영상이 촬영된 시점 t1 과 t2 사이에 차량과 카메라 간의 거리차를 계산할 수 있으며, 차량의 속도는 아래 식에 따라 계산될 수 있다. 이는 영상 내에서 번호판 또는 번호판에 기재된 차량번호의 크기 변화를 통해 차량 속도를 추정할 수 있다는 개념에서 도출된 것이다.
속도 = 거리차이(t1 과 t2 사이의 이동 거리 L) / 시간차 (t2 - t1)
- 연속적으로 촬영된 카메라 영상 내에서 번호판의 위치는 차량의 이동에 따라 같이 이동한다.
- 차량이 카메라에 근접하는 방향으로 주행하는 경우 촬영된 영상에서 번호판 또는 차량번호의 크기는 커지고, 차량이 카메라에서 멀어지는 방향으로 주행하는 경우 촬영된 영상에서 번호판 또는 차량번호의 크기는 작아진다.
- 번호판의 크기, 및 번호판 내의 차량번호의 크기는 규격에 의하여 정해져 있으며, 차종 및 차량 등록 시점에 따라 상이한 번호판 규격이 적용될 수 있다. 각 번호판 규격은 미리 정해진 번호판 크기와 차량번호의 크기를 규정한다. 번호판의 크기와 차량번호의 크기는 번호판 규격에 따라 미리 설정되어 있는 정보라고 볼 수 있다. 예를 들어, 미국 차량의 경우는 한국 차량 번호판과는 달리 한 두 주를 제외하면 번호판의 규격이 모두 통일되어 있다. 따라서, 하나의 실시예로 번호판의 가로 및 세로크기(너비 및 높이), 번호판 부착용(고정용) 볼트 위치가 규격화 되어 있어 그것을 이용하여 카메라와 차량간의 각도 및 거리 정보를 계산할 수 있다.
- 또다른 실시예로, 번호판 규격의 종류는 영상 처리 방법에 의해 번호판 내에서 차량번호의 분포를 분석하여 특정할 수 있다. 구체적으로, 차량번호를 구성하는 글자 및 숫자의 분포를 분석하여 번호판 규격을 특정할 수 있으며, 번호판 규격이 특정되면 해당 번호판 규격이 갖는 번호판의 실제 크기 및 번호판 내 차량번호의 실제 크기를 특정할 수 있다.
- 카메라의 내부 계수중 초점거리(f: focal length)와 (카메라 이미지 센서의) 화소크기(s: pixel size)를 알고 있다면, 영상처리 방법에 의해 번호판 또는 차량번호의 영상 내 크기를 화소 크기 단위(화소 개수)로 검출할 수 있다. 이 경우, 영상 내에서 검출된 번호판의 크기(p) 또는 영상 내에서 검출된 차량번호의 크기(h)를 화소크기로 나타낼 수 있다.
그래서, 이에 따라 차량과 카메라와의 거리(D)는 영상 내의 차량번호의 크기(h)를 이용하여 하기의 식에 따라 산출될 수 있다.
D = f × H / (s × h)
따라서, 시각 t1와 시각 t2 에 번호판 숫자의 영상 내 검출 크기를 각각 h(t1), h(t2)이라 가정하면, t1과 t2 사이에 차량의 이동 거리 "L = D(t2) - D(t1)"가 계산되고, 이를 이용해 차량 속도가 계산될 수 있다.
차량 속도(v) = L/(t2 - t1) = (D(t1) - D(t2))/(t2 - t1)
= f × H / (s × (h(t2) - h(t1)) × (t2 - t1))
단, 이것은 카메라와 차량의 주행방향이 일직선상에 있을 때 차량의 번호판이 촬영되는 상황을 가정한 것이다. 실제 상황에서는 t1 시점 및 t2 시점에 카메라가 차량의 번호판을 촬영할 때, 카메라가 차량을 촬영하는 각도의 변화가 생기므로 더 정확한 속도 검출을 위해서 각도차에 따른 보정처리를 할 수 있다.
구체적으로, 일반적인 설치 환경에서는, 카메라가 차량 진행 방향의 상단에 설치되는 경우 이외에 차량진행 방향 정면의 좌측 상단 또는 우측 상단에 설치하는 경우가 존재하며, 이 경우에는 제1시점과 제2 시점에서 차량 진행 방향으로의 이동 거리를 계산하는데 있어 카메라 설치 각도에 따른 좌/우 방향의 추가적인 보정이 필요하다. 이 때 차량의 속도는 "보정하여 계산된 차량의 실제 이동거리"를 "이동에 소요된 시간(t2-t1)"으로 나누어 계산될 수 있다.
도 2는 이러한 일실시예의 차량 속도 검출 방법에 적용된 전술한 시간에 따른 영상 내 번호판(숫자) 크기의 차량 이동에 따른 변화를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로는, 도 2는 이러한 변화의 예시를 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 일실시예에 따른 카메라에서 제공받은 영상 내 번호판(또는 문자 또는 숫자를 포함하는 차량번호) 크기의 변화 예시는 아래와 같다.
1화소의 크기를 5로 정의했을 때,
1) 프레임(Frame 0)과 시간 t = t0인 경우, 차량번호의 영상 내 크기(높이) = 34 ×5,
2) 프레임(Frame 1)과 시간 t = t1인 경우, 차량번호의 영상 내 크기(높이) = 46 × 5
3) 프레임(Frame 2)과 시간 t = t2인 경우, 차량번호의 영상 내 크기(높이) = 64 × 5이다.
따라서, 차량 이동시 상이한 두 시점에서 차량의 번호판 영상 내에서의 번호판 또는 차량번호의 크기 변화를 이용하여 차량과 카메라와의 거리를 계산할 수 있다.
