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[국내논문] 배경영상을 이용한 터널 유고 검지 방법
Method of Tunnel Incidents Detection Using Background Image 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.13 no.12, 2012년, pp.6089 - 6097  

정성환 (전자부품연구원) ,  주영호 (전북대학교 컴퓨터공학과) ,  이종태 ((주)마이크로넷) ,  이준환 (전북대학교 컴퓨터공학과)

초록
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본 논문은 터널 내에 설치된 카메라를 이용하여 터널 내 유고를 검지하는 방법을 제안하였다. 제안한 유고 검지 방법은 터널 내 설치된 카메라에서 영상을 입력받아 실시간으로 배경영상 차이법을 이용하여 움직이는 객체를 추출하여 정지물체, 차량 외 통행, 연기, 역주행을 검지하였다. 터널 내 이동하는 객체를 검지하기 위하여 객체의 이동 정보를 이용하여 능동적인 배경영상을 생성하였으며, 터널 내에서 발생하는 조명의 변화, 터널 입 출구에서 발생하는 외부 조명의 영향에 강인한 유고 검지 방법을 개발하였다. 제안한 방법의 성능을 알아보기 위하여 전남 여수의 마래터널 및 엑스포터널, 전북 임실의 운암터널에서 실험영상을 취득하였다. 실험에 사용한 영상의 개수는 정지물체 20건, 차량 외 통행 20건, 연기 4건, 역주행 10건이며 검지율은 정지물체, 차량외통행, 역주행은 실험 영상에서 모두 검지하였으며 연기의 경우 3건을 검지하여 우수한 성능을 확인할 수 있었다. 제안한 방법은 현재 전남 여수의 마래터널 및 엑스포터널, 전북 임실의 운암터널에서 운영중에 있으며 정확한 성능을 알아보기 위해서는 터널 내에서 실제 발생하는 유고 동영상을 획득한 뒤 성능 평가를 해야 할 것으로 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study suggested a method of detecting an incident inside tunnel by using camera that is installed within the tunnel. As for the proposed incident detection method, a static object, travel except vehicles, smoke, and contra-flow were detected by extracting the moving object through using the rea...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 터널 내 유고 검지 시스템의 목적은 유고상황의 발생 여부를 정확하게 검지하여 신속하게 대처하는데 있다. 따라서 터널 내에 유고 상황이 발생하였을 때 유고의 종류에 대한 판별보다는 유고상황의 발생여부를 신속하게 판단하는 것이 중요하며 이에 맞는 영상 검지 방법이 개발되어야 한다.
  • 본 논문에서는 터널 내에서 발생할 수 있는 유고상황을 빠르게 검지하는 방법을 제안하며 유고 상황을 정지 물체(사고차량, 정지차량, 낙하물), 차량 외 통행(보행자, 이륜차), 역주행, 연기로 분류하여 검지하는 방법을 제안한다. 터널의 경우 조명장치에 의한 조명의 변화, 터널 입․출구에서 들어오는 햇빛의 영향, 카메라와 영상 검지기와의 케이블의 길이가 km단위이며 케이블에서 발생되는 잡음에 강인해야 한다.
  • 본 논문에서는 이동하는 객체를 추출하기 위해 배경영상을 생성하여 배경영상끼리의 차이법과 배경영상과 현재영상의 차이법을 이용하여 터널 내의 유고를 검지하였다. 본 논문에서 사용한 배경영상 생성방법은 객체의 이동정보를 이용하는 Adaptive GMM(Gaussian Mixture Model)을 이용하였다[4][5].
  • 본 논문에서는 배경영상에 나타나는 객체잡음(Ghost Noise)을 줄이기 위하여 배경과 현재영상의 차 영상에서 객체가 빈번히 이동하는 부분에 따라 α를 0~1사이로 능동적으로 조절하여 배경에 나타나는 객체 잡음 및 환경적인 잡음의 영향을 최소화하는 배경영상을 생성하여 터널 내 이동하는 객체를 추출하였다.
  • 본 논문에서는 터널 내에서 발생하는 유고를 자동으로 검지하기 위하여 배경영상 차이법을 이용하여 객체를 추출하고 추출된 객체의 유고를 검지하는 방법을 제안하였다. 객체의 이동정보를 이용하여 잡음에 강인한 배경영상을 생성하고 크기필터, NCC, LBP를 이용하여 터널 내에서 발생하는 조명에 강인한 유고 검지 방법으로 정지물체(사고차량, 주정차차량, 낙하물), 차량외 통행(보행자, 이륜차), 연기, 역주행을 검지하였다.

