KR102287958B1 - 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템은 주행 중인 차량으로 복수의 레이저 빔을 송출하고, 차량의 표면으로부터 복수의 레이저 빔이 반사되는 복수의 지점에 대한 복수의 포인트 데이터를 획득하여 차량의 창유리의 투과율을 예측하며, 예측된 창유리의 투과율을 토대로 투과율 기준을 벗어나는 차량을 판별한다.
Description
본 발명은 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로 주행 중인 차량의 창유리의 가시광선 투과율을 원격으로 검사하고 분석하여 정밀점검이 필요한 차량들에 대하여 온라인 교통안전진단 서비스를 제공할 수 있는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차량 창유리의 틴팅(Tinting) 또는 썬팅은 햇빛으로부터 피부를 보호하고, 차량 내부의 냉방 효과를 높여주며, 사고 시 깨진 유리가 흩날리는 것을 방지하는데 도움을 주는 장점이 있다. 그러나 짙은 틴팅에 의한 가시광선의 과도한 차단은 교통사고 유발과 범죄 이용의 우려가 있다.
창유리의 틴팅에 의한 교통사고의 유발 요인으로는 첫째, 운전자의 사물식별 능력을 저하시키고, 둘째 뒤따르는 차량의 전방시야를 차단한다. 특히, 주간에는 시야 확보가 가능한 틴팅의 경우에도 야간에는 옆으로 지나가는 사물의 인지는 물론 사이드미러와 후면 창유리를 통한 후방 시야 확보에도 어려움이 있어 위험에 노출된 상태로 운전을 하게 된다.
이에 세계 대부분의 국가에서는 차량의 무분별한 틴팅에 대하여 법적인 규제를 두고 있다. 예로, 대한민국 도로교통법에서는 차량의 앞면 창유리와 운전석 좌우 옆면 창유리의 가시광선 투과율이 기준보다 낮아 교통안전 등에 지장을 줄 수 있는 차량을 운전하지 아니할 것을 명시하고 있다. 이에 따라 세부 시행령에서는 앞면 창유리는 70 퍼센트 미만, 운전석 좌우 옆면 창유리는 40 퍼센트 미만의 가시광선 투과율에 대한 기준을 두고 있다.
이러한 창유리 틴팅의 기준 적합성 여부를 판별하기 위하여 전체 가시광선 스펙트럼 또는 550nm 파장에서 투과율 및 반사율 특성을 검사할 수 있는 휴대용 장비가 사용되고 있다.
현재 제품화 되어 있는 가시광선 투과율 및 반사율 측정기는 차량의 창유리에 직접 접촉되는 방식을 사용하고 있다. 이러한 접촉식 제품들로 도로상에 주행 중인 차량의 틴팅 투과율 특성을 측정하는 것은 많은 시간과 비용이 소요될 뿐만 아니라 운전자에게도 큰 불편을 초래한다.
따라서 지능형 교통 시스템과 같은 차세대 교통체계를 구현하는 데 있어 필요한 도로상의 차량 특성을 감지할 수 있는 시스템의 하나로, 도로교통법의 차량 창유리의 가시광선 투과율 규제를 벗어나거나 벗어날 가능성이 높은 차량들을 원격으로 검사, 분석 및 저장하고, 정밀점검이 필요한 차량들에 대하여 온라인 교통안전진단 서비스를 제공할 수 있는 기술적인 수단이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 주행 중인 차량의 창유리의 가시광선 투과율을 원격으로 검사하고, 가시광선 투과율 기준을 벗어난 차량에 대하여 온라인 교통안전진단 서비스를 제공할 수 있는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 주행 중인 차량의 창유리의 가시광선 투과율을 원격으로 검사하는 시스템이 제공된다. 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템은 복수의 레이저 스캐너, 그리고 신호처리 제어부를 포함한다. 복수의 레이저 스캐너는 각각 레이저 빔을 송출하고, 상기 차량의 표면으로부터 상기 레이저 빔이 반사되는 복수의 지점에 대한 복수의 포인트 데이터를 획득한다. 그리고 신호처리 제어부는 상기 복수의 포인트 데이터를 기반으로 상기 차량의 창유리의 반사율을 측정하고, 측정한 창유리의 반사율을 토대로 상기 창유리의 투과율을 예측한다.
상기 신호처리 제어부는 상기 창유리의 투과율을 토대로 투과율 기준을 벗어나는 차량을 판별할 수 있다.
상기 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템은 상기 차량의 식별 정보를 인식하는 차량 인식부를 더 포함하고, 상기 신호처리 제어부는 상기 차량의 식별 정보에 대응하여 상기 창유리의 반사율과 상기 투과율을 저장할 수 있다.
상기 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템은 상기 차량의 식별 정보에 대응하여 저장된 상기 창유리의 반사율과 상기 투과율을 토대로 온라인 서비스를 제공하는 온라인 정보 서비스부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 레이저 스캐너는 도로 상에 설치된 시설물들에 각각 설치될 수 있다.
상기 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템은 환경 정보를 감지하는 환경 센서부를 더 포함하고, 상기 신호처리 제어부는 상기 환경 정보를 토대로 대기 중의 레이저 광의 흡수 및 산란에 따른 손실 계수를 계산하고, 상기 손실 계수를 토대로 상기 창유리의 반사율을 보정할 수 있다.
상기 환경 센서부는 온도, 습도, 비, 기압 및 미세먼지 중 적어도 하나를 감지하는 적어도 하나의 감지 센서를 포함할 수 있다.
상기 신호처리 제어부는 상기 환경 정보를 토대로 상기 시스템을 수면 상태와 비수면 상태로 운용할 수 있다.
상기 복수의 레이저 스캐너는 상기 차량의 전면 유리창에 대한 포인트 데이터를 획득하는 전방 레이저 스캐너, 상기 차량의 후면 유리창에 대한 포인트 데이터를 획득하는 후방 레이저 스캐너, 상기 차량의 좌측면 유리창에 대한 포인트 데이터를 획득하는 적어도 하나의 좌측 레이저 스캐너, 그리고 상기 차량의 우측면 유리창에 대한 포인트 데이터를 획득하는 적어도 하나의 우측 레이저 스캐너를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 좌측 레이저 스캐너는 서로 다른 높이에 설치되고, 상기 적어도 하나의 우측 레이저 스캐너는 서로 다른 높이에 설치될 수 있다.
상기 복수의 레이저 스캐너는 적색, 녹색 및 청색 파장 영역을 사용할 수 있다.
상기 신호처리 제어부는 상기 창유리의 반사율과 상기 창유리의 가시광선 손실률 정보를 토대로 기 설정된 상기 창유리의 손실 계수를 토대로 상기 창유리의 투과율을 결정할 수 있다.
상기 신호처리 제어부는 상기 복수의 포인트 데이터 중에서 레이저 빔의 신호세기가 최대인 지점의 포인트 데이터를 이용하여 상기 창유리의 반사율을 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템에서 주행 중인 차량의 창유리의 가시광선 투과율을 검사하는 방법이 제공된다. 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 방법은 복수의 레이저 빔을 송출하는 단계, 상기 차량의 표면으로부터 상기 복수의 레이저 빔이 반사되는 복수의 지점에 대한 복수의 포인트 데이터를 획득하는 단계, 상기 복수의 포인트 데이터를 기반으로 상기 창유리의 투과율을 예측하는 단계, 그리고 상기 창유리의 투과율을 토대로 투과율 기준을 벗어나는 차량을 판별하는 단계를 포함한다.
