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경량화 플랫폼 Jetson을 활용한 버스 내부 모니터링 시스템

Jetson TX2에서 YOLOv5, DeepSORT를 활용하여 버스 내부 다중 영상에 대하여 객체 탐지 및 추적하여 승차 또는 하차 인원 측정 및 사고를 감지하고 전송하는 시스템입니다

과제 소개

개별 버스에 설치된 Jetson TX2를 활용하여 다중 영상에 대해 객체 탐지 및 트래킹하여 승차 또는 하차 인원 카운트 및 사고 발생을 감지한다. 클라우드 서비스와 연동을 통해 승차 또는 하차 인원수와 사고 발생시 이후 상황을 보여주는 영상을 특정 시간동안 실시간으로 전송한다.
저장된 데이터를 활용하여 승객과 관리자의 편의를 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.

Jetson TX2를 활용하여 네트워크 엣지(Edge)에서 객체 탐지 및 트래킹을 진행하여 다중 버스에 대하여 적용이 가능하도록 하였고, 전체 영상 전송 및 저장에 대한 부담을 줄이고 실시간성을 확보하는데 집중하였다.
또한, 제한된 리소스를 가진 Jetson에서 다중 영상을 처리가 가능하다는 점에서 본 과제는 의미가 있다.

과제 배경 및 목적

서울 교통공사는 2017년부터 교통카드 태그 기반으로 시내버스 혼잡도 데이터를 제공하고 있다. 서울특별 시의 경우, 98.9%의 승객들이 교통카드로 버스를 타고 하차할 때는 하차 태그를 하기 때문에, 꽤나 정확도가 높다고 할 수 있다. 그러나, 부산시의 경우 하차 태그 비율은 30%, 대구시의 경우 38%로 하차 시 교통카드 태그가 원활히 이루어지고 있지 않다. 또한, 기존에는 블랙박스를 통해 종점에서 녹화된 영상의 처리가 이루어지므로 실시간으로 사고에 대한 대처가 불가능하다는 문제에 집중하였다.

이를 해결하기 위해 교통카드 태그 방식이 아닌 기본적으로 버스 내부에 설치된 CCTV를 활용하여 혼잡도를 측정하고, 실시간으로 사고에 대한 모니터링을 제공하기 위해 이 시스템을 개발하였다.

시스템 구성도

Jetson에서 RTSP(Real Time Streaming Protocol)를 이용하여 실시간으로 하나의 버스 내부 3개의 CCTV영상을 받아온다. 영상은 입구, 출구와 내부 영상이 존재하고 각각은 승차 인원 측정, 하차 인원 측정 그리고 사고 감지에 사용된다.

승차/하차 인원수 측정: YOLOv5와 DeepSORT를 활용하여 승차 또는 하차하는 승객의 인원수를 측정하고 MQTT 프로토콜을 이용하여 전송한다. 클라이언트는 버스 번호로 구분된 토픽을 구독하여 각 버스에 대한 승차 또는 하차 인원수와 사고 발생에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.

넘어짐 감지: YOLOv5와 DeepSORT를 활용하여 넘어짐을 감지하고 넘어짐 감지 시, HLS프로토콜을 이용한 .m3u8파일과 .ts파일을 5초 간격으로 생성합니다. 사고 이후 총 30초의 영상을 생성합니다. 관리자가 사고 사실을 인지하고 실시간으로 영상을 확인할 수 있습니다.

