KR102510542B1 - 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 3차원 통합 모니터링 시스템은 교차로에 대한 영상을 획득하는 복수 개의 제1 인공지능 카메라와, 횡단보도에 대한 영상을 획득하는 복수 개의 제2 인공지능 카메라와, 우회전 안심 서비스를 안내하도록 표시하는 복수 개의 전광판 및, 스마트 교차로를 구현하기 위한 교차로의 교통 정보를 측정 및 분석하고, 교차로의 혼잡도에 따라 교통 신호 체계를 제어하며, 그리고 디지털 트윈을 이용하여 교통 상황을 모니터링하고 다양한 교통 상황에 적합한 교통 신호 체계를 시뮬레이션 처리하는 통합 관제 서버를 포함한다. 본 발명에 의하면, 교차로의 교통 정보에 따라 교통 신호 체계를 능동 제어 가능하여 교통 혼잡도 및 체증을 줄일 수 있고, 우회전 안전 서비스를 제공하여 보행자와 우회전 차량에 의한 안전 사고를 예방할 수 있으며, 교차로에 대한 교통 정보를 실시간 수집 및 분석 및 모니터링하여 스마트 교차로를 위한 통합 제어를 가능하게 한다.
Description
본 발명은 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 인공지능 카메라를 이용하여 교차로의 교통 상황에 따른 교통 정보를 실시간 수집 및 분석하여 교차로의 교통 혼잡도를 판별하고, 수집된 교통 정보에 따라 교차로의 교통 신호 체계를 제어하고, 횡단보도에 보행자가 위치하면, 전광판을 이용하여 우회전 차량의 안전 운행을 안내하며, 통합 관제 서버를 통해 수집된 교통 정보를 3차원의 가상 현실 영상에 적용하여 교차로의 교통 상황을 모니터링하고, 다양한 교통 상황에 따른 교통 신호 체계를 시뮬레이션하여 교차로에 최적화된 교통 신호 체계를 설정 및 수립하도록 처리하는 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적인 교차로에는 차량용 교통 신호등, 횡단보도용 교통 신호등, 도로 안내 표지판, 각종 교통 관련 시설 등이 복수의 위치에 설치되어 교차로의 교통 상황에 따라 교통 신호등을 제어하거나 다양한 정보들을 제공한다. 예를 들어, 교차로에는 차량용 교통 신호등이 차도의 방향에 따라 복수 개가 각각 설치되어, 각 방향의 차량 운전자가 교통 신호를 볼 수 있도록 구비된다. 이와 별도로 교차로의 주변에는 복수 개의 횡단보도가 형성되고, 각각에 대해 횡단보도용 교통 신호등이 설치되어 있다. 또 횡단보도용 교통 신호등과 차량용 교통 신호등과 같이, 교차로를 이용하는 보행자 및 차량들을 안전하고 원활히 진행시키기 위한 교통 시설들 이외에도, 교차로에는 운전자에게 도로에 관한 정보를 제공해주는 도로 안내 표지판 및 날씨, 생활 정보 등 다양한 정보들을 안내하는 전광판이 보도에 인접한 차도의 상부 여러 곳에 각각 설치되어 있는 것이 통상적이다. 또한 교차로에는 예컨대, CCTV 카메라를 설치하여 교통 신호를 위반하는 차량이나 주정차 위반 차량을 단속하고 있다.
이러한 교통 신호등은 교차로와 횡단보도 등에 설치되어 차도 위를 주행하는 차량의 소통은 물론, 횡단보도를 건너고자 하는 보행자의 통행이 원활하게 이루어지도록 한다. 이와 같은 교차로에서의 교통 신호등은 차량의 직선 주행을 위한 신호등과 함께 좌회전 신호등이 있으며, 이러한 신호등의 점등 상태는 교차로에서의 차량 주행 상태에 따라 가변적으로 자동 전환되거나, 고정 방식 또는 교통 경찰에 의해 수동 전환으로 운용되고 있었다. 즉, 차량 증가로 인한 소통의 원활함이 이루어지도록 교차로 내에 진입되는 차량의 수가 많은 차선 위주로 신호등의 점등이 연동되도록 함으로써 교차로에서의 차량 정체를 해결하도록 하고 있었다.
그러나 이러한 신호 체계는 교통 신호가 설정된 시간 동안에 단순히 점등 또는 점멸되도록 구비되어 있어 그 기능이 단순하였을 뿐만 아니라, 교통 체증이 증가하는 시간대에는 교차로에 정체되어 있는 차량이 다수 존재하게 되어 정체 현상이 심화되는 등의 문제점이 빈번히 발생되므로, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술을 필요로 하고 있는 실정이다.
특히, 혼잡한 교차로 지역에서의 차량의 운행과 보행자의 횡단보도의 이용 시, 신호등의 신호 체계에 따라 차량의 통행과 보행자의 횡단보도의 보행이 이루어지고 있으나, 신호등의 적색 또는 녹색의 예비 신호인 황색 신호에서 차량이 미리 출발하거나 보행자가 급히 횡단보도를 횡단하기 위해 이동하는 경우에 많은 사고가 발생되고 있다. 이에 혼잡한 교차로 지역에서는 차량의 통행과 보행자의 보행 신호가 횡단보도 상에서 교차로 이루어지기 때문에 보행자는 물론, 차량의 운전자도 주의를 기울여야 한다. 즉, 혼잡한 교차로 지역에서는 우회전이나 직진 차로의 사각지대 차량으로부터 교통 사고가 빈번하게 발생되고 있다. 예를 들어, 교차로의 횡단보도에 보행 신호가 들어온 경우, 우회전 차량이 우회전하는 경우가 있어 횡단보도에서의 보행자와 차량 간에 충돌이 발생될 수 있다. 이와 같이 혼잡한 교차로 지역에서는 교통 신호 체계의 신호등에만 의존한 차량 운행 및 보행으로 차량 운전자의 안전 운전 유도 및 보행자의 보행 안전에 한계가 있다.