상기 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 방법은 상기 차량의 식별 정보를 인식하는 단계, 상기 차량의 식별 정보에 대응하여 상기 차량으로부터 측정된 상기 창유리의 반사율과 투과율을 저장하는 단계, 그리고 상기 차량의 식별 정보에 대응하여 저장된 상기 창유리의 반사율과 상기 투과율을 토대로 온라인 서비스를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 투과율을 예측하는 단계는 상기 복수의 포인트 데이터 중에서 레이저 빔의 신호세기가 최대인 지점의 포인트 데이터를 이용하여 상기 창유리의 반사율을 측정하는 단계, 그리고 상기 차량의 창유리의 반사율을 토대로 상기 투과율을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 방법은 환경 정보를 토대로 대기 상태를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 투과율을 예측하는 단계는 상기 대기 상태를 토대로 레이저 광의 흡수 및 산란에 따른 손실 계수를 계산하는 단계, 그리고 상기 손실 계수를 이용하여 상기 측정된 반사율을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 방법은 환경 정보를 토대로 대기 상태를 판단하는 단계, 그리고 상기 대기 상태를 토대로 상기 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템을 수면 상태와 비수면 상태로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 송출하는 단계는 전방 레이저 스캐너에서 상기 차량의 전면 유리창으로 복수의 레이저 빔을 송출하는 단계, 후방 레이저 스캐너에서 상기 차량의 후면 유리창으로 복수의 레이저 빔을 송출하는 단계, 좌측 레이저 스캐너에서 상기 차량의 좌측 유리창으로 복수의 레이저 빔을 송출하는 단계, 그리고 우측 레이저 스캐너에서 상기 차량의 우측 유리창으로 복수의 레이저 빔을 송출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템을 고속도로 요금소 또는 도로의 특정 지점에 설치된 시설물에 설치함으로써, 지능형 교통 시스템과 같은 차세대 교통체계를 구현하는 데 있어 효과적일 수 있다. 특히, 도로교통법의 차량 창유리의 가시광선 투과율 규제를 위반하거나 또는 위반할 가능성이 높은 차량들을 원격으로 검사, 분석 및 저장할 수 있고, 온라인 정보 서비스의 지원이 가능함으로써, 위법성이 높은 차량들만을 선별하여 단속 및 개선조치 서비스를 제공할 수 있다. 결과적으로 도로교통법 기준으로 정하고 있는 자동차 창유리 가시광선 투과율에 대한 보다 안전하고 효과적인 법 규제의 이행이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 센서부가 도로상의 시설물에 설치된 일 예를 차량의 측면에서 바라본 배치도이다.
도 3은 도 1에 도시된 센서부가 도로상의 시설물에 설치된 일 예를 도로 상에 주행하는 차량의 위에서 바라본 배치도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 좌측면 센서부와 우측면 센서부의 레이저 스캐너들의 설치 예를 주행하는 차량의 앞에서 바라본 배치도이다.
도 5는 전면 창유리의 주행 방향 이동에 따른 전방 레이저 스캐너의 레이저 빔의 최대 반사 특성을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 레이저 스캐너의 스캐닝 수직 각도 범위와 측정 높이 및 측정 거리의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 전면 창유리의 기울기 각도에 대한 수평 방향의 측정 거리의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 좌측 레이저 스캐너의 창유리 기울기에 대한 송수신 레이저 빔들 사이의 상관 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 좌측 레이저 스캐너의 송신부와 수신부의 중심 간격이 0.15m일 때 창유리의 기울기 각도와 수직 거리의 상호 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 10은 도 1에 도시된 측정 제어부에서 차량번호에 따라 창유리 투과율을 예측하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 창유리의 손실 계수에 대한 반사율과 투과율의 관계를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 센서부가 도로상의 시설물에 설치된 일 예를 차량의 측면에서 바라본 배치도이다.
도 3은 도 1에 도시된 센서부가 도로상의 시설물에 설치된 일 예를 도로 상에 주행하는 차량의 위에서 바라본 배치도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 좌측면 센서부와 우측면 센서부의 레이저 스캐너들의 설치 예를 주행하는 차량의 앞에서 바라본 배치도이다.
도 5는 전면 창유리의 주행 방향 이동에 따른 전방 레이저 스캐너의 레이저 빔의 최대 반사 특성을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 레이저 스캐너의 스캐닝 수직 각도 범위와 측정 높이 및 측정 거리의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 전면 창유리의 기울기 각도에 대한 수평 방향의 측정 거리의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 좌측 레이저 스캐너의 창유리 기울기에 대한 송수신 레이저 빔들 사이의 상관 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 좌측 레이저 스캐너의 송신부와 수신부의 중심 간격이 0.15m일 때 창유리의 기울기 각도와 수직 거리의 상호 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 10은 도 1에 도시된 측정 제어부에서 차량번호에 따라 창유리 투과율을 예측하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 창유리의 손실 계수에 대한 반사율과 투과율의 관계를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템(1000)는 센서부(100), 신호처리 제어부(200) 및 온라인 정보 서비스부(300)를 포함한다.
센서부(100)는 상단 센서부(110), 좌측면 센서부(120), 우측면 센서부(130) 및 환경 센서부(140)를 포함한다. 센서부(100)는 예를 들면, 고속도로 요금소 또는 도로의 특정 지점에 설치되어 있는 시설물에 설치될 수 있다.
상단 센서부(110)는 차량의 영상취득을 위한 카메라 센서(112), 차량의 전면 창유리를 검사하기 위한 전방 레이저 스캐너(114), 차량의 후면 창유리를 검사하기 위한 후방 레이저 스캐너(116)를 포함한다.
카메라 센서(112)는 차량의 2차원 영상과 색상 정보를 높은 해상도로 검출할 수 있다. 카메라 센서(112)는 양안식 카메라를 포함할 수 있다. 양안식 카메라의 경우 비교적 가까운 사물에 대한 위치 정보를 추가하여 3차원 영상의 구성이 가능하다.
좌측면 센서부(120)는 차량의 좌측면 창유리를 검사하기 위한 복수의 좌측 레이저 스캐너(122)를 포함한다. 복수의 좌측 레이저 스캐너(122)는 지면으로부터 서로 다른 높이에 설치될 수 있다.
우측면 센서부(130)는 차량의 우측면 창유리를 검사하기 위한 복수의 우측 레이저 스캐너(132)를 포함한다. 복수의 우측 레이저 스캐너(132)는 지면으로부터 서로 다른 높이에 설치될 수 있다.
보통의 사람 눈은 400에서 700nm의 가시광선 영역의 빛을 감지한다. 또한 사람의 눈에 가장 잘 보이는 파장은 555nm로 녹색에 가까운 파장 영역이다. 따라서, 전방 레이저 스캐너(114), 후방 레이저 스캐너(116), 좌측 레이저 스캐너(122) 및 우측 레이저 스캐너(132)는 전체 가시광선 파장영역보다는 시감도가 높은 555nm 부근의 단일 파장이나, RGB(red, green, blue) 영역에서 단수 또는 복수로 구성된 파장의 레이저 펄스 빔(이하 "레이저 빔"이라 함)을 송출하고, 차량에 의해 반사되어 수신되는 레이저 빔을 검출한다.
이러한 전방 레이저 스캐너(114), 후방 레이저 스캐너(116), 좌측 레이저 스캐너(122) 및 우측 레이저 스캐너(132)는 레이저 빔을 송출하고, 차량의 표면으로부터 반사되는, 차량의 표면에 대한 포인트 데이터를 획득한다. 전방 레이저 스캐너(114), 후방 레이저 스캐너(116), 좌측 레이저 스캐너(122) 및 우측 레이저 스캐너(132)는 예를 들면, 3차원 레이저 스캐너일 수 있다.