가설 설정

  • 그림 16은 연기를 검지한 결과를 나타낸 것으로 정지한 객체에서 발생하는 연기를 검지한 결과를 나타낸 것이다. 연기의 경우 터널에서 실제 연기가 발생하는 것을 가정하여 액티언 스포츠 차량의 화물칸에 연기를 발생시켜 동영상을 획득하여 실험하였다. 연기의 경우 4건의 실험영상 중에 3건을 검지하였는데 검지가 실패한 1건의 경우 연기의 농도가 낮아 객체의 윤곽이 영상에 나타나 검지에 실패하였지만, 정지물체로는 검지하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
터널 내에 유고 상황이 발생하였을 때 무엇을 신속하게 판단하는 것이 중요한가? 터널 내 유고 검지 시스템의 목적은 유고상황의 발생 여부를 정확하게 검지하여 신속하게 대처하는데 있다. 따라서 터널 내에 유고 상황이 발생하였을 때 유고의 종류에 대한 판별보다는 유고상황의 발생여부를 신속하게 판단하는 것이 중요하며 이에 맞는 영상 검지 방법이 개발되어야 한다. 또한 긴 터널의 경우 카메라 설치 대수가 많아지는 특성 때문에 1대의 영상 검지기에서 되도록 많은 카메라 영상을 입력받아 유고를 검지해야 한다.
터널 내 유고 검지 시스템의 목적은? 터널 내 유고 검지 시스템의 목적은 유고상황의 발생 여부를 정확하게 검지하여 신속하게 대처하는데 있다. 따라서 터널 내에 유고 상황이 발생하였을 때 유고의 종류에 대한 판별보다는 유고상황의 발생여부를 신속하게 판단하는 것이 중요하며 이에 맞는 영상 검지 방법이 개발되어야 한다.
벨기에의 Traficon 사가 보유하고 있는 자동유고검지 시스템은 어떻게 동작하는가? 현재 국내에 설치되어 있는 터널 영상 유고 검지 시스템은 대부분이 해외에서 개발된 것으로 국내 시장을 가장 많이 점유하고 있는 제품은 벨기에의 Traficon 사가 보유하고 있는 자동유고검지(Automatic Incident Detection) 시스템이 있다. 이 제품은 터널 내에 설치된 카메라로 영상을 입력받아 주행하는 차량의 흐름을 분석하여 터널 내 교통사고 및 정지 차량과 화재․스모그 상태를 실시간으로 검출한다[1].
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참고문헌 (12)

  1. HeeSin Lee, SungHwan Jeong, Joonwhoan Lee, "Vision-Based Fase Detection System for Tunnel Incidens", Korea ITS Journal, Vol. 9, No. 1, pp. 9-18, 2010. 

  2. Shunsuke Kamijo, Hiroshi Inoue, "Incident Detection from Low-angle Images of Heavy Traggic in Tunnels", IEEE Intelligent Transportation Systems Conference, pp. 81-86, 2007, Article(CrossRefLink) 

  3. BingFei Wu, ChihChung Kao, ChihChun Liu, ChungJui Fan, ChaoJung Chen, "The Vision-based Vehicle Detection and Incident Detection System in Hsueh-Shan Tunnel", IEEE International Symposium Industrial Electronics, pp. 1394-1399, 2008. 

  4. DarShyang Lee, "Effective Gaussian Mixture Learning for Video Background Subtraction", IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 27, No. 5, pp. 827-832, May 2005, Article(CrossRefLink) 

  5. SungHwan Jeong, Joonwhoan Lee, "Non-Parametric Background Image Generation Based on Moving Objects", IEEK Conference, Vol. 34, No. 1, pp. 765-768, 2011. 

  6. SungHwan Jeong, HeeSin Lee, Joonwhoan Lee, "Detection Method of Accident and Parking Violation for Uninterrupted Flow Facility," Korea ITS Conference, pp. 205-208, 2009. 

  7. Du-Ming Tsai, Chien-Ta Lin, Jeng-Fung Chen, "The evaluation of normalized cross correlations for defect detection", Pattern Recognition Letters, Vol. 24, pp. 2525-2535, 2003, Article(CrossRefLink) 

  8. Du-Ming Tsai, Chien-Ta Lin, "Fast normalized cross correlation for defect detection", Pattern Recognition Letters, Vol. 24, pp. 2625-2631, 2003, Article(CrossRefLink) 

  9. Timo Ojala, Matti Pietikainen, Maenpaa, "Multisolution Gray-Scale and Rotation Invariant Texture Classification with Local Binary Patterns", IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 24, No. 7, 2002, Article(CrossRefLink) 

  10. Yu Cui, Hua Dong, Enze Zhou, "An Early Fire Detection Method Based on Smoke Texture Analysis and Discrimination", IEEE Congress on Image and Signal Processing, pp. 95-99, 2008, Article(CrossRefLink) 

  11. Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, "Digital Image Processing - Second Edition," Prentice Hall, pp. 534-550, 2002. 

  12. SungHwan Jeong, Joonwhoan Lee, "Measurement of the Traffic Congestion using Difference of Images in Intersection", IEEK Conference, pp. 801-802, 2008. 

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