KR101552044B1 - 헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법 및 장치 - Google Patents

헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 헤드업 디스플레이에 의해 표시 화면에 출력되는 정보 영상의 왜곡을 보정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법은, 기준 패턴 영상을 표시 화면 상에 출력하는 단계, 상기 표시 화면 상에 출력되는 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 복수의 기준 시점에서 각각 획득하는 단계, 운전자의 현재 시점에 인접하는 하나 이상의 기준 시점을 검출하는 단계, 검출된 하나 이상의 기준 시점에 대응하는 왜곡 패턴을 이용하여 왜곡 보정 패턴을 생성하는 단계 및 상기 왜곡 보정 패턴을 이용하여 보정된 정보 영상을 상기 표시 화면 상에 출력하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 표시 화면의 특성 및 운전자의 운전 환경에 따라 발생하는 정보 영상의 왜곡을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

Description

헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CORRECTING DISTORTION OF HEAD-UP DISPLAY}
본 발명은 헤드업 디스플레이에 의해 표시 화면에 출력되는 정보 영상의 왜곡을 보정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
헤드업 디스플레이(Head-Up Display, HUD)는 차량의 상태 정보 및 주행 정보를 운전자에게 전방에 위치하는 윈드 쉴드를 통하여 디스플레이하여 운전중 운전자의 시선 이동을 최소화하고 전방 주의를 분산시키지 않도록 하는 장치이다.
이러한 HUD는 운전자에게 제공하고자 하는 정보 영상을 생성한 후 이를 윈드 쉴드와 같은 표시 화면에 출력하게 되는데, 이 때 윈드 쉴드와 같은 표시 화면의 특성 상 평면이 아닌 곡면 상에 정보 영상이 출력되며, 표시 화면이 갖는 곡률에 따라 출력되는 정보 영상의 왜곡이 발생하게 되는 문제점이 있다.
또한 정보 영상이 표시 화면 상에 디스플레이되는 위치는 일정한 반면에 운전자의 앉은 키나 운전 위치는 달라질 수 있으며, 이로 인해서도 정보 영상의 왜곡 특성이 달라진다는 문제점이 있다.
본 발명은 표시 화면의 특성 및 운전자의 운전 환경에 따라 발생하는 정보 영상의 왜곡을 최소화할 수 있는 헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법에 있어서, 기준 패턴 영상을 표시 화면 상에 출력하는 단계, 상기 표시 화면 상에 출력되는 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 복수의 기준 시점에서 각각 획득하는 단계, 운전자의 현재 시점에 인접하는 하나 이상의 기준 시점을 검출하는 단계, 검출된 하나 이상의 기준 시점에 대응하는 왜곡 패턴을 이용하여 왜곡 보정 패턴을 생성하는 단계 및 상기 왜곡 보정 패턴을 이용하여 보정된 정보 영상을 상기 표시 화면 상에 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 장치에 있어서, 기준 패턴 영상을 표시 화면 상에 출력하는 영상 출력부, 상기 표시 화면 상에 출력되는 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 복수의 기준 시점에서 각각 획득하는 왜곡 패턴 취득부, 운전자의 현재 시점에 인접하는 하나 이상의 기준 시점을 검출하는 시점 검출부 및 검출된 하나 이상의 기준 시점에 대응하는 왜곡 패턴을 이용하여 왜곡 보정 패턴을 생성하는 왜곡 보정 패턴 생성부를 포함하고, 상기 영상 출력부는 상기 왜곡 보정 패턴을 이용하여 보정된 정보 영상을 상기 표시 화면 상에 출력하는 것을 다른 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 표시 화면의 특성 및 운전자의 운전 환경에 따라 발생하는 정보 영상의 왜곡을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 시스템의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 왜곡 보정 장치의 구성도.
도 3은 본 발명에서 사용되는 기준 패턴 영상의 예시.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 기준 패턴 영상을 표시 화면 상에 출력했을 때 나타나는 왜곡 패턴의 예시.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 시점 영역 및 기준 시점.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 획득되는 복수의 기준 시점 각각에 대한 왜곡 패턴의 예시.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 운전자의 현재 시점 및 이에 인접하는 기준 시점의 결정을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡 보정 패턴의 생성을 설명하기 위한 도면.
도 9는 헤드업 디스플레이에 의해 생성되는 정보 영상.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡 보정 과정을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 왜곡 보정 방법의 흐름도.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 시스템의 전체 구성도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이 왜곡 보정 장치(102)는 표시 화면(104)(예컨대, 차량의 윈드 실드) 상에 정보 영상을 출력한다. 이 때 정보 영상은 헤드업 디스플레이 왜곡 보정 장치(102)로부터 표시 화면(104) 상에 직접 출력될 수도 있고, 도 1과 같이 광학부(106)에 의해 반사되어 표시 화면(104) 상에 출력될 수도 있다. 이 때 운전자는 실제로 헤드업 디스플레이 왜곡 보정 장치(102)에 의해 출력된 정보 영상의 허상(108)을 보게 된다.
