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KR100459475B1 - 차종 판단 시스템 및 그 방법 - Google Patents

차종 판단 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR100459475B1
KR100459475B1 KR10-2002-0018700A KR20020018700A KR100459475B1 KR 100459475 B1 KR100459475 B1 KR 100459475B1 KR 20020018700 A KR20020018700 A KR 20020018700A KR 100459475 B1 KR100459475 B1 KR 100459475B1
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임대운
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엘지산전 주식회사
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Abstract

본 발명은 차종 판단 시스템 및 그 방법에 관한 것으로 특히, 광 센싱 방식으로 차축 개수를 검출함과 아울러 촬영 방식으로 차량의 영상을 획득하여 윤거 및 윤폭을 검출하고 그 차축 개수, 윤거, 윤폭을 분석하여 차종을 판단하도록 함에 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 레이저빔을 송수신하여 차량의 진입을 검출하는 차량 검지 레이저 센서(110)와, 레이저짐을 송수신하여 차축 개수를 검출하는 차축 카운트 레이저 센서(120)와, 차량의 후면 영상을 촬영하는 CCD 카메라(130)과, 차량진입이 감지되면 차량후면 영상을 촬영하도록 상기 CCD 카메라(130)를 동작시키고 그 차량후면 영상을 분석하여 차량의 윤거 및 윤폭을 산출한 후 상기 검출한 차축 개수를 참조하여 차종을 판단하는 차종판단 프로세서(140)를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

차종 판단 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR JUDGE THE KIND OF VEHICLE}
본 발명은 지능형 교통 시스템에 관한 것으로 특히, 차종 판단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
유료 도로에서 요금 징수 시스템은 크게 마그네틱 카드를 이용하는 방식과 무선 통신 장치를 이용하는 전자식 요금 징수 시스템으로 구분할 수 있다.
우선, 마그네틱 카드를 이용한 방식은 유료 도로 진입시 입구 요금소에서 통행권을 발행하고 운행 목적지 출구 요금소에서 통행료를 확인하여 해당 통행료를 징수하는 방식이다.
그리고, 전자식 요금 징수 시스템은 무선 통신을 이용하여 통행료를 지불하는 최첨단 요금 징수 시스템으로 카드를 삽입한 무선 단말기를 장착한 차량이 요금소로 진입하면 요금소 안테나와 차량 단말기 간에 무선으로 정보를 교환하여 카드에서 요금을 징수하는 방식이다.
차량에 장착되는 무선 단말기에는 차종 정보가 기록되어 있고 차종 분류기에서 감지한 차종 정보와 단말기가 송신한 차종 정보를 비교 확인한 후 위반 차량일 경우 카메라를 이용하여 차량의 영상을 촬영하여 통행료 및 부가 통행료를 징수한다.
차량에 장착되는 무선 단말기를 차량 탑제기 또는 영문으로 OBU(On Board Unit)라고 한다.
OBU에 삽입되는 카드는 전자 화폐와 유사한 카드로서 반영구적으로 재충전 사용이 가능하다.
종래의 차종 분류 시스템은 아날로그 보드에 연결되는 답판 센서와, 진입 도로에 설치되어 진입 차량을 감지하는 차량 감지 센서와, 이 차량 감지 센서에서 차량의 진입을 감지한 후 상기 답판 센서의 출력 신호를 분석하여 차량의 윤거, 윤폭, 차축 개수를 측정하고 그 측정 결과에 의해 차종을 판별하여 요금을 정산하는 중앙 처리 장치로 구성된다.
상기 답판 센서는 진입 도로의 바닥에 매설되는 저항 접점식 답판 센서이다.
상기 차량 감지 센서는 진입 도로의 양 옆에 설치되는 광센서이다.
이와같은 종래 시스템의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
차량이 도로에 진입하는 시점에서 차량 감지 센서는 차량의 진입을 감지하여 중앙 처리 장치에 알린다.
이후, 톨 게이트의 진입 도로에 매설된 답판 센서는 현재 도로에 진입한 차량의 윤거, 윤폭 및 차축 개수를 측정하여 중앙 처리 장치로 전송한다.
상기 답판 센서는 저항 접점과 평형 접점으로 이루어진다.
상기 저항 접점은 차량이 답판 위에 존재하지 않을 경우 일정한 저항을 가지는 특성이 있으므로 답판 센서는 차량 바퀴와 접촉한 면만큼 저항이 줄어드는 원리를 이용하여 타이어의 폭(윤폭)과 좌우 타이어의 거리(윤거)를 측정한다.