환경 센서부(140)는 날씨 및 대기 상태를 모니터링하기 위한 복수의 감지센서(142)를 포함한다. 예를 들어, 복수의 감지센서(142)는 온도 센서, 습도 센서, 우적 센서, 기압 센서, 미세먼지 센서 등을 포함할 수 있다.
신호처리제어부(200)는 차량 인식부(210), 전면 창유리 신호 처리부(220), 후면 창유리 신호 처리부(230), 좌측 창유리 신호 처리부(240), 우측 창유리 신호 처리부(250), 감지 센서 신호 처리부(260), 측정 제어부(270) 및 시스템 제어부(280)를 포함한다.
차량 인식부(210)는 기본적으로 카메라 센서(112)의 영상 정보를 기반으로 차량의 식별 정보인 차량 번호를 인식한다. 또한 부가적으로 카메라 센서(112)의 영상 정보, 전방 레이저 스캐너(114) 및 후방 레이저 스캐너(116)의 감지 신호를 토대로 인식된 차량의 시간에 따른 위치 추적과 차종(소형/중형/대형, 세단/벤/버스/트럭 등)을 구분한다.
전면 창유리 신호 처리부(220)는 전방 레이저 스캐너(114)로부터 송출되는 레이저 빔에 대한 포인트 데이터를 기반으로 접근 중인 차량의 전면 창유리를 인식하고, 전면 창유리로부터 반사되는 레이저 빔의 왕복 시간을 토대로 거리 정보를 산출하며, 반사되는 레이저 빔의 신호 세기 분포와 거리 정보를 시간 별로 추적 및 해석하여 전면 창유리의 반사율을 측정한다. 이러한 전면 창유리 신호 처리부(220)의 기능은 전방 레이저 스캐너(114)에서 구현할 수도 있다.
후면 창유리 신호 처리부(230)는 후방 레이저 스캐너(116)로부터 송출되는 레이저 빔에 대한 포인터 데이터를 기반으로 멀어지는 차량의 후면 창유리를 인식하고, 후면 창유리로부터 반사되는 레이저 빔의 왕복 시간을 토대로 거리 정보를 산출하며, 반사되는 레이저 빔의 신호 세기 분포와 거리 정보를 시간 별로 추적 및 해석하여 후면 창유리의 반사율을 측정한다. 이러한 후면 창유리 신호 처리부(230)의 기능은 후방 레이저 스캐너(116)에서 구현할 수도 있다.
좌측 창유리 신호 처리부(240)는 복수의 좌측 레이저 스캐너(122)로부터 획득된 포인터 데이터들을 기반으로 지나가는 차량의 좌측면 창유리를 높이에 따라 구분하여 인식하고, 좌측면 창유리로부터 반사되는 레이저 빔의 왕복 시간을 토대로 거리 정보를 산출하며, 반사되는 레이저 빔의 신호 세기 분포와 거리 정보를 시간 별로 추적 및 해석하여 좌측면 창유리의 반사율을 측정한다. 이러한 좌측 창유리 신호 처리부(240)의 기능은 좌측 레이저 스캐너(122)에서 구현할 수도 있다.
우측 창유리 신호 처리부(250)는 복수의 우측 레이저 스캐너(132)로부터의 포인터 데이터들을 기반으로 지나가는 차량의 우측면 창유리를 높이에 따라 구분하여 인식하고, 우측면 창유리로부터 반사되는 레이저 빔의 왕복 시간을 토대로 거리 정보를 산출하며, 반사되는 레이저 빔의 신호 세기 분포와 거리 정보를 시간 별로 추적 및 해석하여 우측면 창유리의 반사율을 측정한다. 이러한 우측 창유리 신호 처리부(250)의 기능은 우측 레이저 스캐너(132)에서 구현할 수도 있다.
감지 센서 신호 처리부(260)는 환경 센서부(140)의 복수의 감지센서(142)로부터의 감지 정보를 기반으로 시간에 따른 기상(대기) 상태를 판단한다.
측정 제어부(270)는 신호처리제어부(200)에 의해 개별 차량 별로 감지되는 전면 창유리, 후면 창유리, 좌측면 창유리 및 우측면 창유리의 반사율 측정 결과를 기반으로 전면 창유리, 후면 창유리, 좌측면 창유리 및 우측면 창유리의 투과율을 예측하고, 예측 결과를 토대로 도로 교통법 투과율 기준을 벗어하는 위반 차량을 판별한다. 측정 제어부(270)는 위반 차량의 투과율 정보를 저장한다.
측정 제어부(270)는 전면 창유리, 후면 창유리, 좌측면 창유리 및 우측면 창유리의 투과율을 예측하는데 있어, 감지 센서 신호 처리부(260)로부터 감지된 대기 상태를 기반으로 대기 중의 레이저 광의 흡수 및 산란에 따른 손실 특성을 계산하고, 신호처리제어부(200)에 의해 측정된 반사율에 예측된 손실 특성을 반영하여 반사율을 보정하고, 보정한 반사율을 기반으로 투과율을 예측할 수 있다.
시스템 제어부(280)는 감지 센서 신호 처리부(260)로부터 감지된 대기 상태를 기반으로 시스템(1000)을 수면 또는 비수면 상태로 제어한다. 비수면 상태는 시스템(1000)의 정상 동작 상태를 나타낸다. 수면 상태는 시스템(1000)의 동작이 불가능하거나 일정 오차 이내로 측정이 불가능할 것으로 판단되는 기상 상태에서 센서부(100)의 모든 센서들을 보호할 수 있는 개폐 장치들을 동작시키고, 기상 상태를 감지하는 환경 센서부(140) 및 감지 센서 신호 처리부(260) 이외의 모든 센서부(110~130), 차량 인식부(210) 및 신호 처리부(220~250)의 전원이 차단된 상태를 나타낸다.
온라인 정보 서비스부(300)는 신호처리제어부(200)에서 획득 되는 차량번호에 따른 각 창유리의 투과율 및 위반 차량의 데이터를 온라인 서버(도시하지 않음)에 저장하고, 저장된 정보를 토대로 온라인 서비스를 제공한다.
창유리 틴팅 단속반은 온라인 정보 서비스부(300)에 의해 저장된 정보를 토대로 차량 창유리 투과율 점검용 원격 측정 위치로부터 일정거리 내에서 위법 차량만을 선별할 수 있고, 선별된 위법 차량에 대하여 휴대용 측정기를 활용하여 정밀 검사를 실시함으로써, 단속에 의한 교통 흐름의 방해와 단속에 소요되는 인력과 시간을 최소화하는 것이 가능하다. 또한 단속반은 정밀검사 결과 위법 차량에는 과태료를 부과하고, 위법 차량 운전자는 온라인 상에서 측정 검사 및 정밀 검사 결과 확인, 과태료 납부 및 개선 조치 후 재검사 절차에 대하여 일괄적으로 안내를 받는 것이 가능하다.
도 2는 도 1에 도시된 센서부가 도로상의 시설물에 설치된 일 예를 차량의 측면에서 바라본 배치도로서, 신호처리 제어부(200) 및 온라인 정보 서비스부(300)의 도시는 생략하였다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상단 센서부(110)의 카메라(112), 전방 레이저 스캐너(114) 및 후방 레이저 스캐너(116)는 도로상의 시설물(210)의 상단부에 설치되며, 지면(200)으로부터 각각 다른 수직 높이로 설치되거나, 지면(200)으로부터 서로 다른 수평 위치에 동일한 수직 높이로 설치될 수 있다.
