2019년 03월 19일, 화요일  


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단일 카메라 기반의 영상식 다차로 차량번호 인식 시스템

 
1대의 카메라로 3~4차로상의 차량번호인식 기술
 
4차산업혁명 시대를 맞이하여 도로를 효율적으로 운영하기 위한 차세대 지능형교통체계(C-ITS) 구축이 추진되고 있다. 교통량이 늘어나고 교통혼잡도가 증가함에 따라 이를 효율적으로 관리하기 위하여 ITS가 구축되고 있으며, 여기에 주행 중인 차량에서 운전자에게 주변의 교통상황 뿐만 아니라 급정거나 낙하물 같은 사고 위험 정보를 실시간으로 제공해주는 C-ITS가 도입되고 있다.

이러한 4차산업혁명 시대에 동영상 기반의 고성능 카메라와 실시간 번호인식 기술을 융합하여 1대의 카메라로 3~4차로상의 차량번호인식이 가능한 교통신기술이 나왔다. 기존에는 하나의 카메라로 1개 차로의 차량번호만을 검지할 수 있었으나 신기술인 단일 카메라 기반의 영상식 다차로 차량번호인식 시스템 Multi-lane ANPR을 활용하면 시공의 간소화, 구조물의 간소화로 교통흐름의 영향을 최소화 하면서도 우수한 성능을 바탕으로 교통정보 수집과 단속, 스마트 시스템과 같은 다양한 분야에서 활용이 가능하다.
 
■ 기술개발자
 · ㈜한일에스티엠
  경기도 성남시 중원구 사기막골로 137
  중앙인더스피아5차 709호
  www.hanilstm.com
■ 교통신기술 제43호
   보호기간 : 2018. 5. 28~2023. 5. 27(5년)
 
4차산업혁명 시대 ITS 핵심기술
ITS는 국내 모든 고속도로에 구축되어 있으며 일반 국도에는 총 연장 대비 20%가 설치되어 운영되고 있다. ITS 현장시설물은 고속도로 4193㎞, 일반국도 2823㎞, 지방자치단체도로 7589㎞에서 운영 중이며 계속 확장되고 있다.

ITS의 주요 현장설비는 차량검지기(VDS), 차량번호인식장치(AVI), 근거리무선통신(DSRC), 도로전광표지(VMS), CCTV 등이다.
 
 
 

먼저 차량검지기는 교통량, 점유율, 지점속도, 차종 등의 자료를 수집하는 장치로 소통상황과 통행속도, 통행시간 등의 교통정보를 생성한다. 또한 차량번호인식장치는 설치된 지점을 통과하는 차량의 번호판을 인식하여 차량번호와 통과시각, 평균 구간통행시간 및 속도를 생성한다. 이렇게 구축된 정보는 교통정보 수집과 단속, 스마트 요금징수시스템 등 다양한 분야에서 활용된다. 문제는 이러한 교통정보 수집체계 인프라 구축에 많은 비용이 소모되며 검지 방식에 따라 야간이나 악천후로 기상이 나빠지면 차량 검지가 어렵다는 점이다.
 
1대의 카메라로 다차로 차량인식 가능
우리나라의 기존 차량번호인식 시스템은 대부분 1대의 카메라가 1차로의 차량번호를 인식하는 기술이었다. 때문에 다차로의 고속도로에서는 여러 대의 카메라를 설치하여 운전자의 시각적 부담을 가중시키고 도시 미관을 저해하는 요인으로 작용하기도 했다.이에 따라 ㈜한일에스티엠은 3차로 이상의 다차로 차량번호 인식기술인 Multi-lane ANPR을 개발했다.

기존 기술은 차로별로 루프나 레이저 등의 외부 차량검지기와 번호인식 카메라를 사용했다면 Multi-lane ANPR은 외부 차량검지기의 별도 설치없이 한 대의 카메라로 다차로 차량번호 인식이 가능한 것이다.

이처럼 Multi-lane ANPR은 2차로, 3차로는 물론 4차로의 다차로 도로에서 외부 차량검지기 없이 차로별 조명장치와 하나의 고해상도 카메라만을 이용하여 수집된 동영상에서 차량번호판을 검지하고 인식하여 차로별 통행량과 차량번호를 생성하는 기술이다.
 

 
영상식 다차로 차량번호인식 시스템
신기술은 크게 다차로 차량영상수집장치와 제어기로 구분할 수 있다. 다차로 차량영상수집장치는 차로별 조명장치와 하나의 고해상도 카메라를 이용하여 다차로 차량영상을 수집하여 제어기로 전달하는 역할을 한다. 제어기는 영상을 분석하고 차량번호를 인식하는 장치다. 제어기는 수집된 차량영상을 분석하고 동영상에서 차량번호를 인식하여 차로별 통행량과 차량번호 정보를 생성한다. 이렇게 생성된 다차로 정보는 연계시스템으로 전송되어 다양한 분야에서 활용된다.