그리고, 상기 평형 접점은 차량의 바퀴가 접촉하면 온(ON) 신호를 발생시키고 그렇지 않으면 오프(OFF) 신호를 발생시킨다.
이때, 답판 센서는 일정 거리마다 위치한 다수개의 평형 접점을 이용하여 차량의 전후진을 판별한다.
따라서, 중앙 처리 장치는 차량 감지 센서에서 차량의 진입을 감지한 후 답판 센서가 전송한 차량의 윤폭, 윤거 및 차축 개수를 분석하고 그 분석 결과를 미리 저장되어 있는 차종 구분표를 참조하여 차종을 구분하게 된다.
이후, 중앙 처리 장치는 상기와 같은 동작을 차종이 구분된 차량에 대해 요금 징수 또는 발권을 수행하게 된다.
현재 한국 도로 공사에서 사용중인 차종 분류 기준은 도7의 표와 같다.
그러나, 종래의 기술은 답판 센서를 도로에 매설하여야 함으로 설치시 도로를 훼손시키고 유지 보수시 불편함을 주는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에 적용되는 답판 센서는 접촉식이기 때문에 사용 횟수가 제한됨은 물론 고속으로 주행하는 차량의 차종을 정확히 분류하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 광 센싱 방식으로 차축 개수를 검출함과 아울러 촬영 방식으로 차량의 영상을 획득하여 윤거 및 윤폭을 검출하고 그 차축 개수, 윤거, 윤폭을 분석하여 차종을 구분하도록 창안한 차종 판단 시스템 및 그 방법을 제공함에 목적이 있다.
도1은 본 발명의 일실시예를 위한 차종 판단 시스템의 구성도.
도2는 도1에서 차축 개수의 검출 원리를 보인 예시도.
도3은 도1에서 차종 판단 프로세서의 상세 블록도.
도4는 차량 후면 영상을 보인 예시도.
도5는 차량 후면 영상의 이진화 영상을 보인 예시도.
도6은 본 발명의 다른 실시예를 위한 차종 판단 시스템의 구성도.
도7은 차종 분류표를 보인 표.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *
110 : 차량 검지 레이저 센서 120,620 : 차축 카운트 레이저 센서
130,630 : CCD 카메라 140,640 : 차종 판단 프로세서
141,641 : 중앙 처리 장치 142,642 : 영상 획득 장치
143,643 : 메모리 장치 610 : 차량 검지 광센서
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 광 감지 방식으로 차량 진입을 감지하는 차량 검지 센서와, 광 감지 방식으로 차량의 차축 개수를 감지하는 차축 카운트 센서와, 차량의 후면 영상을 촬영하는 카메라와, 상기 차량 검지 센서가 차량 진입을 감지하면 상기 카메라를 동작시키는 영상 획득 장치와, 이 영상 획득 장치에서 획득한 영상을 분석하여 차량의 윤거 및 윤폭을 산출하고 상기 차축 카운트 센서에서 감지한 차축 개수와 상기에서 산출한 차량의 윤거 및 윤폭을 참조하여 차종을 분류하는 중앙 처리 장치를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.
상기 중앙 처리 장치는 영상 획득 장치에서 획득한 영상으로부터 차량의 윤곽선을 검출하는 차량 윤곽선 검출부와, 이 차량 윤곽선 검출부에서의 윤곽선 영상을 임계치와 비교하여 이진화 처리하는 영상 이진화부와, 이 영상 이진화부에서의 이진화 데이터를 분석하여 타이어 영역을 검출하는 타이어 영역 추출부와, 이 타이어 영역 검출부에서 검출한 타이어 영역을 분석하여 양측 타이어의 내/외측 간의 거리(윤거)를 산출함과 아울러 양측 타이어 폭(윤폭)을 산출하는 윤거 윤폭 결정부와, 이 윤거 윤폭 결정부에서 산출한 윤거 및 윤폭과 차축 카운트 센서에서 검출한 차축 개수를 차종 구분표와 비교하여 차종을 판단하는 차종 분류 결정부를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 차량 진입을 감지하면 차량의 영상을 획득하는 단계와, 상기에서 진입한 차량의 차축 개수를 카운트하는 단계와, 상기에서 획득한 영상을 분석하여 차량의 윤거, 윤폭을 결정하는 단계와, 상기에서 획득한 차축 개수, 윤거 및 윤폭을 차종 분류표와 비교하여 차종을 판단하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 일실시예를 위한 차종 분류 시스템의 구성도로서 이에 도시한 바와 같이, 차량 검지 레이저빔을 상하 방향으로 송수신하여 차량 진입을 감지하는 차량 검지 레이저 센서(110)와, 차축 카운트 레이저빔을 수평 방향으로 송수신하여 차축 개수를 검출하는 차축 카운트 레이저 센서(120)와, 차량의 후면 영상을 촬영하기위한 CCD 카메라(130)과, 상기 차량 검지 레이저 센서(110)에서 차량 진입을 검출하면 차량 후면 영상을 촬영하도록 상기 CCD 카메라(130)를 동작시키고 그 차량 후면 영상을 분석하여 차량의 윤거 및 윤폭을 산출한 후 상기 차축 카운트 레이저 센서(120)에서 검출한 차축 개수를 참조하여 차종을 판단하는 차종 판단 프로세서(140)로 구성한다.