전방 레이저 스캐너(114)는 수평면(201)에 대하여 좌-하 방향으로 최소각(θ1) 및 최대각(θ2) 사이를 포인트 스캐닝하여 각 반사 지점에서의 포인트 데이터를 획득한다.
버스 차량(260)과 같이 전면 창유리의 면(261)이 수직 방향에 대하여 비교적 작은 각도(α1)를 가지는 경우, 전방 레이저 스캐너(114)의 레이저 빔의 진행 방향과 전면 창유리의 면(261)은 상대적으로 먼 거리에서 수직을 이루게 되어 전방 레이저 스캐너(114)로 반사되는 레이저 빔의 신호 세기가 최대가 된다.
승용차(270)와 같이 전면 창유리의 면(271)이 수직 방향에 대하여 비교적 큰 각도(α2)를 가지는 경우, 전방 레이저 스캐너(114)의 레이저 빔의 진행 방향과 전면 창유리의 면(271)은 상대적으로 가까운 거리에서 수직을 이루게 되어 전방 레이저 스캐너(114)로 반사되는 레이저 빔의 신호 세기가 최대가 된다.
따라서 전방 레이저 스캐너(114)에서 획득된 포인트 데이터 중에서 신호 세기가 최대인 포인트 데이터로부터 전면 창유리 신호 처리부(220)에 의해 전면 창유리의 반사율과 그 지점에서의 거리를 측정된다.
마찬가지로, 후방 레이저 스캐너(116)는 멀어지는 차량(280)의 후면 창유리의 면(281)에 대하여 반사되는 레이저 빔에 대한 포인트 데이터를 획득하며, 획득된 포인트 데이터 중에서 신호 세기가 최대인 포인트 데이터로부터 후면 창유리 신호 처리부(230)에 의해 후면 창유리의 반사율과 그 지점에서의 거리가 측정된다.
도 1에서 좌측면 센서부(120)의 복수의 좌측 레이저 스캐너(122)는 도 2에서 주행 차로의 좌측에 위치하는 시설물들에 각각 설치되며, 도 1에서 우측면 센서부(130)의 복수의 우측 레이저 스캐너(132)는 도 2에서 주행 차로의 우측에 위치하는 시설물들에 각각 설치된다. 도 2에서는 3개의 레이저 스캐너(122)와 3개의 레이저 스캐너(122)를 도시하였다. 이때 다양한 차종의 차량들이 스캐닝 영역을 지나갈 때 그 창유리 높이에 맞추어 측정이 가능하도록 레이저 스캐너(122, 132)의 수량과 간격 및 각도를 결정될 수 있다.
좌측 레이저 스캐너(122)와 우측 레이저 스캐너(132) 또한 전방 레이저 스캐너(114)와 동일한 방법으로 포인트 데이터를 획득한다.
복수의 좌측 레이저 스캐너(122)는 지면(200)에 대하여 각각 다른 높이에 설치된다. 특히, 전방 레이저 스캐너(114)로부터 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 가면서 좌측 레이저 스캐너(122)의 높이가 높아지도록 복수의 좌측 레이저 스캐너(122)가 설치될 수 있다. 이렇게 하면, 동일 차량에 대하여 전면 창유리와 측면 창유리의 측정 시간 간격을 보다 가깝게 하여 측정 데이터들 상호간의 시간동기화를 하는데 보다 용이할 수 있다.
복수의 우측 레이저 스캐너(132) 또한 복수의 좌측 레이저 스캐너(122)와 유사하게 설치될 수 있다. 즉 복수의 우측 레이저 스캐너(132)는 지면(200)에 대하여 각각 다른 높이에 설치된다. 특히, 전방 레이저 스캐너(114)로부터 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 가면서 우측 레이저 스캐너(132)의 높이가 높아지도록 복수의 우측 레이저 스캐너(132)가 설치될 수 있다.
상세한 예로, 앞에서 설명한 바와 같이 일반적으로 버스 차량(260)의 경우는 전면 창유리의 기울기가 작아 전방 레이저 스캐너(114)로부터 상대적으로 먼 거리에서 반사율의 정확한 측정이 가능하므로, 반사율 측정 거리 부근에 맞추어 높이가 높은 좌/우측 레이저 스캐너(122/132)의 위치가 결정될 수 있다.
반대로, 전면 창유리의 기울기가 큰 승용차(270)의 경우는 전방 레이저 스캐너(114)로부터 상대적으로 가까운 곳에서 반사율의 정확한 측정이 가능하므로, 높이가 낮은 좌/우측 레이저 스캐너(122/132)의 위치도 전방 레이저 스캐너(114)로부터 가까운 곳에 배치하는 것이 효과적일 수 있다.
아울러 동일한 파장의 레이저 스캐너를 사용할 경우에는 좌/우측 또는 상하간의 좌/우측 레이저 스캐너(122/132) 사이에 상호간섭이 발생할 수 있으므로, 복수의 좌/우측레이저 스캐너(122/132)는 도 2에서 보인 바와 같이 차로 변에 서로 어긋나게 설치할 수 있다.
만약 마주보는 좌측 레이저 스캐너(122)와 우측 레이저 스캐너(132)의 파장이 다르거나, 차선 폭보다 짧은 스캐닝 거리를 가지고 노이즈 필터링 기능을 가지는 좌/우측 레이저 스캐너(122/132)를 사용하는 경우, 복수의 좌/우측 레이저 스캐너(122/132)는 서로 마주보는 동일한 위치에 설치하고, 차량에 맞추어 높이만 다르게 설치할 수 있다.
환경 센서부(140)의 복수의 감지센서(142)는 집적되어 하나의 센서 모듈(250)로 제작될 수 있으며, 센서 모듈(250)은 시설물(210)에 설치될 수 있다. 이와 달리, 각각의 감지 센서(142)는 감지 기능에 맞추어 시스템(1000)을 위한 시설물들에 분산되어 설치될 수도 있다.
도 3은 도 1에 도시된 센서부가 도로상의 시설물에 설치된 일 예를 도로 상에 주행하는 차량의 위에서 바라본 배치도이다.
도 3을 참고하면, 차로의 주변(351, 352)에 철주를 세워 설치되는 시설물(310)의 상단에 카메라 센서(112)와 전방 레이저 스캐너(114), 후방 레이저 스캐너(116)가 설치될 수 있다. 도 3에서는 카메라 센서(112)와 전방 레이저 스캐너(114), 후방 레이저 스캐너(116)가 수평 위치가 서로 다르고 수직 위치는 동일하게 설치되어 있는 것으로 도시하였다.
그리고 차로의 주변(351, 352)에 각각 설치된 시설물에 좌/우측 레이저 스캐너(122/132)가 설치될 수 있다. 이때 도 2와 달리 차로의 주변(351, 352)에 하나의 좌/우측 레이저 스캐너(122/132)가 설치될 수 있다. 이와 같이 차로의 주변(351, 352)에 하나의 좌/우측 레이저 스캐너(122/132)를 설치하는 경우는 소형, 중형, 대형과 같이 특정 차종에 맞추어 전용 차로가 설정되어 있는 경우에 적합하며, 이때 좌/우측 레이저 스캐너(122/132)의 설치 위치는 해당 차종에 따라 결정될 수 있다.