이에 스마트 교차로를 구현하여 교차로에서의 교통 상황을 수집 및 분석하고, 이를 모니터링하여 교차로의 교통 상황에 최적화된 신호 체계 구축 및 안전 보행을 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 복수 개의 인공지능 카메라를 이용하여 교차로의 교통 정보를 수집 및 모니터링하는 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 우회전 안심 서비스를 제공하는 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 시각화 솔루션을 이용하여 교차로의 교통 상황을 모니터링하고, 다양한 교통 상황에 따라 교통 신호 체계를 제어할 수 있도록 시뮬레이션하는 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템은 복수 개의 인공지능 카메라를 이용하여 교차로의 교통 정보를 수집하고, 이를 분석하여 교차로의 교통 상황에 적합한 교통 신호 체계를 구축하고, 전광판을 이용하여 우회전 차량의 안전 운전을 안내하며, 시각화 솔루션을 이용하여 교차로에 대한 가상 현실 영상에 교통 정보를 적용하여 교차로의 통합 제어를 위한 3차원 모니터링 및 시뮬레이션 처리하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템은 교차로의 교통 정보에 따라 교통 신호 체계를 능동 제어 가능하여 교통 혼잡도 및 체증을 줄일 수 있고, 우회전 안전 서비스를 제공하여 보행자와 우회전 차량에 의한 안전 사고를 예방할 수 있으며, 교차로에 대한 교통 정보를 실시간 수집 및 분석 및 모니터링하여 스마트 교차로를 위한 통합 제어를 가능하게 한다.
이 특징에 따른 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템은, 교차로에 설치되어 교차로에서의 차량의 이동 방향에 따라 차도에 대한 교차로 영상을 각각 획득하고 교차로의 직선 이동과 좌회전 이동 및 우회전 이동 차량들 각각을 검지하는 복수 개의 제1 인공지능 카메라; 상기 교차로의 횡단보도에 설치되어 횡단보도와 주변에 대한 횡단보도 영상을 획득하고, 횡단보도에 위치하는 보행자를 검출하는 복수 개의 제2 인공지능 카메라; 우회전 차량이 확인 가능하게 횡단보도의 주변에 설치되어 상기 제1 인공지능 카메라로부터 우회전 차량이 검지되고 상기 제2 인공지능 카메라로부터 보행자가 검지되면, 우회전 차량의 안전 운행을 안내하기 위한 안내 정보를 표시하는 복수 개의 전광판; 상기 제1 및 상기 제2 인공지능 카메라들을 제어하고, 상기 제1 및 상기 제2 인공지능 카메라들 각각으로부터 획득된 교차로 영상과 횡단보도 영상을 각각 전송받아 우회전 차량과 보행자가 검지되면 상기 전광판에 안내 정보를 표시하도록 제어하고, 교차로에 설치된 복수 개의 교통 신호등의 교통 신호 체계를 제어하는 제어 함체; 및 통신망을 통하여 상기 제어 함체로부터 교차로 영상을 전송받아서 교차로에 대한 교통 정보를 수집하고, 수집된 교통 정보에 대응하여 교차로 영상과 교통 정보를 시각화 솔루션을 이용한 3차원의 가상 현실 영상에 통합 표출하여 교차로의 교통 상황을 실시간 모니터링하도록 처리하고, 수집된 교통 정보를 분석하여 교차로의 현재 교통 신호 체계에 대한 서비스 수준을 판별하여 교차로의 서비스 수준에 따라 교통 신호 체계를 변경하도록 상기 제어 함체를 제어하고, 3차원의 가상 현실 영상을 이용하여 교차로의 다양한 교통 상황에 따른 교통 정보를 조절하여 맞춤형의 교통 신호 체계를 생성하도록 시뮬레이션 처리하는 통합 관제 서버를 포함한다.
이 특징에 있어서, 상기 통합 관제 서버는, 상기 제어 함체로부터 교차로 영상과 차량 검지 정보, 횡단보도 영상과 보행자 검지 정보를 전송받아서 저장, 관리하는 영상 저장 관리부; 상기 제어 함체로부터 교차로 영상과 차량 검지 정보, 횡단보도 영상과 보행자 검지 정보에 대한 3차원의 데이터를 수신하여 시각화 솔루션을 이용하여 3차원 가상 현실 영상의 교차로 상에 표출하여 모니터링하도록 처리하는 3차원 모델링 처리부; 상기 제어 함체로부터 수집된 교차로의 교통 상황을 분석하여 교차로의 서비스 수준을 판별하는 교통 정보 분석부; 및, 상기 교통 정보 분석부로부터 판별된 교차로의 서비스 수준에 대응하여 교차로의 교통 신호등을 능동 제어하도록 상기 제어 함체로 제어 정보를 전송하는 신호 제어 처리부를 포함한다.
이 특징에 있어서, 상기 3차원 모델링 처리부는, 3차원의 가상 현실 영상에 다양한 교통 상황에 따른 교차로의 교통 정보를 조절하여 시뮬레이션을 더 처리하고; 상기 교통 정보 분석부는, 상기 3차원 모델링 처리부로부터 시뮬레이션 처리된 교통 상황을 분석하여 교차로의 서비스 수준을 더 판별하며; 그리고 상기 신호 제어 처리부는, 상기 3차원 모델링 처리부의 시뮬레이션 결과에 따라 교차로의 교통 신호 체계를 능동 제어하도록 처리한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템은 인공지능 카메라를 이용하여 교차로의 교통 상황, 교통량, 차량의 정체 행렬 등을 실시간 측정 및 수집하여 교통 정보를 분석하고, 이를 통해 교통 신호 체계에 따른 서비스 수준을 판별하여 교통 신호 체계를 능동 제어할 수 있다.