한편, 도 1과 같은 헤드업 디스플레이 시스템에서는 표시 화면(104)의 곡률 또는 운전자의 운전 환경(앉은 키, 운전 위치 등)에 따라 정보 영상의 왜곡이 발생한다. 본 발명은 이와 같은 정보 영상의 왜곡을 보정하여 운전자에게 왜곡 없는 정확한 정보 영상을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 왜곡 보정 장치의 구성도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이 왜곡 보정 장치(102)는 영상 출력부(202), 왜곡 패턴 취득부(204), 시점 검출부(206), 왜곡 보정 패턴 생성부(208)를 포함한다.
영상 출력부(202)는 미리 지정된 기준 패턴 영상을 표시 화면(104) 상에 출력한다. 여기서 기준 패턴 영상은 운전자의 시점에 따라 달라지는 왜곡 패턴을 검출하여 정보 영상의 왜곡을 보정하기 위한 영상이다.
왜곡 패턴 취득부(204)는 표시 화면(104) 상에 출력되는 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 복수의 기준 시점에서 각각 획득하는 역할을 한다. 본 발명에서는 도 1과 같이 운전자의 가상 시점 영역(110)을 설정하고, 이 가상 시점 영역(110)을 도 5와 같이 분할하여 복수의 기준 시점(502 내지 518)을 생성한다.
시점 검출부(206)는 운전자가 운전석에 착석했을 때 운전자의 현재 시점을 검출하며, 도 7과 같이 운전자의 현재 시점(702)에 인접하는 하나 이상의 기준 시점(504, 506, 510, 512)을 검출한다.
왜곡 보정 패턴 생성부(208)는 시점 검출부(206)에 의해 검출된 하나 이상의 기준 시점에 대응하는 왜곡 패턴을 이용하여 도 8과 같이 왜곡 보정 패턴을 생성한다.
한편, 도 2에는 도시되지 않았으나 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이 왜곡 보정 장치(102)는 왜곡 보정 패턴에 대한 역 왜곡 보정 패턴을 생성하고, 생성된 역 왜곡 보정 패턴에 따라 정보 영상을 왜곡시키는 왜곡 보정부를 더 포함할 수 있다.
또한 영상 출력부(202)는 왜곡 보정 패턴을 이용하여 보정된 정보 영상을 표시 화면(104) 상에 출력할 수 있다. 예컨대 영상 출력부(202)는 왜곡 보정부에 의해 왜곡된 정보 영상을 표시 화면(104) 상에 출력한다.
이하에서는 도 2 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 과정을 상세히 설명한다.
먼저 영상 출력부(202)는 미리 지정된 기준 패턴 영상을 표시 화면(104) 상에 출력한다. 여기서 기준 패턴 영상은 운전자의 시점에 따라 달라지는 왜곡 패턴을 검출하여 정보 영상의 왜곡을 보정하기 위한 영상이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 기준 패턴 영상의 예시를 나타낸다. 도 3과 같이, 기준 패턴 영상은 미리 정해진 형상(직사각형)을 가질 수 있으며, 정해진 형상 내에 등간격으로 분포된 도트(dot)로 이루어질 수 있다. 또한 경우에 따라 모자이크 형태의 기준 패턴 영상이 사용될 수도 있다.
도 3과 같이 도트로 구성된 기준 패턴 영상을 표시 화면(104)에 출력할 경우, 표시 화면(104)의 곡률 및 운전자의 시점에 의해 기준 패턴 영상은 원래의 직사각형이 아닌 왜곡된 형상으로 표시된다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에서 기준 패턴 영상을 표시 화면(104) 상에 출력했을 때 나타나는 왜곡 패턴의 예시이다.
한편, 본 발명에서는 도 1과 같이 운전자가 운전석에 앉았을 때의 시점을 가상으로 설정한 가상 시점 영역(110)이 설정된다. 즉, 본 발명에서는 운전자의 눈이 가상 시점 영역(110) 내에 존재하는 것으로 가정하여 영상 왜곡을 보정하는데, 이 때 운전자의 신체 조건이나 운전 자세에 따라 가상 시점 영역(110) 내에서도 운전자 별로 시점이 달라질 수 있다.
따라서 본 발명에서는 도 5와 같이 가상 시점 영역(110)을 미리 지정된 개수로 분할하여 복수의 가상 시점 영역을 생성하고, 생성된 복수의 가상 시점 영역의 중심점을 기준 시점(502 내지 518)으로 정의한다. 도 5에서는 총 9개의 기준 시점(502 내지 518)이 생성되나, 본 발명의 다른 실시예에서는 가상 시점 영역(110)의 분할 개수에 따라 4개, 6개, 16개 등 다양한 개수의 기준 시점이 생성될 수 있다.