카메라 센서(112)는 시설물(310)의 상단에서 전방 지면을 향하는 일정 각도를 갖도록 설치되며, 카메라 센서(112)에 의해 도로 상의 지면에 투사되는 영상 영역(326)은 위에서 보면 도 3에 도시한 바와 같은 형태를 가지게 된다. 따라서 도 3에서와 같이 차량(360)이 영상 영역(326) 내로 진입한다면 카메라 센서(112)는 차량(360)의 차량 번호판(361)을 포함하는 2차원 영상을 획득하게 된다.
전방 레이저 스캐너(114)는 도 2에서 설명한 바와 같이 수직 방향으로 일정 각도 범위를 포인트 스캐닝 하면서 수평축(300)에 대하여 좌우 방향으로도 일정 각도 범위(θ3)를 포인터 스캐닝한다. 따라서 도로 상의 지면에 조명되는 레이저 포인트들의 영역(328)은 위에서 보면 도 3에 도시한 바와 유사한 형태가 될 수 있다. 전방 레이저 스캐너(114)는 레이저 빔을 조사하고, 차량(360)에 의해 조사되는 레이저 빔을 수신하는데, 도 3과 같이 차량(360)이 영역(328)에 위치한다면, 이때 수신되는 신호는 도로 지면에 대한 정보와 함께 차량(360)의 전면에서 볼 때 전면 번호판(361), 본닛, 전면 창유리(362) 및 지붕 등의 가운데 부분에 대한 3차원 정보를 포함하게 된다. 따라서 전방 레이저 스캐너(114)는 수신 신호들의 3차원 정보로부터 차량(360)의 형태를 인식하고, 이로부터 전면 창유리의 영역을 인식할 수 있다.
또한 전방 레이저 스캐너(114)로부터 창유리에 조사되는 레이저 빔의 일부는 반사 또는 산란되어 전방 레이저 스캐너(114)로 1차적으로 수신되고, 다른 일부는 투과되어 차량(360) 내부의 사물들에 의하여 반사되어 2차적으로 전방 레이저 스캐너(114)로 수신되는데, 전방 레이저 스캐너(114)는 수신 신호의 이러한 특성을 함께 이용하면 전면 창유리(362)의 데이터를 보다 정확하게 구분할 수 있다.
후방 레이저 스캐너(116)도 전방 레이저 스캐너와 동일한 방식으로 수평 방향으로 일정 각도 범위(θ4)와 함께 수직방향으로의 일정 각도 범위를 가지고 포인터 스캐닝 한다. 따라서, 후방 레이저 스캐너(116)로 수신되는 신호는 도로 지면에 대한 정보와 함께 차량(370)의 후면 번호판(371), 트렁크, 후면 창유리(372) 및 지붕 등의 일부분 대한 3차원 정보를 포함하게 된다. 따라서 후방 레이저 스캐너(116)는 수신 신호들의 3차원 정보로부터 차량(370)의 형태를 인식하고, 이로부터 후면 창유리의 영역을 인식할 수 있다.
좌측 레이저 스캐너(122)와 우측 레이저 스캐너(132)는 각각 차량(360)의 좌측면 창유리(363)와 우측면 창유리(364)에 대하여 수평방향으로 일정 각도 범위(θ5, θ6)와 함께 수직방향으로도 일정 각도 범위를 가지고 포인터 스캐닝하여, 앞에서 설명한 바와 같은 방법으로 차량(360)의 측면에 대한 3차원 정보를 수집한다.
또한 전방 레이저 스캐너(114), 후방 레이저 스캐너(116), 좌측 레이저 스캐너(122)와 우측 레이저 스캐너(132)는 일정 시간 구간 동안에 수집된 3차원 정보를 이용하여 하나의 3차원 프레임 정보를 생성하고, 연속적으로 다음 프레임 정보를 생성한다. 따라서 차량(360)이 이동함에 따라서 앞쪽에서 해당 유리창의 반사율이 측정될 수 있고, 뒤쪽에서 해당 유리창의 반사율도 측정될 수 있다.
그리고 도 2에서 설명한 바와 같이, 환경 센서부(140)의 복수의 감지센서(142)는 집적되어 하나의 센서 모듈(350)로 제작될 수 있으며, 센서 모듈(350)은 시설물(310)에 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 좌측 레이저 스캐너와 우측 레이저 스캐너의 설치 예를 주행하는 차량의 앞에서 바라본 배치도이다.
도 4를 참고하면, 소형, 중형, 대형 차량의 높이에 맞추어 복수의 좌측 레이저 스캐너(122_1, 122_2, 122_3)는 각기 다른 높이(h1~h3)를 가지도록 설치된다. 복수의 우측 레이저 스캐너(132_1, 132_2, 132_3) 또한 각기 다른 높이(h1~h3)를 가지도록 설치된다.
또한 좌측 레이저 스캐너(122_1, 122_2, 122_3) 및 우측 레이저 스캐너(132_1, 132_2, 132_3)는 측정하고자 하는 차종에 따른 창유리의 특징 및 설치 조건에 맞추어 레이저 포인트의 수직 각도 범위(451~453, 461~463)의 일부가 수평 방향에 대하여 소정의 기울기를 가지도록 설치될 수 있다. 레이저 포인트는 레이저 빔이 맞추는 부분을 나타낸다. 여기서 차종에 따른 창유리의 특징은 일반적으로 승용차(420)와 같은 소형 차량의 측면 창유리의 수직방향에 대한 기울기(421)가 버스(410)와 같은 대형 차량의 기울기(411)에 비하여 큰 것을 말한다. 또한 설치 조건은 최저 높이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 낮은 곳에 설치되는 좌/우측 레이저 스캐너(122_1/132_1)는 도로변의 흙먼지, 빗물 등에 의하여 오염될 소지가 높으므로 최저 높이보다 높게 설정될 수 있다.
한편, 앞에서도 설명한 바와 같이 좌측 레이저 스캐너(122_1, 122_2, 122_3) 및 우측 레이저 스캐너(132_1, 132_2, 132_3)로부터 송출되는 레이저 포인트의 분포는 수직 방향과 수평 방향 모두에 대하여 일정한 각도 범위를 가진다.
예를 들어, 수직축(470) 방향의 단면에 대한 레이저 포인트의 군집 분포(471)는 도 4에 도시한 바와 같이 나타날 수 있으며, 레이저 포인트의 라인들이 상하, 좌우로 나란하게 반복되도록 구성된다. 다른 실시 예로는 레이저 포인트의 라인들이 상하로 가면서 지그재그 형태가 되도록 하여 좌우의 분포를 가지도록 구성될 수도 있다.
도 5는 전면 창유리의 주행 방향 이동에 따른 전방 레이저 스캐너의 레이저 빔의 최대 반사 특성을 설명하는 도면이다.
도 5를 참고하면, 전방 레이저 스캐너(114)는 송신부(1142)와 수신부(1144)를 포함한다. 차량의 전면 창유리(53)는 지면(500)에 대하여 일정한 높이로 A 위치에서 B 위치로 주행 방향(54)과 같이 이동하고 있다.
도 4의 레이저 포인트의 군집 분포(471)에서 보인 바와 같이, 전방 레이저 스캐너(114)의 송신부(1142)는 수평 각도 범위와 수직 각도 범위에서 소정의 포인트 간격으로 스캐닝을 수행한다. 전방 레이저 스캐너(114)의 수신부(1144)는 차량에 의해 반사되는 신호로부터 포인트 데이터를 획득한다.
예를 들어, 송신부(1142)는 수평 5도 x 수직 60도의 범위에서 0.1도 각도의 포인트 간격으로 스캐닝을 수행할 수 있으며, 이를 위해서 송신부(1142)는 수평 50개 x 수직 600개의 레이저 포인트를 각각의 고유 각도로 송출한다.