또 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템은 시각화 솔루션을 이용하여 교차로에 대한 3차원 모니터링 및 시뮬레이션 처리하여 체계적인 사후 관리를 위한 절차 및 계획을 수립하여 적용하게 함으로써, 스마트 교차로의 안정적인 사후 관리를 가능하게 할 수 있다.
또 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템은 인공지능 카메라를 이용하여 횡단보도의 보행자와 대기 보행자를 검지하고, 전광판을 이용하여 우회전 차량에게 횡단보도의 보행자에 대한 정보를 안내함으로써, 보행자의 안전 보행과 우회전 차량의 안전 운행을 위한 우회전 안전 서비스를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템은 스마트 교차로를 구축하여 교차로의 교통 정보를 통합 모니터링하여 다양한 교통 상황에 따른 교통 신호 체계를 시뮬레이션하여 적용함으로써, 교차로의 교통 상황에 적합한 교통 신호를 제어하는데 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 통합 관제 서버의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교차로를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 모니터링 화면을 나타낸 도면, 그리고
도 5는 본 발명에 따른 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 통합 관제 서버의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교차로를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 모니터링 화면을 나타낸 도면, 그리고
도 5는 본 발명에 따른 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명에 따른 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템은 복수 개의 인공지능 카메라를 이용하여 교차로의 교통 정보를 수집하고, 이를 분석하여 교차로의 교통 상황에 적합한 교통 신호 체계를 구축하고, 전광판을 이용하여 우회전 차량의 안전 운전을 안내하며, 가상 현실의 시각화 솔루션을 이용하여 스마트 교차로에 대한 도로 정보를 모니터링하도록 교차로에 대한 가상 현실 영상에 교통 정보를 적용하여 표시하고, 이를 통해 다양한 교통 상황을 시뮬레이션하여 교차로의 교통 신호 체계를 통합 제어한다.
따라서 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템은 교차로의 교통 정보에 따라 교통 신호 체계를 능동 제어 가능하여 교통 혼잡도 및 체증을 줄일 수 있고, 우회전 안전 서비스를 제공하여 보행자와 우회전 차량에 의한 안전 사고를 예방할 수 있으며, 교차로에 대한 교통 정보를 실시간 수집 및 분석 및 모니터링하여 스마트 교차로를 위한 통합 제어를 가능하게 한다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 통합 관제 서버의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 교차로를 나타내는 도면이며, 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈을 이용한 모니터링 화면을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템(2)은 복수 개의 인공지능(AI) 카메라(110)를 이용하여 교차로의 차도가 포함된 교차로 영상을 획득하여 직진 차량, 좌회전 차량 및 우회전 차량을 검지하고, 이를 통해 교차로의 교통 상황에 따른 교통 정보를 실시간으로 수집하고, 교차로의 교통 상황에 따라 교통 신호 체계를 최적화하여 제어하고, 시각화 솔루션을 이용하여 수집된 교통 정보를 3차원의 가상 현실 영상으로 표시하여 실시간 모니터링하도록 처리한다.
또 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템(2)은 인공지능(AI) 카메라(110, 120)를 이용하여 교차로의 교통량과 혼잡도 등의 교통 상황에 따른 교통 정보를 실시간으로 획득 및 수집하고, 수집된 교통 정보를 분석하여 교통 혼잡도에 따른 서비스 수준을 판별하여 교통 신호 체계를 능동 제어하도록 처리한다.
또 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템(2)은 복수 개의 인공지능(AI) 카메라(110, 120)를 이용하여 우회전 차량이 검지되고, 횡단보도와 그 주변에 보행자 및 대기 보행자가 존재하면, 전광판(130)을 이용하여 우회전 차량의 횡단보도에서의 안전 운전과 보행자의 안전 보행을 안내하는 우회전 안심 서비스를 제공하도록 처리한다. 여기서, 우회전 안심 서비스는 횡단보도 신호등 주변에 대기 보행자가 있거나, 보행자가 횡단보도를 건너고 있을 때, 우회전하는 차량이 검지되면, 우회전 차량의 운전자에게 보행자의 유무에 따라 안전 운전하라고 안내하는 안내 정보를 제공하는 것으로, 예를 들어, 횡단보도의 반대편에 위치하는 인공지능(AI) 카메라가 횡단보도 신호등의 주변에 사람을 인지하면, 전광판(130)에 그 정보를 나타내어 우회전 차량에게 주의시켜 준다. 이 때, 전광판(130)은 우회전 차량의 운전자가 안내 정보를 명확하게 볼 수 있는 위치 예를 들어, 횡단보도의 반대편 등에 설치될 수 있다. 물론 전광판(130)은 우회전 차량의 운전자가 확인이 가능한 위치이면, 스마트 교차로의 다양한 위치에 설치 가능하고, 횡단보도의 위치나 구조, 교차로의 크기나 구조 등 현장 여건에 따라 최적의 위치에 설치될 수 있음은 자명하다 하겠다.
또 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템(2)은 시각화 솔루션을 이용하여 다양한 교통 상황에 따른 교통 신호 체계를 시뮬레이션하여 교통 신호 체계를 통합 제어하고, 이를 통해 교차로의 교통 상황에 따른 서비스 수준을 모니터링 및 판별하여 최적의 교통 신호 체계로 통합 제어하도록 처리한다.
