KR101500413B1 - 차량용 제스처 인식 장치 - Google Patents

차량용 제스처 인식 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 제스처 인식 장치에 관한 것이다. 본 발명은 사용자의 손을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 제스처 감지부, 손에 의한 제스처를 인식하는 인식 방향을 설정하는 방향 설정부, 및 영상 정보 및 인식 방향에 따라 손의 주변 영역에 가상의 주 경계선 및 보조 경계선을 생성하고, 주 경계선 및 보조 경계선을 기준으로 손의 이동 궤적을 추적하여 제스처를 인식하는 제스처 인식부를 포함한다.

Description

차량용 제스처 인식 장치{GESTURE RECOGNIZE APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 제스처 인식 장치에 관한 기술이다.
일반적으로 차량용 정보 기기는 차량 운전이나 탑승자의 편의성, 오락성 등을 제공하기 위한 기기이다. 예컨대, 오디오, AVN(Audio Visual Navigation) 시스템, 텔레매틱스 등을 포함한다.
최근 일부 차량용 정보 기기는 운전 중 정보 기기의 버튼 조작에 의해 운전자의 시선이 전방에서 벗어나는 것을 방지하기 위해 원격 제어 방법으로 제어된다.
원격 제어 방법은 차량의 핸들에 배치된 버튼을 이용하거나, 사용자의 제스처를 인식하여 차량용 정보 기기를 제어하는 방법 등이 있다. 이 중 사용자의 제스처를 인식하는 방법은 카메라로 사용자의 손을 촬영하고, 손의 움직임을 직관적인 버튼으로 이용하는 방법이다.
사용자의 제스처를 인식하기 위한 방법으로 손의 움직임 경로를 특징 형상으로 생성하여 HMM(Hidden Markov Model) 학습 알고리즘을 적용하는 방법과 손의 위치나 모양이 미리 정의된 패턴으로 변하였는지를 판단하여 인식하는 FSM(Finite State Machines) 알고리즘을 적용하는 방법 등이 있다.
HMM 학습 알고리즘은 손의 움직임에 대한 다양한 데이터베이스를 구축하여 제스처의 인식률이 높아지고, 다양한 형태의 제스처를 인식할 수 있다. 그러나, 데이터베이스를 구축한 후 학습하는 시간이 많이 소요된다.
반면, FSM 알고리즘은 미리 정의된 패턴에 의해 제스처를 인식하므로 다양한 형태의 제스처를 인식할 수 없으나, 방향성 제스처 등과 같은 간단한 동작은 정확하게 인식할 수 있다. 그러나, 손이 움직이는 중 이동 경로에 잡음이 발생하면 해당 제스처를 오인식하거나, 사용자가 의도하지 않은 제스처를 인식하는 등의 한계가 있다.
본 발명의 실시 예는 FSM 알고리즘을 적용하여 제스처를 인식함과 동시에 잡음 등에 의한 제스처의 오인식을 방지할 수 있는 차량용 제스처 인식 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 사용자 별로 원하는 제스처의 방향에 따라 제스처를 인식하는 방향을 설정함으로써 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 차량용 제스처 인식 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량용 제스처 인식 장치는 사용자의 손을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 제스처 감지부; 상기 손에 의한 제스처를 인식하는 인식 방향을 설정하는 방향 설정부; 및 상기 영상 정보 및 상기 인식 방향에 따라 상기 손의 주변 영역에 가상의 주 경계선 및 보조 경계선을 생성하고, 상기 주 경계선 및 보조 경계선을 기준으로 상기 손의 이동 궤적을 추적하여 상기 제스처를 인식하는 제스처 인식부를 포함한다.
여기서, 상기 제스처 인식부는 상기 이동 궤적으로부터 상기 손이 상기 주 경계선 및 보조 경계선을 연속적으로 지나간 방향을 검출하여 상기 제스처의 방향을 인식한다.