다음으로, 왜곡 패턴 취득부(204)는 표시 화면(104) 상에 출력되는 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 복수의 기준 시점 별로 각각 획득한다. 예컨대 도 5와 같이 9개의 기준 시점(502 내지 518)이 생성된 경우, 각각의 기준 시점에서 기준 패턴 영상을 바라보면 서로 다른 왜곡 패턴이 나타나게 된다. 따라서 왜곡 패턴 취득부(204)는 각 기준 시점(502 내지 518)에서 바라본 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 획득한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에서 획득되는 복수의 기준 시점 각각에 대한 왜곡 패턴의 예시를 나타낸다. 도 5의 각 기준 시점(502 내지 518)에서 표시 화면(104) 상의 기준 패턴 영상을 촬영하게 되면 도 6과 같은 왜곡 패턴들(602 내지 618)을 획득할 수 있다.
한편, 왜곡 패턴 취득부(204)는 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 복수의 기준 시점에서 각각 획득한 이후, 왜곡 패턴 각각의 도트 위치를 판별하여 저장할 수 있다. 저장된 각 도트의 위치는 후술하는 기준 시점 검출 또는 왜곡 보정 패턴 생성 등에서 활용될 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 왜곡 패턴이 취득된 후 운전자는 실제로 운전석에 착석하게 된다. 이 때 시점 검출부(206)는 착석한 운전자가 실제로 표시 화면(104)을 바라보고 있는 시점, 즉 운전자의 현재 시점을 검출한다. 또한 시점 검출부(206)는 운전자의 현재 시점에 인접하는 하나 이상의 기준 시점을 검출한다.
예를 들어 운전자가 운전석에 착석하면 시점 검출부(206)는 운전자의 안구 위치를 추적하여 운전자의 현재 시점을 검출할 수 있는데, 이러한 현재 시점은 기 설정된 가상 시점 영역 내에서 도 7과 같이 현재 시점 위치(702)로 표시될 수 있다. 이와 같이 운전자의 현재 시점(702)이 확인되면, 시점 검출부(206)는 현재 시점(702)과 인접하는 기준 시점들(504, 506, 510, 512)을 각각 검출한다. 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 기준 시점들(504, 506, 510, 512)은 각각 대응하는 왜곡 패턴을 갖고 있다.
왜곡 보정 패턴 생성부(208)는 이와 같이 검출된 하나 이상의 기준 시점에 대응하는 왜곡 패턴을 이용하여 왜곡 보정 패턴을 생성한다. 예컨대 왜곡 보정 패턴 생성부(208)는 도 8과 같이 기준 시점들(504, 506, 510, 512)에 대응되는 왜곡 패턴들(804, 806, 810, 812)을 합성하여 왜곡 보정 패턴(802)을 생성한다.
다음으로, 왜곡 보정부는 왜곡 보정 패턴 생성부(208)에 의해 생성된 왜곡 보정 패턴에 대한 역 왜곡 보정 패턴을 생성한다. 예컨대 왜곡 보정 패턴 생성부(208)에 의해 생성된 왜곡 보정 패턴이 도 10의 1002와 같은 경우, 왜곡 보정부는 상하 반전 또는 좌우 반전을 이용하여 도 10의 1004와 같은 역 왜곡 보정 패턴을 생성한다.
도 10의 왜곡 보정 패턴(1002)은 도 9와 같은 정보 영상(902)이 표시 화면(104) 상에 출력될 경우 어떻게 왜곡될 것인지를 나타내는 것이므로, 본 발명에서는 이러한 왜곡 보정 패턴(1002)과 반대되는 역 왜곡 보정 패턴(1004)을 생성하고, 이를 정보 영상(902)에 미리 적용한다. 즉, 정보 영상(902)을 역 왜곡 보정 패턴(1004)에 따라 미리 왜곡시킴으로써 표시 화면(104)의 곡률에 의한 왜곡이 상쇄되어 정보 영상(902)의 왜곡이 최소화되는 것이다.
마지막으로 영상 출력부(202)는 왜곡 보정부에 의해 보정된, 다시 말해서 왜곡 보정부에 의해 왜곡된 정보 영상을 표시 화면(104) 상에 출력한다. 이로써 운전자는 표시 화면(104)의 곡률에 의한 왜곡이 최소화된 정보 영상을 제공받을 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 왜곡 보정 방법의 흐름도이다.
도 11을 참고하면, 먼저 기준 패턴 영상을 표시 화면 상에 출력한다(1102). 그리고 나서, 표시 화면 상에 출력되는 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 복수의 기준 시점에서 각각 획득한다(1104).
