SVM과 의사결정트리를 이용한 열악한 환경에서의 교통표지판 인식 알고리즘

Abstract

교통 표지판 인식(TSR)은 운전자 보조 시스템(ADAS)의 중요한 부분 중의 하나이다. 하지만 일반적인 주간 상황이 아닌 야간, 눈, 비, 안개 등의 열악한 상황에 대한 연구는 주간 상황과 달리 표지판 고유의 색이 정확히 나타나지 않기 때문에 많이 이루어지지 않고 있다. 본 논문에서는, 주간 상황뿐 아니라 열악한 환경에서도 적용 가능한 기계학습 기반의 교통 표지판 인식 알고리즘을 제안한다. 열악한 환경에서는 일반적인 RGB 색 체계 정보를 이용한 방법은 좋은 성능을 보이지 못하므로 표지판의 형태적 특징을 이용하는 HoG 특징점 추출기를 이용하여 표지판의 형태적 특징을 추출하고 SVM 알고리즘을 이용하여 표지판을 검출하였다. 검출한 표지판의 인식에는 Normalized RGB 색 체계의 25개의 참조점을 통한 의사결정트리를 이용하였다. Intel i5 3.4GHz 환경에서 Full HD 해상도의 이미지에 대해 실험한 결과 안개 및 야간 등의 열악한 환경에서의 검출률은 96.4%, 인식률은 94%로 본 논문에서 제안하는 학습기반의 알고리즘이 열악한 환경에서의 표지판 검출 및 인식에 효율적으로 적용이 가능함을 알 수 있다. Traffic Sign Recognition(TSR) is an important element in an Advanced Driver Assistance System(ADAS). However, many studies related to TSR approaches only in normal daytime environment because a sign's unique color doesn't appear in poor environment such as night time, snow, rain or fog. In this paper, we propose a new TSR algorithm based on machine learning for daytime as well as poor environment. In poor environment, traditional methods which use RGB color region doesn't show good performance. So we extracted sign characteristics using HoG extraction, and detected signs using a Support Vector Machine(SVM). The detected sign is recognized by a decision tree based on 25 reference points in a Normalized RGB system. The detection rate of the proposed system is 96.4% and the recognition rate is 94% when applied in poor environment. The testing was performed on an Intel i5 processor at 3.4 GHz using Full HD resolution images. As a result, the proposed algorithm shows that machine learning based detection and recognition methods can efficiently be used for TSR algorithm even in poor driving environment.