따라서 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템(2)은 인공지능(AI) 카메라(110, 120)를 이용하여 교차로의 교통 정보를 수집 및 분석하고, 교차로의 교통 신호 체계를 통합 제어하여 스마트 교차로를 구현하고, 이를 통해 교차로에서의 차량의 정체를 최소화하고 차량의 흐름을 원할하게 할 수 있으며, 우회전 안심 서비스를 제공하여 우회전 차량과 보행자 간의 사고 발생을 예방할 수 있다.
이러한 본 발명의 3차원 통합 모니터링 시스템(2)은 스마트 교차로의 체계적인 사후 관리 절차 수립에 따른 안정적인 사후 관리를 실시할 수 있으며, 프로젝트 초기부터 현장의 상주팀과 발주처 간의 원할한 의사 소통을 통한 기술 이전 수행과 정기 점검 시, 유지 보수 개선 사항을 도출할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 3차원 통합 모니터링 시스템(2)은 복수 개의 인공지능(AI) 카메라(110, 120)와, 복수 개의 전광판(130), 제어 함체(100) 및 통합 관제 서버(200)를 포함한다. 통합 관제 서버(200)는 적어도 하나의 모니터 장치(300)를 구비한다.
인공지능(AI) 카메라(110, 120)와 전광판(130)들 각각은 예를 들어, 유무선 통신망, 전용 네트워크 등을 통해 제어 함체(100)와 데이터 통신이 가능하게 연결되고, 제어 함체(100)와 통합 관제 서버(200)는 통신망(4) 예컨대, 유무선 통신망 등을 통해 데이터 통신이 가능하게 연결된다.
구체적으로, 인공지능(AI) 카메라(110, 120)는 복수 개의 차도를 포함하는 교차로에 대한 영상 즉, 교차로 영상을 획득하는 복수 개의 제1 인공지능(AI) 카메라(110)와, 횡단보도 및 그 주변에 대한 횡단보도 영상을 획득하는 복수 개의 제2 인공지능(AI) 카메라를 포함한다. 제1 또는 제2 인공지능(AI) 카메라(110, 120)는 획득된 영상으로부터 객체 예컨대, 차량 또는 보행자를 검지한다.
즉, 제1 인공지능(AI) 카메라(110)는 교차로의 차량 방향들 각각에 대응하여 복수 개가 설치된다. 제1 인공지능(AI) 카메라(110)는 제어 함체(100)의 제어를 받아서 교차로의 차량 방향들 각각에 대한 교차로 영상을 획득하고, 획득된 교차로 영상에서 차량을 검지한다. 이 때, 제1 인공지능(AI) 카메라(110)는 직진, 좌회전 및 우회전 차량을 검지한다. 제1 인공지능(AI) 카메라(110)는 획득된 교차로 영상과 검지된 차량에 대한 차량 검지 정보를 제어 함체(100)로 전송한다.
제2 인공지능(AI) 카메라(120)는 교차로의 횡단보도들 각각에 대응하여 복수 개가 설치된다. 제2 인공지능(AI) 카메라(120)는 제어 함체(100)의 제어를 받아서 횡단보도와 그 주변에 대한 횡단보도 영상을 획득하고, 획득된 횡단보도 영상에서 보행자와 대기 보행자(이하 보행자라 한다)를 검지한다. 제2 인공지능(AI) 카메라(120)는 획득된 횡단보도 영상과 검지된 보행자에 대한 보행자 검지 정보를 제어 함체(100)로 전송한다.
전광판(130)은 우회전 차량의 운전자에게 우회전 안심 서비스를 제공하기 위해 교차로의 횡단보도 주변에 설치된다. 전광판(130)은 예를 들어, 발광다이오드(LED) 표시 패널 등으로 구비되고, 제어 함체(100)의 제어를 받아서 우회전 차량의 안전 운전을 안내하는 안내 정보를 표시한다. 이 때, 전광판(130)은 제어 함체(100)로부터 안내 정보를 전송받아서 표시할 수 있다.
제어 함체(100)는 교차로의 주변에 설치되고, 교차로에 설치된 복수 개의 교통 신호등(10, 20)을 제어하여 교차로의 교통 신호 체계를 제어한다. 제어 함체(100)는 교차로와 그 주변에 설치된 제1 및 제2 인공지능(AI) 카메라(110, 120)들 각각으로부터 교차로의 교통 상황에 따른 교차로 영상과 횡단보도 영상을 각각 획득하도록 제어하고, 제1 및 제2 인공지능(AI) 카메라(110, 120)들 각각으로부터 획득된 교차로 영상과 횡단보도 영상을 각각 전송받는다. 제어 함체(100)는 전송된 교차로 영상과 횡단보도 영상을 통신망(4)을 통해 통합 관제 서버(200)로 전송한다. 제어 함체(100)는 제1 및 제2 인공지능(AI) 카메라(110, 120)들 각각으로부터 검지된 차량 검지 정보와 보행자 검지 정보를 전송받는다. 제어 함체(100)는 통합 관제 서버(200)로부터 교차로의 교통 정보 분석에 대응하여 교통 신호 체계를 능동 제어한다.
구체적으로, 제어 함체(100)는 제1 인공지능(AI) 카메라(110)들 각각으로부터 교차로 영상을 획득하도록 제어하고, 제1 인공지능(AI) 카메라(110)들 각각으로부터 전송된 교차로 영상과 차량 검지 정보를 통신망(4)을 통해 통합 관제 서버(200)로 실시간 전송한다.
