KR100821924B1 - 탑승자 두부 검출 장치 및 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 내부에 설치된 카메라 모듈이 획득한 영상으로부터 상기 차량의 탑승자 두부의 위치를 검출 및 트래킹하여 상기 탑승자 두부 위치 정보를 생성하고, 상기 생성된 위치 정보에 따라 에어백의 작동 여부를 판단하는 탑승자 두부 검출 장치 및 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 탑승자 두부 검출 장치는 차량의 내부에 설치되며, 탑승자의 영상을 획득하는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈이 획득한 영상으로부터 상기 탑승자의 두부의 위치를 검출 및 트래킹하여 상기 탑승자의 두부 위치 정보를 생성하는 영상처리 모듈; 및 상기 영상처리 모듈에서 생성한 상기 탑승자의 두부의 위치 정보에 따라 에어백을 작동시키는 제어부를 포함한다.

Description

탑승자 두부 검출 장치 및 검출 방법{PASSENGER HEAD DETECTION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 탑승자 두부 검출 장치를 도시한 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 카메라 모듈의 위치를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 내부 영역의 분할 방법을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 탑승자의 두부 위치 검출 방법을 도시한 흐름도.
본 발명은 탑승자 두부 검출 장치 및 검출 방법에 관한 것으로, 특히 차량 내부에 설치된 카메라 모듈이 획득한 영상으로부터 상기 차량의 탑승자 두부의 위치를 검출 및 트래킹하여 상기 탑승자 두부 위치 정보를 생성하고, 상기 생성된 위치 정보에 따라 에어백의 작동 여부를 판단하는 탑승자 두부 검출 장치 및 검출 방법에 관한 것이다.
현재 자동차 산업이 발전하고 사회가 복잡해짐에 따라 사람들의 활동범위가 넓어지고, 활동 범위가 넓어짐에 따른 시간의 낭비를 최소화하고 보다 편하게 이동하기 위해 자동차의 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 자동차 수요의 증가로 교통 사고율도 증가하고 있다.
교통사고가 증가함에 따라 자동차에는 탑승자를 보호하기 위한 탑승자 보호 시스템들이 장착되고 있다. 상기 탑승자 보호 시스템 중 하나가 에어백 시스템이다.
에어백 시스템은 차체에 대한 물리적인 충격을 감지하는 충격센서를 구비하여 상기 충격센서로부터 충격 감지신호가 입력되면 에어백을 작동시켜 탑승자를 보호 한다. 최근에는 탑승자의 자세, 구체적으로, 탑승자가 어른인지 어린이인지 그리고 탑승자가 창가 쪽으로 기대고 있는지 등과 같은 탑승자의 자세를 판단하고, 탑승자의 자세에 따라 탑승자를 최대한 보호할 수 있도록 에어백을 작동시키는 에어백 시스템이 사용된다. 이를 위해 자동차에는 탑승자의 자세를 판단하기 위한 탑승자 자세 판단 시스템이 장착된다.
통상적으로 탑승자 자세 판단 시스템은 좌석의 시트에 압력센서를 설치하여 탑승자의 무게를 측정함과 더불어, 탑승자 주변에 적외선 센서 또는 초음파 센서 등을 설치하여 운전자의 기준 위치에서의 거리를 측정함으로써 자세를 판단한다. 그러나 이러한 압력센서 및 적외선 센서 또는 초음파 센서를 이용하는 방식은 탑승자의 자세를 판단하는데 한계가 있으므로, 영상 정보를 이용한 방식이 이용된다.
이러한 방식은 2차원 영상을 획득하여 3차원 맵을 생성하여 탑승자의 자세를 판별하는 스테레오 영상 정합을 이용하거나, TOF(Time Of Flight) 방식의 3차원 센서를 이용하여 탑승자의 자세를 판별하였다. 하지만, 이러한 방식은 실시간성을 보장하기 어려우며, 실시간성을 보장받기 위하여 DSP(Digital Signal Processor)를 사용하는 경우 비용이 많이 든다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 차량 내부에 광각 렌즈가 구비된 단일 카메라 모듈이 획득한 영상을 이용하여 상기 차량의 탑승자의 두부 위치를 판별하고, 상기 두부 위치를 검출 및 트래킹하여 상기 탑승자의 위치 정보에 따라 에어백을 작동시킬 수 있는 탑승자 두부 검출 장치 및 검출 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 탑승자 두부 검출 장치는 차량의 내부에 설치되며, 탑승자의 영상을 획득하는 카메라 모듈; 상기 카메라 모듈이 획득한 영상으로부터 상기 탑승자의 두부의 위치를 검출 및 트래킹하여 상기 탑승자의 두부 위치 정보를 생성하는 영상처리 모듈; 및 상기 영상처리 모듈에서 생성한 상기 탑승자의 두부의 위치 정보에 따라 에어백을 작동시키는 제어부를 포함한다.