도 5는 차량 속도 측정 시스템의 속도 측정 방식을 도시한 플로우 챠트이다. 카메라, 제어부(프로세서), 및 메모리를 포함하는 차량 속도 검출 시스템은 다음과 같은 단계들을 통해 차량 속도를 검출할 수 있다.
- 차량 속도 측정 시스템은 카메라로부터 차량 영상을 입력받는다. 이후, 차량 속도 측정 시스템의 제어부는 제 1 시점 및 제 2 시점에 촬영된 영상을 신호 처리 한 후 제 1 시점 및 제 2 시점에 촬영된 차량이 동일한 차량인지 확인하는 과정을 거치며, 다음과 같은 세부 단계들을 포함할 수 있다:
제 1 시점(t1)에서 카메라로 촬영된 제 1 차량 영상을 입력받는 단계;
제 2 시점(t2)에서 카메라로 촬영된 제 2 차량 영상을 입력받는 단계;
제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량인지 여부를 판단하는 단계;
- 만약 제 1 시점 및 제 2 시점의 영상이 동일한 차량의 영상인 것으로 판단되면, 차량의 번호판 규격을 식별하고 번호판의 실제 크기 및 번호판에 기재된 차량번호의 실제 크기를 확정하는 단계를 거치며, 다음과 같은 세부 단계들을 포함할 수 있다:
제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량으로 판단된 경우, 제 1 차량 영상 또는 제 2 차량 영상 중 어느 하나 이상의 영상으로부터 번호판 내의 숫자의 높이, 너비, 간격 또는 번호판의 너비, 높이 및 번호판의 고정용 볼트 위치를 분석하여 번호판 규격을 식별하고, 식별된 번호판 규격으로부터 차량번호의 실제 크기(H)를 확정하는 단계;
제 1 차량번호와 제 2 차량번호가 동일하지 않은 경우, 다음 순서로 새로 입력되는 차량 영상의 차량번호를 추출하도록 대기하는 단계;
하나의 실시예에서, 촬영된 영상에서 동일 차량인지 여부를 판단할 때 번호판/차량번호를 추출하여 제 1 시점에서 찍힌 차량번호와 제 2 시점에서 촬영된 차량번호(Number of Plate, 약어로 NP로 지칭 가능함)가 같은지 여부, 즉, NP(t2) = NP(t1)인지의 여부를 판단한다. 이러한 과정을 통해 동일 차량에 대해서만 차량 이동 거리 계산 절차를 개시하며, 반면, 제 1 시점 및 제 2 시점에서 추출된 영상 내의 차량번호가 서로 다를 경우, 차량 속도 측정 시스템은 다른 차량의 번호를 새롭게 추출한 것으로 판단하고 차량 이동 거리 계산 절차를 개시하지 않고 다음 영상의 번호 추출을 대기한다.
또 하나의 실시예에서, 제 1 시점과 제 2 시점에서 각각 1회씩, 총 2회의 "차량 번호 인식"을 통해 반드시 차량 번호가 일치할 경우에만 제 1 시점과 제 2 시점에 촬영된 객체를 동일 객체로 판단하지 않고, 객체의 다른 특징이나 위치 관계를 파악하여 동일 객체라고 판단하는 것도 가능하다. 예를 들어, 제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량인지 여부를 판단하는 단계는, 상기 제 1 차량 영상 및 상기 제 2 차량 영상으로부터 차량의 형상 또는 색상에 관한 특징을 비교하여 제 1 차량과 제 2 차량이 동일한지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
차량번호가 같은 경우는 동일객체라고 판단하는 한 예일뿐, 일반적으로 번호인식에 시간이 많이 걸리기 때문에 처리시간이 부족하거나 번호인식이 제대로 수행되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 제 1 시점과 제 2 시점에서 객체의 특징이나 위치 관계를 비교하여 같은 객체라고 판단 될 수 있는 경우 속도 계산을 먼저 수행하고, 특정 속도 이상일 경우에 "차량 번호 인식" 단계를 수행하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 실시예는 차량 속도(v)가 특정 속도 한도를 넘는 경우, 제 1 차량 영상 및 제 2 차량 영상 중 어느 하나 이상의 영상으로부터 차량번호를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
- 번호판 및 번호판에 기재된 차량번호의 실제 크기가 확정되었다면, 카메라의 초점거리(f), 카메라의 화소크기(s), 촬영된 차량 영상에서 차량번호의 크기(h) 또는 번호판의 크기(p)를 이용하여 차량과 카메라 사이의 거리(D)를 계산하고, 이 정보들을 이용하여 차량 속도를 계산할 수 있다. 이러한 계산과정은 다음과 같은 세부 단계들을 포함할 수 있다:
카메라의 초점거리(f), 카메라의 화소크기(s), 촬영된 차량 영상에서 차량번호의 크기(h) (또는 번호판의 크기(p))를 이용하여, 제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리(D)를 계산하는 단계;
제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리, 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 시간차를 이용하여 차량 속도(v)를 계산하는 단계;