그리고, 상기 제스처 인식부는 상기 주 경계선과 동일한 방향으로 상기 주 경계선의 내측 및 외측 중 어느 하나에 상기 보조 경계선을 생성한다. 또한, 상기 제스처 인식부는 상기 손이 미리 설정된 제스처 입력 조건을 만족하는 경우 상기 제스처를 입력 받는다.
여기서, 상기 제스처 입력 조건은 상기 손의 포즈, 위치, 이동 속도, 이동 거리, 상기 포즈의 유지 시간 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 또한, 상기 방향 설정부는 상기 손의 위치를 기준으로 상기 제스처에 의해 손이 이동하는 복수 개의 방향 중 선택된 방향을 상기 인식 방향으로 설정한다.
본 발명의 실시 예는 제스처를 인식하기 위한 경계선을 이중화하고, 손이 이중의 경계선을 연속적으로 지나간 경우에만 손이 지나간 경계선의 방향을 검출함으로써 차량의 진동 등에 의해 손의 이동 궤적에 잡음이 발생하더라도 제스처를 정확하게 인식할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 사용자 별로 원하는 제스처의 방향에 따라 제스처를 인식하는 방향을 설정함으로써 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 제스처 인식 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제스처 인식 방향을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 제스처 인식 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 제스처 인식 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제스처 인식 방향을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 제스처 인식 장치(1)는 제스처 감지부(10), 방향 설정부(20), 제스처 인식부(30) 및 제어부(40)를 포함한다. 제스처 감지부(10)는 사용자의 손을 촬영하여 영상 정보를 생성한다.
이를 위해, 제스처 감지부(10)는 사용자의 손을 촬영하는 3D 카메라나 적외선 카메라 또는 손의 움직임을 감지하는 모션 센서 등을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 여기서, 카메라나 모션 센서는 사용자와 근접한 위치, 예컨대 운전석의 앞 부분에 설치될 수 있다.
방향 설정부(20)는 사용자에 의해 조작되어 제스처를 인식하는 방향을 설정한다. 여기서, 제스처의 인식 방향은 도 2에 도시된 바와 같이, 좌우의 2방향(a), 상하의 2방향(b), 정 삼각형의 3방향(c), 역 삼각형의 3방향(d), 정 사각형의 4방향(e) 등 사용자가 제스처를 취하고자 하는 방향이다. 예컨대, 사용자가 좌우의 2방향의 제스처만 취하고자 할 경우 제스처의 인식 방향을 좌우의 2방향(a)으로 설정할 수 있다.
그리고, 방향 설정부(20)는 사용자가 취할 수 있는 제스처를 고려하여 미리 제스처의 인식 방향을 2방향, 3방향 및 4방향 등 n개의 방향으로 설정하고, 사용자의 조작에 의해 선택된 개수의 방향을 제스처의 인식 방향을 설정할 수 있다.
예컨대, 2방향으로 제스처의 인식 방향을 설정하는 경우 사용자는 좌측 방향 또는 우측 방향으로 손을 이동시키거나, 좌우 방향으로 손을 흔드는 등의 제스처를 취할 수 있다. 또한, 4방향으로 제스처의 인식 방향을 설정하는 경우 사용자는 상하좌우 방향 각각으로 손을 이동시키거나, 상하 방향 또는 좌우 방향으로 손을 흔드는 등의 제스처를 취할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시 예는 상하좌우 방향으로 손을 이동시키는 방향성 제스처를 특정 방향으로 손을 이동시키는 단방향 제스처 및 특정 방향으로 손을 이동시킨 후 제자리로 다시 돌아오는 왕복 제스처로 구분하여 설명한다.
사용자가 단방향 제스처를 취할 경우 손은 특정 방향으로 이동하여 멈추고, 다시 처음 위치로 돌아올 수 있다. 반면, 사용자가 왕복 제스처를 취할 경우 손은 특정 방향으로 이동하고, 멈추는 시간 없이 연속적으로 처음 위치로 돌아올 수 있다.