이에 따라 전방 레이저 스캐너(114)의 수신부(1144)에서 수집되는 포인트 데이터는 30,000개의 고유 각도들에 대한 정보를 포함하며, 이를 단일 3차원 프레임 데이터라고 한다. 즉 단일 3차원 프레임 데이터는 전방 레이저 스캐너(114)의 레이저 빔들이 목표하는 수평x수직 각도를 한 차례 스캐닝하여 전방 레이저 스캐너(114)의 수신부(1144)에서 수집되는 3차원 정보 데이터를 의미한다. 참고로, 각 고유 각도에서의 단일 레이저 빔에 의하여 반 투명 물체 등은 여러 개 반환 펄스를 생성할 수 있으며, 만약 전방 레이저 스캐너(114)의 수신부(1144)가 최대 3개까지의 반환 펄스 피크를 수집하는 경우를 가정하면, 수신부(1144)는 각각의 고유 각도 정보로부터 최대 3개의 포인트 데이터를 수집할 수 있다.
한편, 레이저 광이 광속으로 35m의 거리를 왕복할 때 소요되는 시간은 약 0.23μsec이므로, 전방 레이저 스캐너(114)에서 30,000개의 고유 각도를 포함하는 단일 3차원 프레임 데이터를 수집하는데 소요되는 시간은 신호 처리 등의 시간을 무시할 때 단순 계산으로 7/1000초가 된다. 이 시간 동안 차량이 60 km/hr의 속도로 주행한다면 약 0.117m를 이동하게 된다.
도 5에서 수직 방향에 대하여 비교적 큰 기울기를 가지는 전면 창유리(53)가 A 위치 부근에 있을 경우에, 전방 레이저 스캐너(114)의 수신부(1144)에 수신된 3차원 프레임 데이터를 가정한다. 이때 전면 창유리(53)의 면에서 반사 및 산란되어 수신부(1144)로 수신되는 3차원 프레임 데이터, 즉 수신 프레임 데이터 중에서 특정 레이저 포인트가 송신부(1142)로부터의 레이저 빔(551)의 고유 각도에 대하여 최대 수신 세기를 보인다고 가정하면, 실제 반사되는 레이저 빔(561)은 수신부(1144)로 향하고 있지 않으므로 이 경우의 최대 수신 세기는 미약하다.
그러나 도 5에 나타낸 바와 같이, 전면 창유리(53)가 전방 레이저 스캐너(114)를 향하여 접근함에 따라 각 3차원 프레임 데이터에서 최대 수신 세기를 나타내는 레이저 빔의 고유 각도가 달라지게 되며, 최종적으로 전면 창유리(53)의 위치가 B 위치에 도달할 때 레이저 빔(552)의 반사 빔(562)이 수신부(1144)로 직접 입사하게 되어 최대의 수신 세기를 나타내게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 전방 레이저 스캐너(114)는 일정 각도 범위를 연속적으로 스캐닝하며, 송출되는 레이저 빔에 대하여 이동하는 차량의 창유리로부터의 연속적인 3차원 프레임 데이터를 수집하며, 창유리로부터 직접 반사되는 레이저 빔이 직접 수신부(1144)로 입사되는 경우의 최대 수신 세기를 토대로 반사율이 측정된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 레이저 스캐너의 스캐닝 수직 각도 범위와 측정 높이 및 측정 거리의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 전방 레이저 스캐너(114)는 높이(h)에 설치된다. 전방 레이저 스캐너(114)의 C 위치로부터 Xmin에서 Xmax 사이의 거리 범위 내에 존재하는 모든 차량들에 대하여, 전면 창유리의 높이가 지면(601)에서 최소 Hmin에서 최대 Hmax인 경우에, 전방 레이저 스캐너(114)의 스캐닝 각도는 수평축(651)에 대하여 최소 θmin에서 최대 θmax가 되어야 한다.
그리고 전면 창유리의 높이에 따라 측정 가능한 창유리의 기울기(56~59)는 도 6에 도시한 바와 같다. 즉, Xmin에서 Xmax 사이의 위치에 있는 차량을 가정할 때, 전면 창유리의 높이가 Hmax인 경우에 측정 가능한 창유리의 기울기는 기울기(56)에서 기울기(57) 사이가 된다. 마찬가지로 창유리의 높이가 Hmin인 경우에 창유리의 측정 가능한 기울기는 기울기(58)에서 기울기(59) 사이가 된다. 도 6에서 레이저 빔(B1~B4)은 창유리의 기울기(56, 57, 58, 59)와 각각 수직이 되는 것을 나타낸다.
도 5에서 도시한 바와 같이, 전방 레이저 스캐너(114)의 송신부(1142)와 수신부(1144)는 일반적으로 소정의 간격을 가지고 있으나, 측정거리에 비하여 무시할 수 있는 경우에는 도 6와 같이 송신부(1142)와 수신부(1144)가 일치하는 형태로 단순화할 수 있다.
전방 레이저 스캐너(114)가 측정 가능한 창유리의 거리는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
수학식 1에서, h(top)은 전방 레이저 스캐너(114)의 높이(h)를 나타내고, H와 X는 각각 창유리의 높이와 거리를 나타내며, α는 수직 방향에 대한 창유리의 기울기 각도를 나타낸다.
후방 레이저 스캐너(116) 또한 수학식 1을 토대로 결정되는 높이에 설치될 수 있다.
도 7은 전면 창유리의 기울기 각도에 대한 수평 방향의 측정 거리의 관계를 나타내는 그래프도로서, 수학식 1에서 h(top)이 6.6 m이고, H가 각각 1m, 2m, 3 m인 경우에 대하여, 전면 창유리의 기울기 각도에 대한 수평 방향의 측정 거리의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 다양한 차종의 차량들이 기울기 각도가 10o인 전면 창유리를 가지고 그 높이(H)가 1~3m 사이에 있다고 가정할 때, 전방 레이저 스캐너(114)는 차량의 위치가 전방 레이저 스캐너(114)로부터 약 20~32m 사이(P1)의 수평 거리에 있을 때 측정이 가능하다.
또한 전면 창유리의 기울기가 60o이고 전면 창유리의 높이(H)가 1~3m 사이에 있는 경우를 가정하면, 전방 레이저 스캐너(114)에 의해 측정 가능한 수평 거리는 약 2~3m(P2)로 계산된다. 또 다른 측면에서 보면, 35m 지점에 위치한 차량에 대하여 전방 레이저 스캐너(114)가 측정할 수 있는 전면 창유리의 기울기 각도는 창유리의 높이(H=1~3m)에 따라 약 5.9o~9.1o 사이(P3)가 된다. 그리고 5m 지점에 위치한 차량의 경우 전면 창유리의 높이(H=1~3m)에 따라 측정되는 창유리의 기울기 각도는 약 35.7o~48.2o 사이(P4)가 된다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 좌측 레이저 스캐너의 창유리 기울기에 대한 송수신 레이저 빔들 사이의 상관 관계를 나타낸 도면이다. 도 8에서는 좌측 레이저 스캐너(122)를 도시하였으나, 우측 레이저 스캐너(132)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 좌측 레이저 스캐너(122)는 전방 레이저 스캐너(114)와 마찬가지로 송신부(1222)와 수신부(1224)를 포함한다.