- 차량 속도 측정 시스템은 아래와 같은 공식을 이용하여 제 1 시점 및 제 2 시점에서 차량과 카메라 사이의 거리를 계산할 수 있다:
[식 1]
차량과 카메라와의 거리(D) = f × H / (s × h)
(여기서 f는 카메라의 초점거리, H는 차량번호의 실제 크기, s는 화소크기, h는 영상에서 검출된 차량번호 크기)
- 차량 속도 측정 시스템은 아래와 같은 공식을 이용하여 제 1 시점 및 제 2 시점에서 차량의 속도를 계산할 수 있다:
[식 2]
차량 속도(v) = L / (t2- t1) = (D(t1) - D(t2)) / (t2 - t1)
= f × H / (s × (h(t2) - h(t1)) × (t2 - t1))
(여기서 L은 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 차량 이동거리, D(t1)은 제 1 시점에서 카메라와 차량 사이의 거리, D(t2)는 제 2 시점에서 카메라와 차량 사이의 거리, f는 카메라의 초점거리, H는 차량번호의 실제 크기, s는 화소크기, h(t1)은 제 1 시점에서 영상에서 검출된 차량번호의 크기, h(t2)는 제 2 시점에서 영상에서 검출된 차량번호의 크기)
- 추가적으로, 차량 번호판의 실제 크기 및 영상에서 검출된 차량 번호판의 크기를 이용하여 차량의 속도가 다음과 같은 공식에 의해 계산될 수 있다:
[식 5]
차량과 카메라와의 거리(D) = f × P / (s × p)
(여기서 f는 카메라의 초점거리, P는 번호판의 실제 크기, s는 화소크기, h는 영상에서 검출된 번호판 크기)
[식 6]
차량 속도(v) = L / (t2- t1) = (D(t1) - D(t2)) / (t2 - t1)
= f × P / (s × (p(t2) - p(t1)) × (t2 - t1))
(여기서 L은 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 차량 이동거리, D(t1)은 제 1 시점에서 카메라와 차량 사이의 거리, D(t2)는 제 2 시점에서 카메라와 차량 사이의 거리, f는 카메라의 초점거리, P는 번호판의 실제 크기, s는 화소크기, p(t1)은 제 1 시점에서 영상에서 검출된 번호판의 크기, p(t2)는 제 2 시점에서 영상에서 검출된 번호판의 크기)
- 위에서 설명된 차량 속도를 구하는 방식은 제 1 시점 및 제 2 시점에서 카메라가 주행중인 차량을 촬영할 때 차량과 카메라가 일직선상에 놓여져있다는 상황을 가정했을 때 가장 정확하게 적용될 수 있다. 그러나, 도 4를 참조하여 설명하면, 실제 도로 상황에서 카메라는 차량과 같은 평면상에 존재하기 어렵고 지표면에서 일정 높이(c)에 설치된다. 따라서, 카메라가 촬영하는 방향과 차량의 주행 방향 사이에 일정 각도차(θ)가 발생하며, 차량 속도 계산시 왜곡 효과가 발생할 수 있다. 카메라가 설치된 높이(c) 및 촬영 시점에서 각도차(θ)에 따른 왜곡을 완화시켜 차량의 실제 속도에 가깝게 측정되도록 보정 작업이 더 적용될 수 있으며, 이러한 보정 작업은 다음과 같은 세부 단계를 포함할 수 있다:
제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리(D)를 계산하는 단계는, 아래 [식 3]에 따라 카메라와 차량 사이의 보정된 거리(D')를 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
[식 3]
D'(t1) = D(t1) × cos (θ1), θ1 = sin-1 (c / D(t1))
D'(t2) = D(t2) × cos (θ2), θ2 = sin-1 (c / D(t2))
(여기서 c는 지면으로부터 카메라까지의 높이)
보정된 차량 속도(v')는 카메라와 차량 사이의 보정된 거리(D')를 이용하여 아래 [식 4]에 의해 계산될 수 있다.
[식 4]
보정된 차량 속도(v') = (D'(t1) - D'(t2)) / (t2 - t1)
또 하나의 실시예에서, 카메라의 설치 각도와 차량 진행 방향이 일직선상에 있지 않은 경우가 고려될 수 있다. 이 경우, 차량 속도(v)를 계산하는 단계는, 카메라 설치 각도와 차량 진행 방향 사이의 각도 차이에 기초하여 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 차량 이동거리에 좌/우 방향의 추가적인 보정을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 차량 속도(v)를 계산하는 단계는, 상기 추가적인 보정이 적용된 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 차량 이동거리(L')를 이동에 소요된 시간(t2-t1)으로 나누어 보정된 차량 속도(v'')를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 않는다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 카메라
102 : 제어부
103 : 통신부