상기 카메라 모듈은 광각렌즈가 구비된 적외선 조명장치를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 카메라 모듈은 차량의 천장에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 영상처리 모듈은 intensity gradient 모델, Lucas-Kanade 모델 및 Head-Shoulder 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 상기 탑승자의 두부의 위치를 검출할 수 있으며, 상기 영상처리 모듈은 광 흐름 모델 및 칼만 필터 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 탑승자의 두부의 위치를 트래킹할 수 있다.
상기 제어부는 상기 차량의 내부 영역을 하나 이상의 구역으로 분할하고 상 기 탑승자의 두부가 상기 하나 이상의 구역 중 일정 구역에 위치하는 경우, 상기 에어백을 작동시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 탑승자 두부 검출 방법은 (a) 카메라 모듈이 차량에 탑승한 탑승자의 영상을 획득하는 단계; (b) 상기 획득한 영상으로부터 상기 탑승자의 두부 영역을 검출하는 단계; (c) 상기 검출된 두부 영역을 트래킹하여 상기 두부 영역의 위치 정보를 검출하는 단계; 및 (d) 상기 탑승자의 두부의 위치 정보에 따라 에어백을 작동시키는 단계를 포함한다.
상기 (b) 단계는 intensity gradient 모델, Lucas-Kanade 모델 및 Head-Shoulder 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 상기 탑승자의 두부의 위치를 검출하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 (c) 단계는 광 흐름 모델 및 칼만 필터 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 탑승자의 두부의 위치를 트래킹하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계는 상기 차량의 내부 영역을 하나 이상의 구역으로 분할하고 상기 탑승자의 두부가 상기 하나 이상의 구역 중 일정 구역에 위치하는 경우에 상기 에어백을 작동시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 탑승자 두부 검출 장치를 도시한 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탑승자 두부 검출 장치는 카메라 모듈(110), 영상처리 모듈(120) 및 제어부(130)로 구성된다.
카메라 모듈(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 차량의 천장에 설치되어, 상기 차량의 탑승자의 영상을 획득하는 기능을 수행한다.
카메라 모듈(110)은 단일 카메라로써, 차량 내부의 넓은 영역의 영상을 획득할 수 있도록 광각 렌즈, 예컨대 130°이상 범위의 영상을 획득할 수 있는 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 차량이 야간에 주행하는 경우를 대비하여 적외선 조명장치를 포함하는 것이 바람직하다.
영상처리 모듈(120)은 카메라 모듈(110)이 획득한 영상으로부터 상기 탑승자의 두부의 위치를 검출 및 트래킹(tracking)하여 상기 탑승자의 두부 위치 정보를 생성하는 기능을 수행한다.
영상처리 모듈(120)은 intensity gradient 모델, Lucas-Kanade 모델 및 Head-Shoulder 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 상기 탑승자의 두부 위치를 검출하며, 상기 검출된 두부 위치를 광 흐름(Optical-flow) 모델 및 칼만 필터(kalman filter) 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 탑승자의 두부 위치를 트래킹할 수 있다.
제어부(130)는 영상처리 모듈(120)에서 생성된 상기 두부 위치 정보에 따라 에어백을 작동시키는 기능을 수행한다.
제어부(130)는 상기 차량의 내부 영역을 하나 이상의 구역으로 분할하고 상기 탑승자의 두부가 상기 하나 이상의 구역 중 일정 구역에 위치하는 경우, 상기 에어백을 작동시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 내부 영역의 분할 방법을 도시한 도면으로써, 1번은 상기 탑승자가 상체를 대시 보드에 근접시켰을 경우, 2번은 상기 탑승자가 상체를 창 측에 근접시킨 경우, 3번은 상기 탑승자가 좌석의 등받이에서 상체를 떨어뜨린 경우, 4번은 상기 탑승자가 상기 좌석의 등받이에 상체를 기댄 경우, 5번은 상기 탑승자가 좌측으로 상체를 기울인 경우이며, 6번은 시트를 뒤쪽으로 하여 상기 탑승자가 누운 경우로 나누어 상기 탑승자의 두부가 위치할 수 있는 영역을 도시한 도면이다. 이때, 상기 분할된 내부 영역은 차종에 따라 거리 및 범위는 변동이 가능하다.