다음으로, 운전자의 현재 시점에 인접하는 하나 이상의 기준 시점을 검출한다(1106). 도 11에는 표시되지 않았으나 단계(1106) 이전에 운전자의 현재 시점을 검출하는 단계가 더 포함될 수 있다.
다음으로, 검출된 하나 이상의 기준 시점에 대응하는 왜곡 패턴을 이용하여 왜곡 보정 패턴을 생성한다(1108). 여기서 왜곡 보정 패턴은 검출된 하나 이상의 기준 시점 각각에 대응하는 왜곡 패턴을 합성하여 생성될 수 있다.
마지막으로, 왜곡 보정 패턴을 이용하여 보정된 정보 영상을 표시 화면 상에 출력한다(1110). 본 발명의 일 실시예에서, 단계(1110)는 왜곡 보정 패턴에 대한 역 왜곡 보정 패턴을 생성하는 단계, 생성된 역 왜곡 보정 패턴에 따라 정보 영상을 왜곡시키는 단계 및 왜곡된 정보 영상을 표시 화면 상에 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (12)

  1. 기준 패턴 영상을 표시 화면 상에 출력하는 단계;
    상기 표시 화면 상에 출력되는 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 미리 설정된 가상 시점 영역 내에 존재하는 복수의 기준 시점에서 각각 획득하는 단계;
    상기 복수의 기준 시점 중 운전자의 현재 시점에 인접하는 하나 이상의 기준 시점을 검출하는 단계;
    검출된 하나 이상의 기준 시점에 대응하는 왜곡 패턴을 이용하여 왜곡 보정 패턴을 생성하는 단계; 및
    상기 왜곡 보정 패턴을 이용하여 보정된 정보 영상을 상기 표시 화면 상에 출력하는 단계를
    포함하는 헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 패턴 영상은
    미리 정해진 형상 내에 등간격으로 분포된 도트(dot)로 이루어지는
    헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 복수의 기준 시점에서 각각 획득한 후, 상기 왜곡 패턴 각각의 도트 위치를 판별하여 저장하는 단계를
    더 포함하는 헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기준 시점은
    미리 설정된 가상 시점 영역을 분할하여 생성되는
    헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 왜곡 보정 패턴을 생성하는 단계는
    상기 검출된 하나 이상의 기준 시점 각각에 대응하는 왜곡 패턴을 합성하는 단계를 포함하는
    헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 왜곡 보정 패턴을 이용하여 보정된 정보 영상을 상기 표시 화면 상에 출력하는 단계는
    상기 왜곡 보정 패턴에 대한 역 왜곡 보정 패턴을 생성하는 단계;
    상기 역 왜곡 보정 패턴에 따라 상기 정보 영상을 왜곡시키는 단계; 및
    왜곡된 상기 정보 영상을 상기 표시 화면 상에 출력하는 단계를
    포함하는 헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 방법.
  7. 기준 패턴 영상을 표시 화면 상에 출력하는 영상 출력부;
    상기 표시 화면 상에 출력되는 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 미리 설정된 가상 시점 영역 내에 존재하는 복수의 기준 시점에서 각각 획득하는 왜곡 패턴 취득부;
    상기 복수의 기준 시점 중 운전자의 현재 시점에 인접하는 하나 이상의 기준 시점을 검출하는 시점 검출부; 및
    검출된 하나 이상의 기준 시점에 대응하는 왜곡 패턴을 이용하여 왜곡 보정 패턴을 생성하는 왜곡 보정 패턴 생성부를 포함하고,
    상기 영상 출력부는 상기 왜곡 보정 패턴을 이용하여 보정된 정보 영상을 상기 표시 화면 상에 출력하는
    헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준 패턴 영상은
    미리 정해진 형상 내에 등간격으로 분포된 도트(dot)로 이루어지는
    헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 왜곡 패턴 취득부는
    상기 기준 패턴 영상의 왜곡 패턴을 복수의 기준 시점에서 각각 획득한 후, 상기 왜곡 패턴 각각의 도트 위치를 판별하여 저장하는
    헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 기준 시점은
    미리 설정된 가상 시점 영역을 분할하여 생성되는
    헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 왜곡 보정 패턴 생성부는
    상기 검출된 하나 이상의 기준 시점 각각에 대응하는 왜곡 패턴을 합성하는
    헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 왜곡 보정 패턴에 대한 역 왜곡 보정 패턴을 생성하고, 상기 역 왜곡 보정 패턴에 따라 상기 정보 영상을 왜곡시키는 왜곡 보정부를 더 포함하고,
    상기 영상 출력부는 왜곡된 상기 정보 영상을 상기 표시 화면 상에 출력하는
    헤드업 디스플레이의 왜곡 보정 장치.
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