Claims (22)

  1. 카메라, 프로세서, 및 메모리를 포함하는 차량 속도 검출 시스템을 이용한 차량 속도 검출 방법에 있어서,
    제 1 시점(t1)에서 카메라로 촬영된 제 1 차량 영상을 입력받는 단계;
    제 2 시점(t2)에서 카메라로 촬영된 제 2 차량 영상을 입력받는 단계;
    차량의 특징이나 위치 관계를 비교하여 제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량인지 여부를 판단하는 단계;
    제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량으로 판단된 경우, 제 1 차량 영상 또는 제 2 차량 영상 중 어느 하나 이상의 영상으로부터 번호판 내의 숫자의 높이, 너비, 간격 또는 번호판의 너비, 높이 및 번호판의 고정용 볼트 위치를 분석하여 번호판 규격을 식별하고, 식별된 번호판 규격으로부터 차량번호의 실제 크기(H)를 확정하는 단계;
    카메라의 초점거리(f), 차량번호의 실제 크기(H), 카메라의 화소크기(s), 촬영된 차량 영상에서의 차량번호의 크기(h)를 이용하여, 아래 [식 1]에 따라, 제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리(D)를 계산하는 단계;
    제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리, 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 시간차를 이용하여 차량 속도(v)를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 차량 속도(v)가 특정 속도 한도를 넘는 경우, 제 1 차량 영상 및 제 2 차량 영상으로부터 차량번호를 추출하는 단계를 포함하며,