송신부(1222)와 수신부(1224)의 중심 간격이 Y이고, 수신부(1224)의 수광 영역의 반경이 R인 경우를 가정한다. 송신부(1222)로부터의 레이저 빔이 창유리(80)에 반사되어 수신부(1224)의 수광 영역의 중심으로 들어올 때, 그 송신 레이저 빔(B1)과 수평축과의 각도를 θ로 나타내고, 수신부(1224)의 수광 영역의 가장자리로 반사되어 들어오는 레이저 빔들(B2, B3)의 사이각을 Δθ로 나타낸다.
도 8에서 송신부(1222)와 레이저 포인트(P)와의 직선 거리를 L, 송신부(1222)를 지나는 수평축과 레이저 포인트(P)와의 수직거리를 ΔH로 표시할 때, 창유리의 기울기 각도(α)와 송신부(1222)와 수신부(1224)의 중심 간격이 Y에 대한 상호 관계는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
또한 도 8에서 Δθ와 L 및 R의 관계는 수학식 3과 같이 근사화될 수 있다.
수학식 2 및 수학식 3의 관계는 좌측 또는 우측 레이저 스캐너(122, 132)와 같이 측정 거리가 송신부(1222)와 수신부(1224) 사이의 중심 간격에 비하여 매우 크지 않을 때 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 좌측 레이저 스캐너의 송신부와 수신부의 중심 간격이 0.15m일 때 창유리의 기울기 각도와 수직 거리의 상호 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 레이저 스캐너(122)의 송신부(1222)로부터의 측정 거리[L(P)]가 각각 0.5m, 1.0m, 1.5 m인 경우의 그래프를 보면, 좌측면 창유리의 기울기 각도가 0~15o일 때, 반사율 측정이 가능한 지점(P)의 수직거리 편차는 0.4m 이내가 된다. 이러한 특성을 고려하면, 좌측면 창유리의 크기와 높이에 따라 다양한 차종의 차량을 측정하기 위해 차로의 좌측면에 배치해야 하는 좌측 레이저 스캐너(122)의 수량과 높이 및 간격 등을 결정할 수 있다. 우측 레이저 스캐너(132)에 대해서도 이와 동일한 방법으로 수량과 높이 및 간격이 결정될 수 있다.
예를 들면, 시속 60 km/h 미만의 속도 제한을 두는 차로의 최소 폭이 3.00m이며, 시속 80km/h 이상인 고속도로의 경우 최소 폭이 3.50m이므로, 좌측 레이저 스캐너(122)로부터 좌측면 창유리의 반사율 측정을 위한 거리는 0.5~1.5 m 범위로 설정하는데 무리가 없다.
따라서 좌측면 창유리의 수직방향 최소 크기가 0.4m 이상이고 기울기 각도가 0~15o일 때, 좌측 레이저 스캐너(122)의 배치 높이의 간격은 0.4m 이내가 되어야 하므로, 지면으로부터 1~3m 높이의 창유리를 측정하기 위하여 좌측면에 최소 4개의 레이저 스캐너가 배치될 수 있다.
한편, 수학식 3에서 R이 0.05 m인 경우에 약 0.5~1.5 m 거리에서 Δθ는 약 5.7~1.9o의 각도를 가진다. 따라서, 좌측 레이저 스캐너(122)의 송신부(1222)에서 송출되는 이웃하는 레이저 빔들 사이의 각도가 0.1o인 경우에 다수 개의 최대 반사 빔이 수신부(1224)의 수광 영역으로 입사하게 된다. 이와 같이 다수의 최대 반사 세기가 가능한 수신 각도의 포인트 데이터는 차량의 이동에 따른 변화, 진동 및 창유리의 오염 등에 의하여 발생할 수 있는 다양한 조건들에서도 보다 정확한 반사율을 측정하는데 효과적이다.
도 10은 도 1에 도시된 측정 제어부에서 차량번호에 따라 창유리 투과율을 예측하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10을 참고하면, 전면 창유리 신호 처리부(220)는 전방 레이저 스캐너(114)의 연속적인 3차원 프레임 데이터를 기반으로 전면 창유리를 인식하고, 3차원 프레임 데이터에서 최대 수신 세기를 토대로 전면 창유리까지의 거리와 전면 창유리의 반사율을 측정하고, 측정 시간과 거리 및 반사율을 측정 제어부(270)로 전달한다.
후면 창유리 신호 처리부(230)는 후방 레이저 스캐너(116)의 연속적인 3차원 프레임 데이터를 기반으로 후면 창유리를 인식하고, 3차원 프레임 데이터에서 최대 수신 세기를 토대로 후면 창유리까지의 거리와 후면 창유리의 반사율을 측정하고, 측정 시간과 거리 및 반사율을 측정 제어부(270)로 전달한다.
좌측 창유리 신호 처리부(240)는 레이저 스캐너(122)의 연속적인 3차원 프레임 데이터를 기반으로 좌측면 창유리를 인식하고, 3차원 프레임 데이터에서 최대 수신 세기를 토대로 좌측면 창유리까지의 거리와 좌측면 창유리의 반사율을 측정하고, 측정 시간과 거리 및 반사율을 측정 제어부(270)로 전달한다.
우측 창유리 신호 처리부(250)는 레이저 스캐너(132)의 연속적인 3차원 프레임 데이터를 기반으로 우측면 창유리를 인식하고, 3차원 프레임 데이터에서 최대 수신 세기를 토대로 우측면 창유리까지의 거리와 우측면 창유리의 반사율을 측정하고, 측정 시간과 거리 및 반사율을 측정 제어부(270)로 전달한다.
측정 제어부(270)는 전면 창유리 신호 처리부(220), 후면 창유리 신호 처리부(230), 좌측 창유리 신호 처리부(240) 및 우측 창유리 신호 처리부(250)로부터 각 창유리의 신호처리 결과를 수신한다(S1010). 신호처리 결과는 측정 시간, 거리 및 반사율을 포함할 수 있다. 측정 제어부(270)는 차량 인식부(210)에 의해 인식된 차량의 정보를 수신한다. 또한 측정 제어부(270)는 감지 센서 신호 처리부(260)로부터 기상 상태 정보를 수신한다.
측정 제어부(270)는 각 창유리의 신호처리 결과의 거리 데이터와 감지 센서 신호 처리부(260)로부터 수신한 기상 상태를 기반으로 레이저 빔의 왕복 거리에 따른 레이저 빔의 신호 세기에 대한 손실 계수를 계산한다(S1020). 대기 중에서 레이저 빔의 신호 세기에 대한 손실은 일반적으로 대기중의 입자들에 의한 산란과 흡수에 의해 발생하며, 손실 계수는 기상 상태 및 레이저 빔의 특성에 따라 계산될 수 있다.
측정 제어부(270)는 각 창유리의 신호처리 결과의 반사율에 손실 계수를 반영하여 각 창유리의 반사율을 보정하여, 각 창유리의 반사율을 결정한다(S1030). 측정 제어부(270)는 차량 인식부(210)에 의해 인식된 차량의 정보로부터 차량번호별로 각 창유리의 반사율을 저장한다.
측정 제어부(270)는 차량번호별로 저장된 각 창유리의 반사율을 이용하여 각 창유리의 투과율을 예측한다(S1040). 각 창유리의 투과율은 수학식 4와 같이 각 창유리의 반사율과 각 창유리의 가시광선 손실률 정보를 기반으로 사전에 설정된 창유리의 손실 계수를 이용하여 예측될 수 있다.
수학식 4에서, T(w)는 창유리의 투과율이고, C(w)는 창유리의 가시광선 손실률 정보를 기반으로 사전에 설정된 창유리의 손실 계수를 나타내며, R(w)는 창유리의 반사율을 나타낸다.