제어 함체(100)는 제2 인공지능(AI) 카메라(120)들 각각으로부터 횡단보도 영상을 획득하도록 제어한다. 제어 함체(100)는 제2 인공지능(AI) 카메라(120)들 각각으로부터 횡단보도 영상과 보행자 검지 정보를 전송받아서 통신망(4)을 통해 통합 관제 서버(200)로 실시간 전송한다. 제어 함체(100)는 제1 인공지능(AI) 카메라(110)로부터 우회전 차량이 검지되고 제2 인공지능(AI) 카메라(120)들 각각으로부터 획득된 횡단보도 영상과 보행자 검지 정보를 전송받아서 보행자와 대기 보행자가 존재하면, 우회전 차량이 안전 운전하고 보행자가 안전 보행하도록 안내하는 안내 정보를 전광판(130)으로 전송하여 표시하도록 제어한다.
제어 함체(100)는 제1 및 제2 인공지능(AI) 카메라(110, 120)로부터 전송된 교차로 영상, 차량 검지 정보, 횡단보도 영상 및 보행자 검지 정보를 통합 관제 서버(200)로 실시간 전송하여, 이에 대응하는 교차로의 교통 신호 체계에 따른 제어 정보를 통합 관제 서버(200)로부터 전송받아서, 교통 신호등(10, 20)들의 교통 신호를 제어한다.
통합 관제 서버(200)는 예컨대, 서로 다른 장소에 위치하는 복수 개의 스마트 교차로들을 통합 관리 및 운용하기 위한 관제 센터 등에 구비된다. 통합 관제 서버(200)는 제어 함체(100)로부터 교차로 영상과 차량 검지 정보, 횡단보도 영상과 보행자 검지 정보를 전송받아서 교차로의 교통 상황에 따른 교통 정보를 실시간 수집, 저장 및 분석한다. 통합 관제 서버(200)는 수집된 교통 정보를 시각화 솔루션을 이용하여 3차원의 가상 현실 영상으로 교차로의 교통 정보를 모니터 장치(300)로 통합 표출하도록 처리한다.
통합 관제 서버(200)는 수집된 교통 정보를 분석하여 교통 신호 체계에 대한 서비스 수준을 판별한다. 예를 들어, 통합 관제 서버(200)는 교차로의 교통 상황에 따라 발생되는 교통량, 교통 혼잡도, 차량 정체 시간 등을 판별하여 서비스 수준의 높고 낮음을 판별한다. 이 때, 서비스 수준은 교차로의 교통 상황에 따라 복수 개의 등급으로 분류하고, 서비스 수준이 낮은 등급에서 높은 등급으로 갈수록 교통 상황이 좋은 상태를 의미한다. 따라서 통합 관제 서버(200)는 수집된 교통 정보를 분석하여 교통 상황이 좋은지 나쁜지를 판별하고, 이를 통해 어느 하나의 교통 상태로 해당 교차로의 서비스 수준을 나타낸다.
통합 관제 서버(200)는 판별된 서비스 수준에 따라 복수 개의 교차로에 대한 교통 신호 체계에 연동해서 교차로들 각각의 교통 신호 체계를 능동 제어하도록 처리한다. 통합 관제 서버(200)는 예를 들어, 복수 개의 교차로들 각각에 대한 서비스 수준을 판별하고, 외곽에 형성된 3거리 진입로 등과 같이 교차로의 교통량이 많거나 적은 경우에 따라 교통 신호 시간을 길고 짧게 조절하여 제어할 수 있고, 이를 확대하여 복수 개의 도심의 교차로들 상호 간에 연동되게 교통 신호 시간 등을 조절하여 적용시킬 수도 있다.
통합 관제 서버(200)는 수집된 교차로의 교통 정보를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 시각화 솔루션을 이용하여 3차원의 가상 현실 영상에 교차로 영상과 차량 검지 정보를 적용하여 교차로의 도로 상황, 교통 상황 등을 모니터 장치(300)에 통합 표출한다. 즉, 통합 관제 서버(200)는 하나의 교차로에 대응하는 복수 개의 제어 함체(100)들 각각으로부터 교통 정보를 수집 및 분석하여 모니터 장치(300)에 표시하도록 처리한다. 이를 위해 통합 관제 서버(200)는 적어도 하나의 모니터 장치(300)와 연결된다.
통합 관제 서버(200)는 시각화 솔루션을 이용하여 교차로의 다양한 교통 상황에 따라 가상의 데이터를 생성하고, 이를 해당 교차로에 적용하여 교통 신호 체계를 시뮬레이션 처리한다. 통합 관제 서버(200)는 예를 들어, 하나의 교차로에서 이동하는 차량의 수를 증감시켜서 교통량의 혼잡도를 조절하고, 이를 통해 교통량의 변화에 따른 차량의 흐름을 파악하여 교통 신호 체계를 조절하도록 시뮬레이션한다. 통합 관제 서버(200)는 시뮬레이션 결과에 따라 해당 교차로의 제어 함체(100)로 교통 신호 체계를 능동 제어하도록 제어 정보를 전송한다.
그리고 모니터 장치(300)는 하나의 제어 함체(100)에 대한 모니터링 화면을 표시하는 복수 개로 구비되거나, 복수 개의 제어 함체(100)들 각각에 대한 모니터링 화면을 복수 개로 표시하는 대형의 디스플레이 장치로 구비될 수 있다. 모니터 장치(300)는 통합 관제 서버(200)로부터 하나의 교차로에 대응하여 검지된 차량들을 3차원의 가상 현실 영상을 표출하여 도로 상황이나 교통 상황을 표출한다.
본 발명의 실시예에서 통합 관제 서버(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 서버부(210)와 데이터베이스부(250)를 포함한다. 또 본 발명의 통합 관제 서버(200)는 네트워크 비디오 레코더(Network Video Recorder : NVR) 등의 CCTV 영상 저장 장치(미도시됨)를 더 포함할 수 있다.