제스처 인식부(30)는 영상 정보 및 설정된 인식 방향에 따라 손의 주변 영역에 가상의 주 경계선 및 보조 경계선을 설정하고, 주 경계선 및 보조 경계선을 기준으로 손의 이동 궤적을 추적하여 제스처를 인식한다.
여기서, 보조 경계선은 주 경계선과 동일한 방향으로 주 경계선의 내측 또는 외측에 설정할 수 있다. 그리고, 사용자의 손과 주 경계선 또는 보조 경계선 간의 거리는 손의 이동 거리를 고려하여 설정할 수 있다.
구체적으로, 제스처 인식부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 영상 정보로부터 손(H)의 현재 위치를 감지하고, 감지된 손(H)의 위치를 기준으로 설정된 인식 방향에 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 생성한다.
제스처 인식부(30)는 손의 이동 궤적으로부터 제스처의 시작 위치, 종료 위치 및 손(H)이 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 연속적으로 지나갔는지 여부를 검출한다.
그리고, 시작 위치 및 종료 위치에 따라 제스처의 패턴을 인식하고, 손이 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 연속적으로 지나간 경우 손(H)이 지나가는 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)의 방향을 검출하여 제스처의 방향을 인식한다.
예컨대, 제스처 인식부(30)는 손(H)의 이동 궤적이 시작 위치로부터 오른쪽 방향으로 계속 이동하여 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 연속적으로 지나가 종료된 경우 오른쪽 방향의 단방향 제스처가 취해진 것으로 인식할 수 있다.
또한, 제스처 인식부(30)는 손(H)의 이동 궤적이 시작 위치로부터 오른쪽 방향으로 계속 이동하여 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 연속적으로 지나갔다가, 다시 왼쪽 방향으로 이동하여 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 연속적으로 지나가 시작 위치의 주변 위치에서 종료된 경우 오른쪽 방향의 왕복 제스처가 취해진 것으로 인식할 수 있다.
여기서, 제스처 인식부(30)는 사용자의 손이 설정된 인식 방향과 다른 방향으로 이동하는 경우 해당 이동 궤적을 무시할 수 있다. 예컨대, 인식 방향이 좌우의 2방향으로 설정된 상태에서 사용자의 손이 상하 방향으로 움직이면, 제스처 인식부(30)는 상하 방향의 제스처를 인식하지 않는다.
또한, 제스처 인식부(30)는 미리 설정된 제스처 입력 조건을 이용하여 사용자의 의도를 판단하고, 판단된 사용자의 의도에 따라 제스처를 인식하거나 무시할 수 있다. 예컨대, 제스처 인식부(30)는 사용자가 손가락을 'V'자로 만들거나, 손가락을 모두 펼친 포즈 등을 취하는 경우 사용자가 의도적으로 제스처를 입력하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 제스처 인식부(30)는 손의 이력 현상(hysteresis), 예컨대 손의 움직임 속도, 손이 위치하는 영역, 손의 이동 거리, 포즈 유지 시간 등으로 사용자가 의도적으로 제스처를 입력하는지 여부를 판단할 수 있다. 손의 움직임이 느리거나, 손이 특정 관심 영역에 위치하는 경우 제스처 인식부(30)는 사용자가 의도적으로 제스처를 입력하는 것으로 판단할 수 있다.
제어부(40)는 제스처 인식부(30)를 통해 인식된 제스처에 따라 차량 내부의 정보 기기(미도시)의 구동을 제어한다. 예컨대, 제어부(40)는 오디오의 볼륨을 높이거나, 에어컨의 온도를 낮추는 등의 제어 동작을 수행할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 제스처 인식 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 먼저 제스처 감지부(10)는 사용자의 손(H)을 촬영하여 영상 정보를 생성한다. 이때, 제스처의 인식 방향은 정 사각형의 4방향으로 설정된 것으로 가정하여 설명한다.
그러면, 제스처 인식부(30)는 영상 정보로부터 손(H)을 감지한다. 이때, 제스처 인식부(30)는 감지된 손(H)이 제스처 입력 조건을 만족하는지 여부를 판단한다.