    [식 1]
    차량과 카메라와의 거리(D) = f × H / (s × h)
    (여기서 f는 카메라의 초점거리, H는 차량번호의 실제 크기, s는 화소크기, h는 영상에서 검출된 차량번호의 크기)

    상기 제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량인지 여부를 판단하는 단계;는,
    상기 제 1 차량 영상 및 상기 제 2 차량 영상으로부터 차량의 형상 및 색상에 관한 특징을 비교하여 제 1 차량과 제 2 차량이 동일한지 여부를 판단하는 단계;를 포함하며,

    차량 속도(v)를 계산하는 단계는,
    아래 [식 2]에 따라 차량 속도(v)를 계산하는 단계;를 포함하며,

    [식 2]
    차량 속도(v) = L / (t2- t1) = (D(t1) - D(t2)) / (t2 - t1)
    = f × H / (s × (h(t2) - h(t1)) × (t2 - t1))
    (여기서 L은 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 차량 이동거리, D(t1)은 제 1 시점에서 카메라와 차량 사이의 거리, D(t2)는 제 2 시점에서 카메라와 차량 사이의 거리, f는 카메라의 초점거리, H는 차량번호의 실제 크기, s는 화소크기, h(t1)은 제 1 시점에서 영상에서 검출된 차량번호의 크기, h(t2)는 제 2 시점에서 영상에서 검출된 차량번호의 크기)

    제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리(D)를 계산하는 단계는,
    아래 [식 3]에 따라 카메라와 차량 사이의 보정된 거리(D')를 계산하는 단계;를 더 포함하며,

    [식 3]
    D'(t1) = D(t1) × cos (θ1), θ1 = sin-1 (c / D(t1))
    D'(t2) = D(t2) × cos (θ2), θ2 = sin-1 (c / D(t2))
    (여기서 c는 지면으로부터 카메라까지의 높이)

    차량 속도(v)를 계산하는 단계는,
    카메라와 차량 사이의 보정된 거리를 이용하여 아래 [식 4]에 의해 보정된 차량 속도(v')는 계산하는 단계;를 더 포함하며,

    [식 4]
    보정된 차량 속도(v') = (D'(t1) - D'(t2)) / (t2 - t1)