서버부(210)는 예컨대, 통신망(4)을 통해 복수 개의 제어 함체(100)들 각각과 접속되어 데이터 통신이 가능하도록 처리하는 적어도 하나의 서버를 포함하고, 복수 개의 인공지능(AI) 카메라 장치(110, 120)들을 통합 관리 및 모니터링하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼, 인공지능 영상 처리 알고리즘, 딥러닝 알고리즘 및 시각화 솔루션 등이 구비된다. 데이터베이스부(250)는 서버부(210)에 의해 처리되는 통합 관제 서버(200)의 제반 처리 과정에 따른 다양한 정보들을 저장 및 관리한다. 이 실시예에서 데이터베이스부(250)는 통합 관제 서버(200)에 포함되어 있으나, 독립적인 데이터베이스 서버로 구비될 수도 있다.
구체적으로, 서버부(210)는 제어부(212), 통신부(214), 영상 저장 관리부(216), 차량 번호 인식부(218), 차량 번호 조회부(220), 3D 데이터 수신부(222), 3D 모델링 처리부(224), 신호 제어 처리부(226) 및 교통 정보 분석부(228)를 포함한다. 이 실시예에서 영상 저장 관리부(216), 차량 번호 인식부(218), 차량 번호 조회부(220), 3D 데이터 수신부(222), 3D 모델링 처리부(224), 신호 제어 처리부(226) 및 교통 정보 분석부(228)들 각각은 서버부(210)에 포함되어 있으나, 제어부(212)의 제어를 받아서 연동되는 독립적인 서버 형태로 구비될 수도 있다.
제어부(212)는 통합 관제 서버(200)의 제반 동작을 처리하도록 제어한다. 즉, 제어부(212)는 통합 관제 서버(200)가 복수 개의 제어 함체(100)들과 연동되도록 서버부(210), 데이터베이스부(250) 및 모니터 장치(300)를 제어한다.
통신부(214)는 통신망(4)에 연결되어 복수 개의 제어 함체(100들과 상호 데이터 통신을 처리한다.
영상 저장 관리부(216)는 제어 함체(100)들 각각으로부터 전송된 교차로 영상, 횡단보도 영상 등을 저장 관리한다. 이 때, 영상 저장 관리부(216)는 교차로의 위치에 대응하여 제어 함체(100)들 각각에 매칭시켜서 영상을 저장 관리한다. 영상 저장 관리부(216)는 교차로 영상에서 검지된 차량 검지 정보와, 횡단보도 영상에서 검지된 보행자 검지 정보를 함께 취합하여 저장 관리할 수 있다. 이러한 영상 저장 관리부(216)는 실시간 영상을 저장하는 저장용과, 이를 이중화하여 장애 발생 시에 데이터 손실을 방지하기 위한 장애 극복용 및, 데이터 저장 용량의 증가에 따른 적어도 하나의 확장용을 포함할 수 있다.
차량 번호 인식부(218)는 영상 저장 관리부(216)에 저장된 교차로 영상, 횡단보도 영상으로부터 검지된 차량 검지 정보에 대응하는 영상을 인식 처리하여 해당 차량의 차량 번호를 인식한다. 차량 번호 인식부(218)는 인식된 차량 번호의 베스트 샷을 저장한다. 이는 추후 교통 법규 위반 차량, 교통 사고 등이 발생되면, 인식된 차량 번호의 베스트 샷을 증거 자료로 활용할 수 있도록 한다.
차량 번호 조회부(220)는 인식된 차량 번호가 교통 법규 위반 차량인 경우, 외부의 경찰청 등의 차적 조회 시스템(미도시됨)과 연동해서 차량 번호를 조회한다.
3D 데이터 수신부(222)는 제어 함체(100)로부터 전송된 교차로 영상, 횡단보도 영상, 차량 검지 정보 및 보행자 검지 정보에 대한 3차원의 데이터를 수신하여 3D 모델링 처리부(224)로 제공한다.
3D 모델링 처리부(224)는 시각화 솔루션을 이용하여 교차로 영상, 횡단보도 영상, 차량 검지 정보 및 보행자 검지 정보를 3차원의 가상 현실 영상으로 생성한다. 3D 모델링 처리부(224)는 예를 들어, 디지털 트윈(digital twin)을 이용하여 교차로 영상, 횡단보도 영상, 차량 검지 정보 및 보행자 검지 정보를 3차원의 가상 현실 영상으로 생성하여 모니터 장치(300)로 출력시킨다. 또 3D 모델링 처리부(224)는 생성된 3차원의 가상 현실 영상에 다양한 교통 상황에 따른 교차로의 교통 정보를 조절하여 시뮬레이션 처리하고, 이를 통해 교차로의 교통 신호 체계를 제어한다.
신호 제어 처리부(226)는 수집, 분석된 교차로의 교통 상황 및 3D 모델링 처리부(224)의 시뮬레이션 결과에 따라 교통 신호 체계를 능동 제어하도록 처리한다. 신호 제어 처리부(226)는 복수 개의 교차로들과 상호 연동되어 교통 신호 체계를 제어할 수 있다.
교통 정보 분석부(228)는 수집된 교통 정보를 분석하고, 교통량, 혼잡도, 정체 시간 등을 판별한다. 교통 정보 분석부(228)는 분석한 교통 정보가 기설정된 서비스 수준과 비교하여 교통 상황을 판별한다. 교통 정보 분석부(228)는 판별된 서비스 수준이 좋은지 나쁜지를 판별하고, 이를 통해 어느 하나의 교통 상태로 해당 교차로의 서비스 수준을 판별한다.