판단 결과, 제스처 입력 조건을 만족하는 경우 제스처 인식부(30)는 감지된 손(H)을 기준으로 상하좌우 방향에 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 생성한다. 이 상태에서 화살표로 표시한 바와 같이, 손(H)이 오른쪽 방향으로 이동하여 시작 위치(P1)로부터 종료 위치(P2)까지 이동 궤적이 생성된다.
그러면, 제스처 인식부(30)는 손의 이동 궤적으로부터 손(H)이 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 연속적으로 지나갔는지 여부를 판단한다. 판단 결과, 손(H)이 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 연속적으로 지나간 경우 제스처 인식부(30)는 손(H)이 지나간 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)의 방향을 검출한다.
제스처 인식부(30)는 시작 위치(P1)로부터 종료 위치(P2)까지의 이동 궤적으로부터 제스처의 패턴을 인식하고, 손(H)이 지나간 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)의 방향을 제스처의 방향으로 인식한다. 즉, 제스처 인식부(30)는 오른쪽 방향의 단방향 제스처가 취해진 것으로 인식한다.
그런데, 차량의 진동 등으로 인해 주 경계선(OLM) 상에서 손(H)의 떨림 현상이 발생하는 경우 주 경계선(OLM) 상에서 손(H)이 좌우 방향으로 움직이는 것을 볼 수 있다. 이 경우 도 4b에 도시된 바와 같이, 제스처 인식부(30)가 하나의 경계선(OL)만 생성하면, 제스처의 방향이 복수 회 인식되어 제스처를 오인식 할 수 있다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 제스처 인식부(30)는 손(H)이 주 경계선(OLM) 및 보조 경계선(OLS)을 연속적으로 지나간 경우에만 제스처의 방향을 인식하므로 주 경계선(OLM) 상의 움직임은 무시된다.
따라서, 본 발명의 실시 예는 사용자가 제스처를 취하는 중 잡음에 의한 오인식을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예는 사용자 별로 사용자가 취하고자 하는 제스처의 인식 방향의 개수를 설정하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시 예는 제스처 입력 시작 조건을 이용하여 사용자의 의도적인 제스처를 비의도적인 제스처와 구분할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 제스처 감지부
20: 방향 설정부
30: 제스처 인식부
40: 제어부

Claims (6)

  1. 사용자의 손을 촬영하여 영상 정보를 생성하는 제스처 감지부;
    상기 손에 의한 제스처를 인식하는 인식 방향을 설정하는 방향 설정부; 및
    상기 영상 정보 및 상기 인식 방향에 따라 상기 손의 주변 영역에 가상의 주 경계선 및 보조 경계선을 생성하고, 상기 주 경계선 및 보조 경계선을 기준으로 상기 손의 이동 궤적을 추적하여 상기 제스처를 인식하는 제스처 인식부를 포함하고,
    상기 제스처 인식부는,
    상기 주 경계선과 동일한 방향으로 상기 주 경계선의 내측 및 외측 중 어느 하나에 상기 보조 경계선을 생성하는 차량용 제스처 인식 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제스처 인식부는
    상기 이동 궤적으로부터 상기 손이 상기 주 경계선 및 보조 경계선을 연속적으로 지나간 방향을 검출하여 상기 제스처의 방향을 인식하는 차량용 제스처 인식 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제스처 인식부는
    상기 손이 미리 설정된 제스처 입력 조건을 만족하는 경우 상기 제스처를 입력 받는 차량용 제스처 인식 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제스처 입력 조건은 상기 손의 포즈, 위치, 이동 속도, 이동 거리, 상기 포즈의 유지 시간 중 적어도 어느 하나를 포함하는 차량용 제스처 인식 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 방향 설정부는
    상기 손의 위치를 기준으로 상기 제스처에 의해 손이 이동하는 복수 개의 방향 중 사용자의 조작에 의해 선택된 방향을 상기 인식 방향으로 설정하는 차량용 제스처 인식 장치.
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