KR101409846B1 - 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치 - Google Patents

3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

3차원 이미지로 증강된 이미지 정보를 실제 거리정보를 기반으로 입체적으로 표시함으로써 운전자에게 사실적인 정보를 제공할 수 있는 헤드 업 디스플레이 장치가 개시된다. 본 발명의 일면에 따른 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치는 3차원 지리정보 데이터가 저장되는 지리정보 데이터베이스와, 상기 지리정보 데이터베이스를 이용하여 차량이 이동하는 전면 방향에 위치하는 주변 건물에 대해 상기 차량의 현재 위치와의 거리정보를 생성하는 거리정보 생성부와, 상기 거리정보에 기초하여 상기 주변 건물에 관한 정보 또는 경로정보에 대한 3차원 이미지를 생성하는 3차원 이미지 정보 생성부를 포함한다.

Description

3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치{Head up display apparatus based on 3D Augmented Reality}
본 발명은 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3차원 이미지로 증강된 이미지 정보를 실제 거리정보를 기반으로 입체적으로 표시함으로써 운전자에게 사실적인 정보를 제공할 수 있는 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것이다.
전 세계적으로 자동차용 디스플레이 통합화에 대한 요구가 늘어나고 있으며, 자동차 운전자의 안전을 위해 자동차의 주행 안전시스템에 관한 많은 기술이 현재 연구되고 있다. 특히, 헤드 업 디스플레이(Head Up Display, 이하 HUD) 시스템은 운전자 또는 조종사의 시선과 눈의 초점 수렴거리를 크게 변화시키지 않고 주행에 필요한 현재상태를 볼 수 있도록 하여 눈의 피로를 줄이고 시선의 이동에 의한 돌발사고의 위험을 감소시켜주는 장치이다.
수 많은 정보시스템이 제공하는 여러 시각정보를 운전자의 시각적 간섭을 최소화하면서 효율적으로 전달할 수 있는 새로운 인터페이스의 설계는 지능형 고안전 차량의 실용화에 있어서 매우 중요한 문제이다. 최근 고가의 차량에 장착되는 통합 스마트 모니터 시스템은 차량의 현재 속도, 연료 잔량, 내비게이션 길 안내 정보 등을 운전자가 바로 앞 윈드실드에 그래픽 이미지로 투영함으로써 운전자가 불필요하게 시선을 다른 곳으로 옮기는 것을 최소화시켜 주는 첨단 차량 디스플레이 장치이다.
이와 같은 HUD 시스템은 운전자의 즉각적인 반응을 유도함과 동시에 편의성을 제공해준다는 점에서 다른 디스플레이 장치와 비교할 때 차별성이 있다. 하지만 지금까지 연구된 HUD 시스템은 단순히 정보를 출력할 뿐이고 증강된 이미지 정보를 화면에 표시할 때 물체의 거리에 따른 원근감이 고려되지 않기 때문에 사실적인 표현에 제약이 따른다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 3차원 이미지로 증강된 이미지 정보를 실제 거리정보를 기반으로 입체적으로 표시하는 헤드 업 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 차량 운전자의 시선을 추적하여 시선 방향에 증강된이미지 정보를 표시하는 다초점 헤드 업 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치는 3차원 지리정보 데이터가 저장되는 지리정보 데이터베이스와, 상기 지리정보 데이터베이스를 이용하여 차량이 이동하는 전면 방향에 위치하는 주변 건물에 대해 상기 차량의 현재 위치와의 거리정보를 생성하는 거리정보 생성부와, 상기 거리정보에 기초하여 상기 주변 건물에 관한 정보 또는 경로정보에 대한 3차원 이미지를 생성하는 3차원 이미지 정보 생성부를 포함한다.
상기 3차원 이미지 정보 생성부는 상기 거리정보에 기초하여 상기 주변 건물에 관한 정보에 대한 3차원 이미지의 크기를 달리 표시하는 방식으로 원근감을 주어 상기 3차원 이미지를 생성한다.
또한, 본 발명의 일면에 따른 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치는 상기 차량 내부에 설치된 카메라에서 전송된 운전자 시선 추적정보를 수신하는 수신부와, 상기 시선 추적정보에 기초하여 차량의 윈드쉴드 상에 표시되는 상기 3차원 이미지의 초점 거리를 조절하는 표시위치 제어부를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 3차원 이미지로 증강된 이미지 정보를 실제 거리정보를 기반으로 입체적으로 표시함으로써 운전자에게 사실적인 정보를 제공할 수 있다.