상기 차종 판단 프로세서(140)는 차량 후면 영상을 저장하기 위한 메모리 장치(143)와, 차량 검지 레이저 센서(110)가 차량 진입을 검출하면 CCD 카메라(130)를 동작시키고 그 CCD 카메라(130)에서 촬영한 영상을 상기 메모리 장치(143)에 저장시키는 영상 획득 장치(142)와, 상기 메모리 장치(143)에 저장된 영상을 분석하여 차량의 윤거 및 윤폭을 산출하고 통신 포트(144)를 통해 차축 카운트 레이저 센서(120)에서 입력된 차축 개수와 상기에서 산출한 윤거 및 윤폭을 차종 분류표와 비교하여 차종을 판단하는 중앙 처리 장치(141)로 구성한다.
상기 차종 판단 프로세서(140)는 도3의 상세 블록도와 같이 구성한다.
상기 영상 획득 장치(142)는 차량 검지 레이저 센서(110)에서 차량 진입을 검출하면 CCD 카메라(130) 및 조명(STB)를 동작시키는 트리거 보드(311)와, 상기 CCD 카메라(130)에서 촬영한 영상을 메모리 장치(143)에 저장시키는 프레임 그래버(Frame Grabber)(312)로 구성된다.
상기 중앙 처리 장치(141)는 메모리 장치(143)에 저장된 영상으로부터 차량의 윤곽선을 검출하는 차량 윤곽선 검출부(321)와, 이 차량 윤곽선 검출부(321)에서의 윤곽선 영상을 임계치와 비교하여 이진화 처리하는 영상 이진화부(322)와, 이 영상 이진화부(322)에서의 이진화 데이터를 분석하여 타이어 영역을 검출하는 타이어 영역 추출부(323)와, 이 타이어 영역 검출부(323)에서 검출한 타이어 영역을 분석하여 양측 타이어의 내/외측 간의 거리(윤거)를 산출함과 아울러 양측 타이어 폭(윤폭)을 산출하는 윤거 윤폭 결정부(324)와, 차축 검지 레이저 센서(120)에서 검출한 차축 개수 데이터를 수신하는 통신부(325)와, 상기 윤거 윤폭 결정부(324)에서 산출한 윤거 및 윤폭과 상기 통신부(325)에서 수신한 차축 개수를 차종 구분표 저장부(330)에 저장되어 있는 차종 구분표와 비교하여 차종을 판단하는 차종 분류 결정부(324)로 구성한다.
이와같이 구성한 본 발명의 일실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
차종 판단 프로세서(140)는 차량 검지 레이저 센서(110)에서 차량 진입을 검출함과 동시에 차축 카운트 레이저 센서(120)를 동작시킨다.
상기 차축 카운트 레이저 센서(120)는 차량 검지 레이저 센서(110)의 검지 영역으로 차량이 진입할 때부터 진출할 때까지 통과된 차량의 차축 개수를 계측한다.
상기 차축 카운트 레이저 센서(120)는 도2의 예시도에 도시한 바와 같이, Y축을 따라 일정한 간격으로 레이저 빔을 발생시켜 그 발생된 레이저 빔이 차량에서 반사되어 수신될 때까지의 시간을 계측하고 그 계측된 시간으로부터 차량까지의 거리를 측정한다.
만일, 차축 카운트 레이저 센서(120)로부터 레이저 빔이 발생된 후 정해진 시간 내에 상기 차축 카운트 레이저 센서(120)에 물체에서 반사된 레이저 빔이 수신되지 않는 경우 차종 판단 프로세서(140)는 도로 상에 차량이 존재하지 않는다고 판단하고 이 경우 거리를 최대 측정 거리()로 설정한다.
즉 차종 판단 프로세서(140)는 물체에서 반사되어 수신되는 레이저 신호의 특성이 도2의 예시도와 같이 각각의 상황에 따라 서로 다름을 이용하여 도로, 차축, 차량 본체 등으로 구분한다.