팀 소개

김민욱 [email protected]
https://github.com/k-kmw

  • YOLOv5를 이용하여 인원수 카운트 구현
  • 사고 발생 여부 탐지 구현
  • HLS 프로토콜을 이용하여 영상 생성 구현

황정호 [email protected]
https://github.com/wjdgh224

  • 클라우드 환경설정 및 연동
  • MQTT를 이용하여 인원수 발행하는 기능 구현
  • AWS S3에 HLS 프로토콜로 생성된 영상 저장 구현

황현정 [email protected]
https://github.com/seasameoil

  • Django 서버 구축 및 프론트엔드 구현
  • 클라우드에 저장된 데이터 구독하는 기능 구현 실시간 날씨 API
  • 기반으로 한 혼잡도 계산 방법 구현

시연 영상

https://www.youtube.com/watch?v=_uKhF7eF_cQ&list=PLFUP9jG-TDp96chsm66TfMPlAJXIt6Gr9&index=26&t=38s

설치 방법

  1. python을 설치 (v3.6 ~ v3.8)
  2. 라이브러리 설치
$ pip install -r requirement.txt
  1. crowdhuman_yolov5m weight 다운로드 https://drive.google.com/file/d/1gglIwqxaH2iTvy6lZlXuAcMpd_U0GCUb/view
$ cd yolov5
$ mkdir weights
$ mv your_crowdhuman_yolov5m_path ./yolov5/weights

실행 방법

버스 내부 영상 승/하차 인원 측정 및 사고 추적

설정

$ cd service/myyl/people_detect_in_bus
$ touch .env
$ vi .env

$ HLSPATH = "your_local_hls_path/hls"
ACCESS_KEY_ID = 'your_IAM_key_ID' #s3 관련 권한을 가진 IAM계정 정보
ACCESS_SECRET_KEY = 'your_IAM_secret_key'
ENDPOINT = "your_iot_endpoint to publish"
PATH_TO_AMAZON_ROOT_CA_1 = "your_Amazon-Root-CA1.pem"
PATH_TO_PRIVATE_KEY = "your_private.pem.key"
PATH_TO_CERTIFICATE = "your_device.pem.crt" 
BUSNUM = 101 (bus num you interest)

실행

version 1
1. RTSP
$ python track.py --source rtsp:your_rtsp_address [--show-vid]
2. *.mp4
$ python track.py --source video.mp4 [--show-vid]

verison 2 - default embeded video
$ python track_.py [--show-vid]

모니터링 서비스

설정

$ cd service/myyl
$ vi iot.py 
$ myMQTTClinet = AWSIoTMQTTClient("your_client_name")
$ myMQTTClinet.configureEndpoint("your_aws_iot_endpoint", 8883)
$ myMQTTClinet.configureCredentials("your_Amazon-Root-CA1.pem", "your_private.pem.key", "your_device.pem.crt")

실행

$ cd service
$ python manage.py runserver

GPU 사용 방법

  1. 자신의 GPU에 호환되는 CUDA 설치
  2. CUDA 버전에 맞는 torch, torchvision, torchaudio 설치

이후 실행

version 1
1. RTSP
$ python track.py --source rtsp:your_rtsp_address --device deviceNum [--show-vid]
2. *.mp4
$ python track.py --source video.mp4 --device deviceNum [--show-vid]

version 2 - default embeded video
$ python track_.py [--show-vid]

예상 문제

  1. torch에서 CUDA 인식을 못하는 문제

    GPU에 맞는 CUDA를 설치하고 CUDA와 호환되는 torch, torchivsion, torchaudio를 다시 설치하세요!

  2. AttributeError: 'Upsample' object has no attribute 'recompute_scale_factor'

    File /usr/local/lib/python[3.8]/site-packages/torch/nn/modules/upsampling.py:154, in Upsample.forward(self, input)에서 다음과 같이 설정하세요.

    def forward(self, input: Tensor) -> Tensor:
    return F.interpolate(input, self.size, self.scale_factor, self.mode, self.align_corners,
    #recompute_scale_factor=self.recompute_scale_factor
)

  3. attributeerror: module 'numpy' has no attribute 'float'.

    numpy 버전을 더 최신 버전으로 설치하세요. 파이썬과 CUDA 및 파이토치 버전에 따라 적절한 버전이 다를 수 있습니다.

라이센스

MIT