또한, 시선추적을 통해 헤드 업 디스플레이 장치에 증강될 이미지 정보에 원근감을 주거나, 또는 표시되는 위치에 정확성을 높일 수 있어 사실적인 정보 전달이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치의 외부 구성을 도시한 시스템 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치의 내부 구성을 도시한 블록 구성도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 도는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치의 외부 구성을 도시한 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치에서 HUD 제어부의 내부 구성을 도시한 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 광원부(10)와, 영상 출력부(20)와, 광학계(30)와, HUD 제어부(40)와, 구동부(50)를 포함하여 구성된다.
광원부(10)는 UHP(ultra high pressure) 램프, 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 또는 레이저 등을 이용할 수 있으며, 영상 출력부(20)의 동작에 필요한 빛을 생성하여 영상 출력부(20)쪽으로 공급한다.
영상 출력부(20)는 HUD 제어기(40)로부터 인가되는 영상 신호와 제어 신호에 기초하여 해당하는 영상을 생성하여 출력한다. 이때, 영상 신호는 차량 정보나 주행 정보 등과 같은 운행 정보에 대응하는 신호이다. 본 실시예에서, 영상 출력부(20)는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)를 사용하지만, 이와는 달리, PDP(plasma display panel)나 OLED(organic light emitting display) 등과 같은 박막 표시 장치를 사용할 수 있다. 또한 영상 출력부(20)가 반사형 액정 표시 장치일 경우, 광원부(10)는 필요하지 않다.
광학계(30)는 복수의 렌즈를 구비하고 있고, 영상 출력부(20)에서 출력되는 영상이 차량의 윈드 쉴드(wind shield)에 투영되도록 광의 경로를 변경하여 출력함으로써, 영상 출력부(20)에서 출력되는 영상을 통과시킨다. 이때, 광학계(30)는 영상 출력부(20)에서 출력되는 영상의 초점 거리와 영상의 크기 등을 적절히 조절할 수 있다. 광학계(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 평면경과 요면경 등을 포함하여 구성될 수 있다.
HUD 제어기(40)는 3차원 지리정보에 기초하여 차량이 이동하는 전면 방향에 위치하는 주변 건물에 대해 상기 차량의 현재 위치와의 거리정보를 생성하고, 상기 거리정보에 기초하여 주변 건물에 관한 정보 및 경로정보에 대한 3차원 이미지를 생성한다.
또한, HUD 제어기(40)는 차량 내부에 설치된 카메라에서 촬영된 시선 추적정보에 기초하여 시선 방향에 맞은 3차원 이미지를 차량의 윈드쉴드에 출력할 수 있도록 3차원 이미지의 초점 거리 및 영상의 크기를 적절히 조절하거나, 또는 3차원 이미지 영상이 표시되는 위치를 변경하기 위한 제어정보를 생성하여 구동부(50)로 전송한다.
이와 같은 HUD 제어기(40)의 내부 구성은 도 2에 도시된 바와 같다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 HUD 제어기(40)는 3차원 지리정보 데이터가 저장되는 지리정보 데이터베이스(41)와, 상기 지리정보 데이터베이스(41)를 이용하여 차량이 이동하는 전면 방향에 위치하는 주변 건물에 대해 상기 차량의 현재 위치와의 거리정보를 생성하는 거리정보 생성부(43)와, 상기 거리정보에 기초하여 상기 주변 건물에 관한 정보 또는 경로정보에 대한 3차원 이미지를 생성하는 3차원 이미지 정보 생성부(45)와, 차량 내부에 설치된 카메라에서 전송된 운전자 시선 추적정보를 수신하는 수신부(47)와, 상기 시선 추적정보에 기초하여 차량의 윈드쉴드(wind shield) 상에 표시되는 상기 3차원 이미지의 초점 거리를 조절하는 표시위치 제어부(49)를 포함하여 구성된다.
상기 3차원 이미지 정보 생성부(45)는 상기 거리정보에 기초하여 상기 주변 건물에 관한 정보에 대한 3차원 이미지의 크기를 달리 표시하는 방식으로 원근감을 주어 상기 3차원 이미지를 생성한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (3)

  1. 3차원 지리정보 데이터가 저장되는 지리정보 데이터베이스;
    상기 지리정보 데이터베이스를 이용하여 차량이 이동하는 전면 방향에 위치하는 주변 건물에 대해 상기 차량의 현재 위치와의 거리정보를 생성하는 거리정보 생성부;
    상기 거리정보에 기초하여 상기 주변 건물에 관한 정보 또는 경로정보에 대한 3차원 이미지를 생성하는 3차원 이미지 정보 생성부;
    상기 차량 내부에 설치된 카메라에서 전송된 운전자 시선 추적정보를 수신하는 수신부; 및
    상기 시선 추적정보에 기초하여 차량의 윈드쉴드(wind shield) 상에 표시되는 상기 3차원 이미지의 초점 거리를 조절하는 표시위치 제어부
    를 포함하는 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3차원 이미지 정보 생성부는,
    상기 거리정보에 기초하여 상기 주변 건물에 관한 정보에 대한 3차원 이미지의 크기를 달리 표시하는 방식으로 원근감을 주어 상기 3차원 이미지를 생성하는 것
    인 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치.
  3. 삭제
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