그리고 데이터베이스부(250)는 교차로 영상, 횡단보도 영상, 차량 검지 정보 및 보행자 검지 정보가 포함된 영상 정보(252)와, 차량 번호, 베스트 샷이 포함된 차량 번호 정보(254), 영상 정보로부터 추출 생성된 3차원의 데이터가 포함된 3D 데이터(256), 디지털 트윈(digital twin)을 이용하여 교차로 영상, 횡단보도 영상, 차량 검지 정보 및 보행자 검지 정보를 3차원의 가상 현실 영상으로 생성하는 3D 모델링 정보(258), 교차로의 검지된 차량, 교통량, 정체량 등이 포함된 교통 정보(260) 및 교차로의 교통 정보와 서비스 수준 등이 포함된 교통 분석 정보(262)를 적어도 저장 및 관리한다.
여기서 디지털 트윈(digital twin)은 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측할 수 있도록 하여, 현실 세계의 기계나 장비, 사물 등을 컴퓨터 속 가상 세계에 구현한 것을 말한다. 디지털 트윈 기술은 실제 제품을 만들기 전 모의시험을 통해 발생할 수 있는 문제점을 파악하고, 이를 해결하기 위해 활용되고 있다. 디지털 트윈 기술은 예를 들어, 항공, 건설, 헬스케어, 에너지, 국방, 도시설계 등 다양한 분야에서도 활용되고 있다. 이러한 디지털 트윈 기술은 3차원 설계 프로그램을 사용하고 사물 인터넷(IoT)을 통해 방대한 양의 정보를 수집할 수 있게 되면서 정확도가 높아지고 있다.
디지털 트윈 기술을 활용하면 가상 세계에서 장비, 시스템 등의 상태를 모니터링하고 유지 보수 시점을 파악해 개선할 수 있다. 가동 중 발생할 수 있는 다양한 상황을 예측해 안전을 검증하거나 돌발 사고를 예방해 사고 위험을 줄일 수도 있다. 또한 생산성 향상, 장비 최적화 등의 결과를 가져올 수 있고 시제품 제작에 들어가는 비용과 시간을 대폭 절감할 수 있다.
따라서 본 발명의 통합 관제 서버(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 모니터 장치(300)에 모니터링 화면(310)을 표출하도록 제어한다. 모니터링 화면(310)은 제1 인공지능(AI) 카메라(110)에 의해 획득된 교차로에 대한 교차로 영상과, 검지된 차량 검지 정보를 모니터링하도록 표출(312)하고, 이를 디지털 트윈을 이용하여 3차원의 가상 현실 영상을 생성하여 표출(314)한다. 또 모니터링 화면(310)은 교차로 전체 교통 상황을 모니터링하도록 복수 개의 제1 인공지능(AI) 카메라(110)들에 의해 획득된 교차로 영상을 통합 표출(316)한다.
또 모니터링 화면(310)에는 표출된 교차로의 다양한 교통 상황에 따라 교통 혼잡도 등의 시뮬레이션 정보(318)를 변경하고, 이를 3차원의 가상 현실 영상에 적용하여 해당 교차로의 교통 신호 체계를 통합 제어할 수 있도록 시뮬레이션 처리한다.
그리고 도 5는 본 발명에 따른 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템(2)은 단계 S400에서 제1 인공지능(AI) 카메라(110)로부터 교차로 영상을 획득하고, 획득된 교차로 영상에서 차량을 검출한다. 이 때, 제1 인공지능(AI) 카메라(110)는 교차로 영상과 검지된 차량 검지 정보를 제어 함체(100)를 통해 통합 관제 서버(200)로 전송한다.
단계 S410에서 통합 관제 서버(200)는 제어 함체(100)로부터 전송된 교차로 영상과 검지된 차량 검지 정보를 통해 생성된 교통 정보를 분석한다.
단계 S420에서 통합 관제 서버(200)는 분석된 교통 정보에 대응하여 교통 신호 체계를 생성하고, 단계 S430에서 생성된 교통 신호 체계에 따라 해당 교차로의 교통 신호등을 능동 제어하도록 제어 함체(100)로 제어 정보를 전송한다. 여기서 생성된 교통 신호 체계는 교차로의 교통량을 시간대별, 요일별로 수집 및 분석하고, 이를 바탕으로 교통축별 교통 시뮬레이션을 실시하여 시간대 및 요일별 최적의 맞춤형 신호 체계(Time Of Day : TOD)를 제시한다. 이는 교통 상황에 맞게 신호 주기를 변경하여 원활한 교통을 만드는 맞춤형 교통 신호 주기(Time Of Day : TOD)로, 계획된 교통 신호 시간을 요일별 및 시간대별로 최적의 맞춤형의 교통 신호를 표출하는 방식이다. 따라서 TOD는 교통 신호등을 교차로의 교통량 및 특성에 맞게 교통 신호 체계를 적용하여 교통 체증을 해소할 수 있으며, TOD 도입으로 원활한 교통 소통, 교통 혼잡 비용 절감 등 간접적인 경제적 이익 창출과 무단 횡단, 신호 위반 등의 법규 위반을 감소시켜 교통 사고까지 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
단계 S440에서 통합 관제 서버(200)는 교통 신호 체계에 따른 교차로의 교통 정보를 3차원의 가상 현실 영상에 적용하여 통합 모니터링하도록 표출한다.
단계 S450에서 통합 관제 서버(200)는 해당 교통 신호 체계에 의한 교차로의 교통 서비스 수준이 어떠한지를 판별한다. 판별 결과, 해당 교통 신호 체계의 서비스 수준이 높으면, 그대로 교통 신호 체계를 유지하여 교차로의 교통 정보를 수집 및 분석하도록 단계 S400으로 진행한다.
