컴퓨터 비젼을 활용한 철도 안전 증진방안에 관한 연구 : 철도선로변 작업자 인식 및 객체검출을 중심으로

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 철도의 고속화, 개량화, 신설화에 따른 철도선로변에서 철도유지보수 작업이 증가하고 있으며, 이에 따른 철도선로변 작업자의 사고 또한 빈번히 발생하고 있다. 사고건수는 감소추세이나 사망사고는 증가 추세로, 철도선로변 작업자가 열차 및 철도차량과 접촉사고시 사고 피해는 다른 사고보다 피해가 크고, 사회적으로 크게 이슈가 되고 있다. 현행 철도선로변 작업 시 공사(작업)구간의 200m,500m전에 공사(작업)표지를 설치하여 열차 및 철도차량 기관사에게 공사(작업)구간이라는 것을 사전에 인지하도록 하고, 열차 및 철도차량 기관사가 전방주의하면서 이동하거나, 공사(작업)구간 전 열차감시원을 배치시켜서 열차 및 철도차량 기관사에게 공사(작업)구간을 인지하게 한다. 그러나 철도 교통사상사고에서 선로변 작업자 및 열차를 감시하는 열차감시원도 열차 및 철도차량에 접촉하는 사고가 빈번히 발생하고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 이러한 철도교통사상사고를 예방하고자 열차 및 철도차량에 장착되어 있는 터널 모니터링 영상 시스템을 활용하여, 철도선로변 작업자 인식 및 검출을 하여 철도교통사상사고를 예방 하고자 하였다. 터널 모니터링 영상 시스템의 영상데이터를 이용하여 철도표지, 철도선로, 철도선로변 작업자 인식 및 검출을 하였다. 터널 모니터링 영상 시스템의 영상데이터는 열차 전부에 PTZ카메라가 장착되어 열차가 이동할 때, 전차선 및 선로 결함을 실시간으로 감시하는 장치이나, 사람이 육안으로 감시하여야 하기 때문에 한계가 있다. 이러한 터널 모니터링 영상 시스템의 영상데이터에서 철도표지, 철도선로, 철도선로변 작업자 영상이 기록되기에, 이러한 영상의 데이터를 추출하고 활용할 수 있는 컴퓨터 비전(Computer Vision Opencv)라이브러리를 활용하여 철도표지, 철도선로, 철도선로변 작업자 인식 및 검출 Algorithm을 구축 하여 철도선로변 작업자 안전을 예방하고자 하였다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 내용 및 범위 3
• 1.2.1 시간적 범위 4
• 1.2.2 공간적 범위 4
• 1.3 연구의 방법 4
• II. 이론적 배경과 선행연구 검토 6
• 2.1 철도 사고의 종류 6
• 2.2 철도 사고의 특징 8
• 2.3 철도 사고 분석 10
• 2.4 철도선로 작업 현황 14
• 2.5 국내 철도 안전관리 현황 20
• 2.6 국내 철도 공사(작업)현장 안전관리 문제점 22
• 2.7 국내 선행 연구 고찰 24
• 2.8 국외 철도안전관리 현황 및 선행연구 고찰 34
• 2.9 열차 및 철도차량 선로변 공사 관리현황 및 선행연구 비교 분석 42
• 2.10 선행연구 시사점 및 차별성 44
• III. 컴퓨터 비전(Computer Vision) 46
• 3.1 OpenCV(Open Source Computer Vision) 46
• 3.2 철도 표지 인식 및 검출 Algorithm 52
• 3.3 철도선로 검출 Algorithm 56
• 3.4 철도선로변 움직이는 객체 검출 Algorithm 57
• IV. 철도선로변 객체 인식 및 검출 Algorithm구축 62
• 4.1 철도 표지 63
• 4.2 도시철도 터널모니터링 영상 시스템 현황 65
• 4.3 철도표지 인식 및 검출 Algorithm구축 66
• 4.4 철도선로 인식 및 검출 Algorithm구축 76
• 4.5 철도선로작업자 인식 및 검출 Algorithm구축 85
• V. Algorithm적용 실험 및 평가 95
• 5.1 Algorithm동작 환경 95
• 5.2 영상데이터 Algorithm적용 96
• 5.3 영상데이터 Algorithm검증 101
• VI. 결론 및 향후연구 과제 109
• 참고문헌 112
• Abstract 120