    차량 속도(v)를 계산하는 단계는,
    카메라의 설치 각도와 차량 진행 방향이 일직선상에 있지 않은 경우, 카메라 설치 각도와 차량 진행 방향 사이의 각도 차이에 기초하여 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 차량 이동거리에 좌/우 방향의 추가적인 보정을 적용하는 단계; 및
    보정이 적용된 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 차량 이동거리(L')를 이동에 소요된 시간(t2-t1)으로 나누어 보정된 차량 속도(v'')를 계산하는 단계;를 더 포함하는, 차량 속도 검출 방법.
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  11. 카메라, 프로세서, 및 메모리를 포함하는 차량 속도 검출 시스템을 이용한 차량 속도 검출 방법에 있어서,
    제 1 시점(t1)에서 카메라로 촬영된 제 1 차량 영상을 입력받는 단계;
    제 2 시점(t2)에서 카메라로 촬영된 제 2 차량 영상을 입력받는 단계;
    차량의 특징이나 위치 관계를 비교하여 제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량인지 여부를 판단하는 단계;
    제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량으로 판단된 경우, 제 1 차량 영상 또는 제 2 차량 영상 중 어느 하나 이상의 영상으로부터 번호판 내의 숫자의 높이, 너비, 간격 또는 번호판의 너비, 높이 및 번호판의 고정용 볼트 위치를 분석하여 번호판 규격을 식별하고, 식별된 번호판 규격으로부터 번호판의 실제 크기(P)를 확정하는 단계;
    카메라의 초점거리(f), 번호판의 실제 크기(P), 카메라의 화소크기(s), 촬영된 차량 영상에서 번호판의 크기(p)를 이용하여, 아래 [식 5]에 따라 제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리(D)를 계산하는 단계;
    제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리, 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 시간차를 이용하여 차량 속도(v)를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 차량 속도(v)가 특정 속도 한도를 넘는 경우, 제 1 차량 영상 및 제 2 차량 영상으로부터 차량번호 정지영상을 추출하는 단계;를 포함하며,

    [식 5]
    차량과 카메라와의 거리(D) = f × P / (s × p)
    (여기서 f는 카메라의 초점거리, P는 번호판의 실제 크기, s는 화소크기, p는 영상에서 검출된 번호판 크기)

    상기 제 1 차량 영상의 차량과 제 2 차량 영상의 차량이 동일 차량인지 여부를 판단하는 단계;는,
    상기 제 1 차량 영상 및 상기 제 2 차량 영상으로부터 차량의 형상 및 색상에 관한 특징을 비교하여 제 1 차량과 제 2 차량이 동일한지 여부를 판단하는 단계;를 포함하며,

    차량 속도(v)를 계산하는 단계는,
    아래 [식 6]에 따라 차량 속도(v)를 계산하는 단계를 포함하며,

    [식 6]
    차량 속도(v) = L / (t2- t1) = (D(t1) - D(t2)) / (t2 - t1)
    = f × P / (s × (p(t2) - p(t1)) × (t2 - t1))
    (여기서 L은 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 차량 이동거리, D(t1)은 제 1 시점에서 카메라와 차량 사이의 거리, D(t2)는 제 2 시점에서 카메라와 차량 사이의 거리, f는 카메라의 초점거리, P는 번호판의 실제 크기, s는 화소크기, p(t1)은 제 1 시점에서 영상에서 검출된 번호판의 크기, p(t2)는 제 2 시점에서 영상에서 검출된 번호판의 크기)

    제 1 시점 및 제 2 시점에서의 차량과 카메라 사이의 거리(D)를 계산하는 단계는,
    아래 [식 7]에 따라 카메라와 차량 사이의 보정된 거리(D')를 계산하는 단계;를 더 포함하며,

    [식 7]
    D'(t1) = D(t1) × cos (θ1), θ1 = sin-1 (c / D(t1))
    D'(t2) = D(t2) × cos (θ2), θ2 = sin-1 (c / D(t2))
    (여기서 c는 지면으로부터 카메라까지의 높이)

    차량 속도(v)를 계산하는 단계는,
    카메라와 차량 사이의 보정된 거리를 이용하여 아래 [식 8]에 의해 보정된 차량 속도(v')는 계산하는 단계;를 더 포함하며,

    [식 8]
    보정된 차량 속도(v') = (D'(t1) - D'(t2)) / (t2 - t1)

    차량 속도(v)를 계산하는 단계는,
    카메라의 설치 각도와 차량 진행 방향이 일직선상에 있지 않은 경우, 카메라 설치 각도와 차량 진행 방향 사이의 각도 차이에 기초하여 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 차량 이동거리에 좌/우 방향의 추가적인 보정을 적용하는 단계; 및
    보정이 적용된 제 1 시점 및 제 2 시점 사이의 차량 이동거리(L')를 이동에 소요된 시간(t2-t1)으로 나누어 보정된 차량 속도(v'')를 계산하는 단계;를 더 포함하는, 차량 속도 검출 방법.
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