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과제현황 목록

과제기본정보

다기능 AI 반사경 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 22TBIP-C160804-02
국가과학표준분류 1순위 원자력 | None | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 농림·수산 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 농림·수산 | None | None 과제유형 개발
과제명 다기능 AI 반사경 개발
주관연구기관 (주)스칼라웍스
총괄연구 책임자 성명 신용선
소속 (주)스칼라웍스 직위 연구소장/대표이사
전화번호 02-6956-3946 FAX 02-6956-3947
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2023-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 480,000,000 21,500,000 183,500,000 205,000,000 685,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 굴곡도로, 무신호 교차로에 설치하는 도로반사경은 교통사고 예방을 위한 도로안전시설로 가격이 저렴하고, 특히 도로 구조상 시거 확보가 어려운 교차점에 설치하여 차량-차량, 차량-사람 간 사고 예방을 위해 대향 방향 위험요소를 부도로 이용자에게 알려주는 제품임
○ 본 연구에서 개발하는 제품은
- 도로상황 파악 수단으로 CCTV
- 교통상황 분석 기술로는 AI(딥러닝)
- 도로 상황정보 제공 수단으로 시?청각 정보 전달이 가능하도록 도로반사경(혹은 LED 모니터, 사이니지), LED 문자정보판, 스피커, 경광등을 최적 조합으로하여 운전자, 보행자, 자전거 및 이륜차 이용자 등에게 현재 위험 상황을 보다 명확하고 효과적으로 전달하여 교통사고를 근원적으로 예방하고자 하는 제품임
○ 특히, 보행자 통행이 많은 생활도로(이면도로) 교차로 및 모퉁이에서의 시거 불량 문제는 시야가 제약되는 좁은 도로기하 조건, 불법주차, 부주의 등으로 인하여 기존 도로반사경으로는 사각지대 해소가 어려워, 시거 확보가 가능한 CCTV 영상을 활용하여 AI 딥러닝을 통한 접근로별 위험상황을 분석?평가하고 도로반사경 혹은 LED 모니터를 통한 이미지 제공 등을 통해 “직관”적인 도로 위험상황을 전달하여 교통사고를 방지하는 시스템임.
○ 또한 이미지(또는 영상) 제공과 더불어 문자정보 제공을 위한 LED 문자정보판을 통해 기존 도로반사경과 비교해서 교차로 훨씬 이전에서 접근하는 위험대상을 알림으로써, 보다 많은 교통안전 여유시간 확보할 수 있으며, 경광등 및 스피커를 통해 어린이, 어르신 등 교통약자 등에게 제한적으로 소리를 통한 위험상황 전파가 가능한 시스템임
최종목표 - 사각지대 교통사고 방지를 위한 다목적 AI 도로반사경 개발
- 기존 도로반사경의 단점을 완벽히 보완하면서 사각지대가 있는 생활도로(이면도로) 교차로에서 교통사고를 방지할 수 있는 CCTV 기반의 다목적 AI 반사경 개발
- T자형 이면도로 교차로에서 사고 방지 기능을 갖는 CCTV 기반의 AI 반사경 개발
- ?형 교차로에서 교통사고 방지 능력을 갖는 AI 반사경 개발
- 인공지능 객체인식 분석 기술 결합 및 위험도에 따른 시청각 알람
연구내용 및 범위 - 인공지능 엣지 기반의 영상 분석 기술 연구 개발
- 위험도 평가에 따라 시청각 알람 제공
- 중앙 관제형 서비스 연결하여 빅데이터 구축
- 시제품 제작 및 양산제품 개발
- 각종 인터페이스 장치 제어용 컨트롤러 개발

인공지능 추가 데이터 수집 및 학습
인공지능의 인식률을 높이기 위하여 다양한 형태의 데이터를 수집하고 이를 학습할 필요가 있음.
* 인공지능 데이터 증강(Data Augmentation) 기법
실제 환경과 유사하게 시뮬레이션을 통해 을 통해 이미지에 눈/비/안개/기타 노이즈 효과를 추가하는 모듈을 개발하고 학습에 적용하여 어떠한 환경에서도 평균적인 성능을 보장하는 인공지능 모델을 얻을 수 있음

*객체 검출 인공지능(Deep Learning) 모델 개발
긴급 상황 탐지를 위한 도로 위 객체 검출 Deep Learning 모델 개발
*인공지능 기반의 Object Detection 기술을 도로 위 객체 검출에 적용
* 인공지능 알고리즘에서 속도와 정확도는 서로 Trade-off 관계이므로 YOLOv3~v5 중 하나를 선택하여 최적화하면 임베디드 디바이스에도 이식할 만한 처리 속도와 도로 위 객체 검출에 적용할만한 정확도를 구현할 수 있다는 결론을 도출
* 아래는 본 연구 기관에서 YOLOv5의 Focal Loss Gamma 값을 최적화하여 학습한 결과, 검증 시 98%의 mAP 0.5 수치를 달성하였으며, 이는 Confidence Threshold를 0.5로 설정하였을 때, 검출한 Bounding Box 영역 내에서 객체의 종류를 정확하게 예측한 확률이 98%라는 것을 의미함.