또한, 차량 검지 레이저 센서(110)가 차량이 검지 영역에서 진출함을 검출하면 차종 판단 프로세서(140)는 영상 획득 장치(142)가 CCD 카메라(130) 및 조명(STB)을 작동시켜 차량의 후면 영상을 촬영시키고 그 촬영된 차량의 후면 영상을 메모리 장치(143)에 저장시킨다. 즉, 상기 영상 획득 장치(142)는 차량 검지 레이저 센서(110)가 차량이 검지 영역에서 진출함을 검출하면 트리거 보드(311)가 CCD 카메라(130) 및 조명(STB)를 동작시키고 프레임 그래버(312)가 상기 CCD 카메라(130)에서 촬영한 영상을 메모리 장치(143)에 저장시킨다.
상기 CCD 카메라(130)가 촬영한 차량의 후면 영상은 도4의 예시도와 같다.
이에 따라, 중앙 처리 장치(141)는 메모리 장치(143)에 저장된 영상을 분석하여 차량의 윤거 및 윤폭을 산출하고 통신 포트(144)를 통해 차축 카운트 레이저 센서(120)에서 입력된 차축 개수와 상기에서 산출한 윤거 및 윤폭을 차종 분류표와 비교하여 차종을 판단하게 된다.
이러한 동작을 수행하는 중앙 처리 장치(141)를 구성하는 차량 윤곽선 검출부(321), 영상 이진화부(322), 타이어 영역 추출부(323), 윤거 윤폭 결정부(324), 통신부(325) 및 차종 분류 결정부(326)의 상세 동작을 설명하면 다음과 같다.
상기 차량 윤곽선 검출부(321)는 메모리 장치(143)에 저장된 차량의 후면 영상으로부터 차량의 윤곽선을 추출한다. 즉, 차량 윤곽선 검출부(321)는 차량의 후면 영상을 모서리 강조 커널과 회선 연산에 의해 차량 윤곽선을 찾는다.
이때, 모서리 강조는 영상 특징 추출의 예비 단계로 사용되며 모서리 강조 커널로는 [수학식 1]과 같은 sobel 커널을 사용한다.
,
그리고, 회선으부터 찾은 모서리의 크기는 [수학식 2]와 같은 연산으로 계산한다.
또한, 방향은 [수학식 3]과 같은 연산에 의해 계산한다.
상기 영상 이진화부(322)는 윤곽선 영상을 임계치와 비교하여 이진화한다.
상기 임계치는 무매개 변수의 하나로서, 비교적 고속이고 계산이 정확하다고 알려진 Otsu의 알고리즘을 예로 들수 있다.
이차원 영상에서 좌표(x,y)에서의 화소값을 f(x,y)로 표현하고 이치화를 위한 임계값을 T라 하면 f(x,y)의 이진화된 결과값 g(x,y)는 [수학식 4]와 같은 연산에 의해 구할 수 있다.
상기와 같은 과정으로 이진화된 영상은 도5의 예시도와 같다.
상기 타이어 영역 추출부(323)는 이진화된 차량의 윤곽 영상으로부터 타이어의 모양과 특징으로 기반으로 좌우 타이어 영역을 분리해 낸다.
즉, 차량의 바퀴는 차량에서 가장 하단에 위치하고 있으므로 전체 영상의 하단 영역에서 반타원 모양의 타이어를 찾는다.
이 경우, 반타원 모양의 타이어를 찾기 위해서는 반타원의 기하학적 특징을 이용하거나 또는 형판을 이용하는 형판 정합 알고리즘을 사용한다.
상기 윤거 윤폭 결정부(324)는 상기에서 분리된 타이어 영역을 참조하여 윤거 및 윤폭을 결정한다.
이때, 윤거는 좌측 타이어의 외측에서 우측 타이어의 내측까지의 윤거1, 좌측 타이어의 내측에서 우측 타이어의 외측까지의 윤거2를 산출하고 윤폭은 좌우측 타이어 각각의 윤폭1, 윤폭2를 산출한다.
상기 차종 분류 결정부(326)는 통신부(325)를 이용하여 차축 카운트 레이저 센서(120)로부터 수신한 통과 차량의 차축 개수와 윤거 윤폭 결정부(324)에서 산출한 윤거, 윤폭을 차종 구분표 저장부(330)에 저장되어 있는 도7의 표와 차종 구분표와 비교하여 해당 차종을 판별한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서 도1의 차량 검지 레이저 센서(110)를 차량 검지 광센서로 대치하고 차량 진입시 차량의 전면 영상을 촬영하여 윤거 및 윤폭을 측정하도록 구성할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예를 위한 차종 판별 시스템은 도6의 구성도에 도시된 바와 같이, 차량 검지 광센서(610), 차축 카운트 레이저 센서(620), 차량의 전면 영상을 촬영하기 위한 CCD 카메라(630) 및 차종 판별 프로세서(640)로 구성한다.