측정 제어부(270)는 차량번호별로 각 창유리의 투과율을 저장한다.
다음, 측정 제어부(270)는 차량번호별로 각 창유리의 투과율을 토대로 창유리 투과율 위법성을 판단한다(S1050). 측정 제어부(270)는 도로 교통법 상의 투과율 기준을 벗어나는 위법 차량을 판별하고, 판별된 위법 차량의 정보와 투과율 정보를 저장한다.
또한 측정 제어부(270)는 차량번호별 각 창유리의 투과율 및 위반 차량의 정보와 투과율 등을 온라인 정보 서비스부(300)로 제공한다.
도 11은 창유리의 손실 계수에 대한 반사율과 투과율의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 창유리의 손실 계수 범위가 5%, 10% 및 15%인 경우에 반사율과 투과율이 각기 다르게 나타난다. 차량에는 제조사별로 다양한 종류의 창유리가 사용될 수 있다. 따라서 창유리의 손실 계수는 단일한 값으로 결정되기 어려울 수 있다. 따라서 다양한 창유리에 대하여 조사된 손실 계수들을 기반으로 손실 계수의 최소값 또는 손실 계수의 중간값을 수학식 4의 손실 계수에 적용할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
Claims (19)
- 주행 중인 차량의 창유리의 가시광선 투과율을 원격으로 검사하는 시스템으로,
레이저 빔을 송출하고, 상기 차량의 표면으로부터 상기 레이저 빔이 반사되는 복수의 지점에 대한 복수의 포인트 데이터를 획득하는 복수의 레이저 스캐너,
환경 정보를 감지하는 환경 센서부, 그리고
상기 복수의 포인트 데이터를 기반으로 상기 차량의 창유리의 반사율을 측정하고, 상기 환경 정보를 토대로 대기 중의 레이저 빔의 흡수 및 산란에 따른 손실 계수를 계산하고, 상기 손실 계수를 토대로 상기 창유리의 반사율을 보정하며, 보정된 상기 창유리의 반사율을 토대로 상기 창유리의 투과율을 예측하는 신호처리 제어부
를 포함하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 제1항에서,
상기 신호처리 제어부는 상기 창유리의 투과율을 토대로 투과율 기준을 벗어나는 차량을 판별하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 제1항에서,
상기 차량의 식별 정보를 인식하는 차량 인식부
를 더 포함하고,
상기 신호처리 제어부는 상기 차량의 식별 정보에 대응하여 상기 창유리의 반사율과 상기 투과율을 저장하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 제3항에서,
상기 차량의 식별 정보에 대응하여 저장된 상기 창유리의 반사율과 상기 투과율을 토대로 온라인 서비스를 제공하는 온라인 정보 서비스부
를 더 포함하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 제1항에서,
상기 복수의 레이저 스캐너는 도로 상에 설치된 시설물들에 각각 설치되는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 삭제
- 제1항에서,
상기 환경 센서부는 온도, 습도, 비, 기압 및 미세먼지 중 적어도 하나를 감지하는 적어도 하나의 감지 센서를 포함하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 제1항에서,
상기 신호처리 제어부는 상기 환경 정보를 토대로 상기 시스템을 수면 상태와 비수면 상태로 운용하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 제1항에서,
상기 복수의 레이저 스캐너는
상기 차량의 전면 유리창에 대한 포인트 데이터를 획득하는 전방 레이저 스캐너,
상기 차량의 후면 유리창에 대한 포인트 데이터를 획득하는 후방 레이저 스캐너,
상기 차량의 좌측면 유리창에 대한 포인트 데이터를 획득하는 적어도 하나의 좌측 레이저 스캐너, 그리고
상기 차량의 우측면 유리창에 대한 포인트 데이터를 획득하는 적어도 하나의 우측 레이저 스캐너를 포함하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 제9항에서,
상기 적어도 하나의 좌측 레이저 스캐너는 서로 다른 높이에 설치되고, 상기 적어도 하나의 우측 레이저 스캐너는 서로 다른 높이에 설치되는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 제1항에서,
상기 복수의 레이저 스캐너는 적색, 녹색 및 청색 파장 영역을 사용하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 제1항에서,
상기 신호처리 제어부는 상기 창유리의 가시광선 손실률 정보를 기반으로 사전에 설정된 상기 창유리의 손실 계수와 상기 창유리의 반사율과을 이용하여 상기 창유리의 투과율을 결정하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 제1항에서,
상기 신호처리 제어부는 상기 복수의 포인트 데이터 중에서 레이저 빔의 신호세기가 최대인 지점의 포인트 데이터를 이용하여 상기 창유리의 반사율을 측정하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템. - 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템에서 주행 중인 차량의 창유리의 가시광선 투과율을 검사하는 방법으로서,
복수의 레이저 빔을 송출하는 단계,
상기 차량의 표면으로부터 상기 복수의 레이저 빔이 반사되는 복수의 지점에 대한 복수의 포인트 데이터를 획득하는 단계,
상기 복수의 포인트 데이터를 이용하여 상기 창유리의 반사율을 측정하는 단계,
환경 정보를 토대로 대기 상태를 판단하는 단계,
상기 대기 상태를 토대로 레이저 광의 흡수 및 산란에 따른 손실 계수를 계산하는 단계,
상기 손실 계수를 토대로 상기 창유리의 반사율을 보정하는 단계,
보정된 상기 창유리의 반사율을 토대로 상기 창유리의 투과율을 예측하는 단계, 그리고
상기 창유리의 투과율을 토대로 투과율 기준을 벗어나는 차량을 판별하는 단계
를 포함하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 방법. - 제14항에서,
상기 차량의 식별 정보를 인식하는 단계,
상기 차량의 식별 정보에 대응하여 상기 차량으로부터 측정된 상기 창유리의 반사율과 투과율을 저장하는 단계, 그리고
상기 차량의 식별 정보에 대응하여 저장된 상기 창유리의 반사율과 상기 투과율을 토대로 온라인 서비스를 제공하는 단계
를 더 포함하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 방법. - 삭제
- 삭제
- 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템에서 주행 중인 차량의 창유리의 가시광선 투과율을 검사하는 방법으로서,
복수의 레이저 빔을 송출하는 단계,
상기 차량의 표면으로부터 상기 복수의 레이저 빔이 반사되는 복수의 지점에 대한 복수의 포인트 데이터를 획득하는 단계,
상기 복수의 포인트 데이터를 기반으로 상기 창유리의 투과율을 예측하는 단계,
상기 창유리의 투과율을 토대로 투과율 기준을 벗어나는 차량을 판별하는 단계,
환경 정보를 토대로 대기 상태를 판단하는 단계, 그리고
상기 대기 상태를 토대로 상기 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 시스템을 수면 상태와 비수면 상태로 제어하는 단계
를 포함하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 방법. - 제14항에서,
상기 송출하는 단계는
전방 레이저 스캐너에서 상기 차량의 전면 유리창으로 복수의 레이저 빔을 송출하는 단계,
후방 레이저 스캐너에서 상기 차량의 후면 유리창으로 복수의 레이저 빔을 송출하는 단계,
좌측 레이저 스캐너에서 상기 차량의 좌측 유리창으로 복수의 레이저 빔을 송출하는 단계, 그리고
우측 레이저 스캐너에서 상기 차량의 우측 유리창으로 복수의 레이저 빔을 송출하는 단계를 포함하는 차량 창유리 가시광선 투과율 원격 검사 방법.
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