위험객체 위치에 따른 가중치
교차지점 > 위험구역 A > 위험구역B
* 위험 객체 정의: 어린이 보행자(1m이상), 성인 보행자, 차량, 오토바이, 자전거 등
* 위험구역B에서 교차지점으로 갈수록 위험 경고 강도 차이가 나타남에 대한 예시
- LED등이 노란색(위험구역B)에서 빨간색(교차지점)으로 변화
- 교차지점으로 위험 객체가 가까워질 수록 LED 표시 이미지의 점멸 속도가 빨라짐

* 사고 위험도 시나리오별 정보 제공매체는 다양하게 조합해서 적용
- 교통사고 위험 1등급(최고): 영상, LED 텍스트 정보 제공, 비상 램프 점별, 스피커, 경고 등 교통사고 위험을 방지하는데 도움이 되는 모든 매체 활용
- 교통사고 위험 10등급(최하): 이면도로 교차로에 이동 객체가 없는 경우, 영상(산업용 모니터)과 LED 텍스트 정보제공 매체의 절전모드 유지
- 교차지점 적용, 위험구역B까지 단계적으로 확대 적용 가능한지 테스트

* 빅데이터 수집 및 분석
- 각 엣지 디바이스 즉, AI 스마트 반사경에서 수집된 데이터를 기반으로 빅데이터 구축
- 구축된 빅데이터를 활용하여 다양한 인사이트 도출할 수 있도록 대시 보드로 표현
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 AI 기반 스마트 반사경 시제품 제작
파주시 시범 설치 및 운영
학습 데이터 수집 및 딥러닝 학습 모델 설계
위험상황 단계별 정의 및 운영 시나리오
시제품 제작에 포함될 구성품
* CCTV : 고해상도 CCTV
* 산업용 모니터 (선택사항)
* 레이더 센서 : 차랑과 보행자를 식별하고 정합성 평가를 위한 장비
* Deep learning AI 기반 Edge Device : 인공지능/딥러닝 객체인식 등을 수행하기 위한 인공지능 가속칩이 내장된 장치
* LED 표출 장치 : 문자 및 아이콘 등을 표출하기 위한 장치
* 스피커 : 긴급 상황등을 알려주기 위한 장치
* 비상벨 : 위급 상황 및 도움이 필요할 때 관제실과 연결하기 위한 장치
* 경광등(LED경광 램프) : 차량이나 보행자의 주의를 필요하는 경우 시각적 주의를 주기 위한 장치

학습용 영상데이터 수집
EfficientDet, YOLOv4 , YOLOv5 알고리즘 검토하여 선정 및 하이퍼파라메터 수정 최적화
연구성과 기술적 기대성과 . 볼록거울 기반의 현행 도로반사경은 영상왜곡, 좌우반전으로 인해 객체의 위치나 속도 파악에 한계가 있으며, 특히 야간이나 악천후 시 본래 기능이 저하되므로 근본적인 한계가 있는 교통안전시설물임
. 또한, 도로반사경 설치 시 방향별 필요 시계범위를 산정하기 어려우며 오염 및 파손 등 유지관리의 어려움이 있음
. 본 사업화 기술은 고해상도의 카메라의 영상을 수집하여, AI 기술을 적용하여 객체를 구분하며, 객체의 특성을 고려하여 위험도를 산정하여 이용자에게 고해상도의 영상, 텍스트, 음향 등의 정보를 구분하여 제공하므로 최신 하드웨어 기술 및 AI기술이 접목된 첨단기술임
. 더하여, 기존 운영 중인 CCTV 인프라와 통합?연계기능으로 확장할 수 있으므로 현장 적용성 및 활용성이 뛰어난 기술임
사회 경제적 파급효과 . 도로반사경은 시거 사각지대에 교통사고를 예방하기 위해 도로 곡선부, 비신호 교차로, 주차장 모퉁이 등에 설치되어 왔음
. 방법CCTV는 범죄로부터 국민을 보호하기 위해, 불법주정차단속시스템은 주정차로 인한 다양한 교통사고를 예방하기 위해 지속적으로 시스템을 확충하고 있음
. 본 사업화 기술을 이용하여 개발된 시스템이 보급되면 설치 및 유지관리 비용을 크게 절감시킬 수 있음
. 또한 CCTV 산업의 첨단화를 위한 기초 데이터 및 정보를 제공하며, 스마트시티의 핵심 기술로 발전하여 궁극적으로 사회간접자본의 디지털화 확산에 기여함
활용방안 ○ 국내 도시지역 생활도로(이면도로) 중 사고위험이 높은 시거불량 교차로를 우선적으로 설치 대상으로 선별하여 기존 도로반사경 대신 본 개발 제품 설치 추진
- 제품 개발기간 중에 사업참여 계획을 제출한 지자체(파주시)와 함께 실증용 사업 우선 추진
- 실증사업 결과를 토대로 사업 홍보 및 정부에서 수립하는 교통안전계획에 사업계획 반영 추진

* 설치 위치 선정은 사고다발지점, 어린이, 어르신 등 교통약자 보호구역, 주민 민원 등 우선순위 평가기준을 설정하여 결정
○ 볼록거울기반의 도로반사경 대체
- 신규 수요, 파손되거나 기능이 다한 기존 도로반사경을 대체
○ 방범용 CCTV, 불법주·차정차 단속시스템 등 기존 CCTV 인프라와 통합 활용
- 기존 방범용 CCTV 또는 불법주·정차 단속시스템과 통합(물리적) 설치
- 방범용 기능 및 불법주·정차 단속기능을 포함한 고급형(물리적, 기능적 통합) 설치
- 시거확보용, 방범용, 불법주·정차단속용의 기능을 통합, 스마트시티의 핵심 솔루션
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 시거 인공지능 도로반사경 무신호교차로 교통사고
영문 Sight Distance Artificial Intelligence Road Convex Mirror Unsignalized Intersection Traffic Accident
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