제어부(130)는 상기 두부 위치 정보와 상기 차량의 충돌 정보에 따라 에어백의 작동 여부, 작동 강도 및 속도를 조절할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 탑승자의 두부 위치 검출 방법에 대하 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 탑승자의 두부 위치 검출 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈이 탑승자의 영상을 획득한다(단계 410).
상기 카메라 모듈이 획득한 영상으로부터 상기 탑승자의 두부 위치를 검출한다(단계 420). 이때, 상기 탑승자의 두부 위치 검출은 intensity gradient 모델, Lucas-Kanade 모델 및 Head-Shoulder 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 수행하는 것이 바람직하다.
다음에는, 상기 검출된 두부 위치를 트래킹하고, 상기 탑승자의 두부 위치 정보를 생성한다(단계 430). 상기 탑승자의 두부 위치 트래킹은 상기 검출된 두부 위치를 광 흐름(Optical-flow) 모델 및 칼만 필터(kalman filter) 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 수행하는 것이 바람직하다.
다음에는, 상기 탑승자의 두부 위치를 검출 및 트래킹하여 생성된 상기 탑승자의 두부의 위치 정보에 따라 에어백을 작동시킨다(단계 440). 이때, 상기 두부의 위치 정보뿐만 아니라 차량 내에 설치된 충격센서에서 감지된 충격 감지 신호에 따라 상기 에어백의 작동 여부, 작동 강도 및 속도를 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 중심으로 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명하였다. 그러나 본 발명에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않고 다양한 변형과 변경이 가능할 것이다. 예컨대, 상기 검출 장치가 에어백을 작동시키데 수행되는 것이 아닌 감시 시스템으로도 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명의 보호범위는 이하의 청구범위에 의하여 정하여져야 할 것이다.
본 발명에 따른 탑승자 두부 검출 장치 및 검출 방법은 차량 내부에 광각 렌즈가 구비된 카메라 모듈을 이용하여 상기 차량의 탑승자의 두부의 위치를 검출 및 트래킹하여 상기 탑승자의 두부 위치 정보에 따라 에어백을 작동시키므로, 보다 정확하게 상기 탑승자의 위치를 판단하여 상기 에어백을 작동시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 광각 렌즈가 구비된 단일 카메라를 사용하므로 단일 카메라만으로도 차량 내부의 영상을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 차량의 내부에 설치되며, 탑승자의 영상을 획득하는 카메라 모듈;
    상기 카메라 모듈이 획득한 영상으로부터 상기 탑승자의 두부 위치를 검출 및 트래킹하여 상기 탑승자의 두부 위치 정보를 생성하는 영상처리 모듈; 및
    상기 영상처리 모듈에서 생성한 상기 탑승자의 두부 위치 정보에 따라 에어백을 작동시키는 제어부를 포함하되,
    상기 영상처리 모듈은 intensity gradient 모델, Lucas-Kanade 모델 및 Head-Shoulder 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 상기 탑승자의 두부 위치를 검출하는 탑승자 두부 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 모듈은 광각렌즈가 구비된 적외선 조명장치를 포함하는 탑승자 두부 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 모듈은 차량의 천장에 설치되는 탑승자 두부 검출 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상처리 모듈은 광 흐름 모델 및 칼만 필터 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 탑승자의 두부 위치를 트래킹하는 탑승자 두부 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 차량의 내부 영역을 하나 이상의 구역으로 분할하고 상기 탑승자의 두부가 상기 하나 이상의 구역 중 일정 구역에 위치하는 경우, 상기 에어백을 작동시키는 탑승자 두부 검출 장치.
  7. (a) 카메라 모듈이 차량에 탑승한 탑승자의 영상을 획득하는 단계;
    (b) 상기 획득한 영상으로부터 상기 탑승자의 두부 위치를 검출하는 단계;
    (c) 상기 검출된 탑승자의 두부 위치를 트래킹하여 상기 탑승자의 두부 위치 정보를 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 탑승자의 두부 위치 정보에 따라 에어백을 작동시키는 단계를 포함하되,
    상기 (b) 단계는 intensity gradient 모델, Lucas-Kanade 모델 및 Head-Shoulder 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 상기 탑승자의 두부 위치를 검출하는 단계를 포함하는 탑승자 두부 검출 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 광 흐름 모델 및 칼만 필터 모델 중 어느 하나를 기초로 하여 탑승자의 두부 위치를 트래킹하는 단계를 포함하는 탑승자 두부 검출 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 상기 차량의 내부 영역을 하나 이상의 구역으로 분할하고 상기 탑승자의 두부가 상기 하나 이상의 구역 중 일정 구역에 위치하는 경우에 상기 에어백을 작동시키는 단계를 포함하는 탑승자 두부 검출 방법.
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