상기 차량 검지 광센서(610)는 도로 양옆에 설치된다.
상기 차종 판별 프로세서(640)는 중앙 처리 장치(641), 영상 획득 장치(642) 및 메모리 장치(643)로 구비하여 일실시예와 동일하게 구성한다.
이러한, 본 발명의 실시예에서는 차량 검지 광센서(610)가 차량 진입을 검출하면 영상 획득 장치(642)가 CCD 카메라(630)를 작동시켜 차량의 전면 영상을 촬영한 후 메모리 장치(643)에 저장시키게 된다.
이에 따라, 중앙 처리 장치(641)가 일실시예에서와 동일한 과정으로 차량의 윤거 및 윤폭을 산출한 후 차축 카운트 레이저 센서(620)에서 측정한 통과 차량의 차축 개수를 도7의 차종 분류표와 비교하여 차종을 판단하게 된다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 광센싱 방식으로 통과 차량의 차축 개수를 검출함과 아울러 차량의 전면 또는 후면 영상을 촬영하여 윤거 및 윤폭을 산출함으로써 고속 주행 차량의 차종 판단이 가능함은 물론 종래 기술과 같이 센서를 매설할 필요가 없이 도로 훼손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 비접촉 방식의 장치를 사용하여 차종을 판단하기 때문에 유지 보수가 간편함은 물론 사용 기한을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 차량 진입 또는 진출을 감지하는 차량 검지 수단과,
    차량의 차축 개수을 검출하는 차축 카운트 수단과,
    차량의 진입 또는 진출이 감지된 시점에서 차량의 전면 또는 후면 영상을 촬영하는 영상 촬영 수단과,
    상기 획득된 차량 영상을 분석하여 차량의 윤거 및 윤폭을 산출하고 상기에서 검출한 차축 개수와 상기에서 산출한 차량의 윤거 및 윤폭을 참조하여 차종을 분류하는 차종 판단 수단을 구비하여 구성함을 특징으로 하는 차종 판단 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 차량 검지 수단은 광 센싱 방식으로 구성함을 특징으로 하는 차종 판단 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 차축 카운트 수단은 광 센싱 방식으로 구성함을 특징으로 하는 차종 판단 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 차량의 진입 또는 진출이 검출된 시점에서 영상 촬영 수단을 구동시키기 위한 영상 획득 구동 수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 차종 판단 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 차종 판단 수단은
    촬영 영상으로부터 차량의 윤곽선을 검출하는 차량 윤곽선 검출부와,
    상기 윤곽선 영상을 임계치와 비교하여 이진화 처리하는 영상 이진화부와,
    상기 이진화 데이터를 분석하여 타이어 영역을 검출하는 타이어 영역 추출부와,
    상기에서 검출한 타이어 영역을 분석하여 양측 타이어의 내/외측 간의 거리(윤거)를 산출함과 아울러 양측 타이어 폭(윤폭)을 산출하는 윤거 윤폭 결정부와,
    상기 윤거 및 윤폭과 차축 카운트 센서에서 검출한 차축 개수를 차종구분 정보와 비교하여 차종을 판단하는 차종 분류 결정부를 구비하여 구성함을 특징으로 하는 차종 판단 시스템.
  6. 광 센싱 방식으로 통과 차량의 차축 개수를 카운트하는 제1 단계와,
    통과 차량의 전면 또는 후면 영상을 획득하는 제2 단계와,
    상기 획득한 영상을 분석하여 타이어의 윤거, 윤폭을 산출하는 제3 단계와,
    상기에서 획득한 차축 개수, 윤거 및 윤폭을 차종 분류표와 비교하여 차종을 판단하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차종 판단 방법.
  7. 제6항에 있어서, 윤거 및 윤폭을 산출하는 제3 단계는
    차량 영상으로부터 윤곽선 영상을 검출하여 이진화하는 과정과,
    상기 이진화 영상에서 타이어 영역을 검출하여 윤거 및 윤폭을 산출하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 차종 판단 방법.
KR10-2002-0018700A 2002-04-04 2002-04-04 차종 판단 시스템 및 그 방법 KR100459475B1 (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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