먼저 차량영상수집장치는 하우징과 카메라 및 렌즈, 조명보드, 조명컨트롤러로 구성된다. 기존 기술에서 활용되던 루프나 레이저 같은 차량감지센서 없이 4차로의 영상을 수집할 수 있는 것이다. 인식거리 규격은 15m에서 30m이며 동시 차량번호 인식 수는 10개다.

조명보드 및 컨트롤러는 도로상의 4차로 화각을 제어하는데 중요한 역할을 한다. 적외선 LED는 740nm 파장대를 사용하고 컨트롤러는 카메라의 셔터와 동기화되어 동작한다.
 
실시간 카메라 영상 제어 기술
영상식 다차로 차량번호인식 시스템은 성남시 중원구 사기막골로와 안산시에 위치한 국토교통부 ITS 인증성능평가센터에 테스트베드를 구축하고 시범운영 됐다. 차량번호인식장치 기본성능평가 결과 3차로와 4차로에서 모두 최상급 등급을 획득했다. 주간과 야간 뿐만 아니라 일출과 일몰시에도 높은 성능을 바탕으로 최상급의 평가등급을 획득한 것이다.

또한 고성능 고해상도의 카메라와 멀티 템플릿 및 병렬처리 알고리즘을 적용한 동영상 번호인식기술이 활용되어 영상식 차량번호인식 시스템인데도 불구하고 루프를 사용하는 차량번호인식 시스템과 동등한 인식률을 갖추고 있다.

실시간으로 카메라 영상을 제어하기 어려운 이유는 차로별로 차량번호판에 그늘이 발생하는 시점이 서로 다르기 때문이다. 카메라 셔터값이 높으면 흐림 현상이 발생하게 되고 너무 낮으면 어두워져서 번호판을 식별할 수 없게 된다. 이에 따라 최적의 화질을 얻기 위해서는 셔터와 조리개, 밝기값을 제어해야 한다. 단일 카메라 기반 영상식 다차로 차량번호인식 시스템은 번호인식을 위한 최적의 밝기를 위해서 카메라의 속성값을 제어하는 알고리즘이 적용됐다.
 
 
 
교통정보 수집·단속…다양한 분야에 활용
Multi-lane ANPR은 편도 2차로 뿐만 아니라 3차로와 4차로, 갓길, 왕복 4차로 등과 같은 다양한 도로 환경에서 활용된다. 이 기술을 활용하면 교통신호 제어 장치와 연계되어 신호 위반 차량의 자동 단속 등 교통법규를 위반하는 차량을 신속하게 단속하여 교통사고를 예방하고 교통흐름을 향상시킬 수 있다. 또한 노후 경유차 운행제한 단속에도 활용하여 자동차에서 발생하는 초미세먼지 배출량 감소에 기여할 수 있다. 아울러 기존 방범시스템과 연계하여 범죄에 대한 신속한 대응력을 향상시키고 범죄 예방에 기여하여 국민 안전을 지킬 수 있다.

이처럼 Multi-lane ANPR은 방법용 뿐만 아니라 교통 정보 수집, 구간 속도 단속, 갓길 주행 단속, 버스전용차로 단속, 노후 경유차량 단속, 스마트 요금징수시스템, 스마트 단속시스템 등에서 활용도가 높다.

설치 및 유지관리 시에도 각 차로별로 차로를 막고 크레인이나 리프트를 사용하여 유지관리를 하는 것이 아니라 1개 차로만 통제하고 유지보수를 진행 할 수 있어 원활한 교통흐름을 유지하는데 도움을 준다. 또한 루프나 레이저 차량감지센서를 사용하지 않기 때문에 도로차단과 작업 시간을 줄일 수 있어 사고의 위험성을 줄일 수 있다.

특히 영상식 다차로 차량번호인식 시스템의 또다른 특징은 전차로 주행차량 영상을 저장하고 스트리밍 할 수 있다는 점이다. 이에 따라 교통센터에서 교통정보를 수신하지 못하거나 정확한 위치에 대한 틀어짐과 오류 등이 발생하였을 때 현장조사 없이 교통센터에서 영상으로 바로 확인할 수 있어 유지관리 비용을 줄일 수 있다.  

국토교통부는 미래형 스마트 교통 SOC 구축을 위해 지능형 교통체계 기본계획 2020을 수립하고 ITS 인프라 구축과 유지보수를 단계적으로 확대해 나가고 있다. 또한 무정차 통행료 징수 시스템과 같은 스마트 인프라 구축으로 4차산업혁명 시대를 대응해 나가고 있다. 이에 따라 ㈜한일에스티엠이 개발한 단일 카메라 기반 영상식 다차로 차량번호인식 시스템은 교통정보의 정확성 향상과 함께 교통사고를 예방하고 도로의 안전성을 개선하여 앞으로 국내외 도로교통 건설공사 현장에서 활발히 활용될 것으로 기대된다.
 
김정현 기자 (ltmkjh@ltm.or.kr)
기자 김정현 기자        
작성일 2019-01-04 (금) 16:04
분류 교통신기술
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