그러나 해당 교통 신호 체계의 서비스 수준이 낮으면, 단계 S460으로 진행하여 통합 관제 서버(200)는 현재 교통 신호 체계에 따른 교통 정보를 저장, 관리하고, 다양한 교통 상황에 따른 시뮬레이션 정보를 조절하여 시뮬레이션 처리한다. 이에 통합 관제 서버(200)는 시뮬레이션 처리 결과에 따라 교통 신호 체계를 변경하여 교차로의 교통 신호 체계를 능동 제어하도록 제어 정보를 해당 교차로의 제어 함체(100)로 전송한다. 이러한 교통 정보는 교차로의 차량 방향별, 차종별, 시간대별, 요일별, 장소별 등으로 저장 관리하여 빅데이터를 생성하고, 이를 기반으로 최적 교통 신호 체계를 산출하여 교통 흐름을 원할하게 실시간 반영할 수 있도록 활용 가능하게 한다. 따라서 스마트 교차로는 교통 소통 향상, 신호 위반 감소, 긴급 차량 통행 시간 단축 등의 교통 흐름이 많이 개선될 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
2 : 3차원 통합 모니터링 시스템
4 : 통신망
10, 20 : 교통 신호등
100 : 제어 함체
110 : 제1 인공지능 카메라
120 : 제2 인공지능 카메라
130 : 전광판
200 : 통합 관제 서버
300 : 모니터 장치
310 : 모니터링 화면
4 : 통신망
10, 20 : 교통 신호등
100 : 제어 함체
110 : 제1 인공지능 카메라
120 : 제2 인공지능 카메라
130 : 전광판
200 : 통합 관제 서버
300 : 모니터 장치
310 : 모니터링 화면
Claims (3)
- 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템에 있어서:
교차로에 설치되어 교차로에서의 차량의 이동 방향에 따라 차도에 대한 교차로 영상을 각각 획득하고, 교차로의 직진 이동과 좌회전 이동 및 우회전 이동 차량들 각각을 검지하는 복수 개의 제1 인공지능 카메라;
상기 교차로의 횡단보도에 설치되어 횡단보도와 주변에 대한 횡단보도 영상을 획득하고, 횡단보도에 위치하는 보행자를 검지하는 복수 개의 제2 인공지능 카메라;
우회전 차량이 확인 가능하게 횡단보도의 주변에 설치되어 상기 제1 인공지능 카메라로부터 우회전 차량이 검지되고 상기 제2 인공지능 카메라로부터 보행자가 검지되면, 우회전 차량의 안전 운행을 안내하기 위한 안내 정보를 표시하는 복수 개의 전광판;
상기 제1 및 상기 제2 인공지능 카메라들을 제어하고, 상기 제1 및 상기 제2 인공지능 카메라들 각각으로부터 획득된 교차로 영상과 차량 검지 정보, 횡단보도 영상과 보행자 검지 정보를 각각 전송받아 우회전 차량과 보행자가 검지되면 상기 전광판에 안내 정보를 표시하도록 제어하고, 교차로에 설치된 복수 개의 교통 신호등의 교통 신호 체계를 제어하는 제어 함체; 및
통신망을 통하여 상기 제어 함체로부터 교차로 영상과 차량 검지 정보, 횡단보도 영상과 보행자 검지 정보를 전송받아서 교차로에 대한 교통 정보를 수집하고, 수집된 교통 정보를 시각화 솔루션을 이용한 3차원의 가상 현실 영상으로 통합 표출하여 교차로의 교통 상황을 실시간 모니터링하도록 처리하고, 수집된 교통 정보를 분석하여 교차로의 현재 교통 신호 체계에 대한 서비스 수준을 판별하여 교차로의 서비스 수준에 따라 교통 신호 체계를 변경하도록 상기 제어 함체를 제어하고, 3차원의 가상 현실 영상을 이용하여 교차로의 다양한 교통 상황에 따른 교통 정보를 조절하여 맞춤형의 교통 신호 체계를 생성하도록 시뮬레이션 처리하는 통합 관제 서버;를 포함하고,
상기 통합 관제 서버는,
상기 제어 함체로부터 교차로 영상과 차량 검지 정보, 횡단보도 영상과 보행자 검지 정보를 전송받아서 저장, 관리하는 영상 저장 관리부;
상기 제어 함체로부터 교차로 영상과 차량 검지 정보, 횡단보도 영상과 보행자 검지 정보에 대한 3차원의 데이터를 수신하고 시각화 솔루션을 이용하여 3차원 가상 현실 영상으로 생성하여 모니터링하도록 표출하고, 3차원의 가상 현실 영상에 다양한 교통 상황에 따른 교차로의 교통 정보를 조절하여 시뮬레이션을 처리하는 3차원 모델링 처리부;
상기 제어 함체로부터 수집된 교통 정보를 분석하여 교차로의 교통 신호 체계에 의한 서비스 수준을 판별하고, 상기 3차원 모델링 처리부로부터 시뮬레이션 처리된 교통 상황을 분석하여 교차로의 서비스 수준을 더 판별하는 교통 정보 분석부; 및
상기 교통 정보 분석부로부터 판별된 교차로의 서비스 수준에 대응하여 교차로의 교통 신호등을 능동 제어하도록 상기 제어 함체로 제어 정보를 전송하고, 상기 3차원 모델링 처리부의 시뮬레이션 결과에 따라 교차로의 교통 신호 체계를 능동 제어하도록 처리하는 신호 제어 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 교차로를 위한 3차원 통합 모니터링 시스템. - 삭제
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