KR101860731B1 - 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치 - Google Patents

차량용 제스처 인식 인터페이스 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음성인식 또는 제스처 인식률이 외부요인에 의해 저하되거나 운전자에게 제스처를 인식시키기 위해 운전을 소홀히 하여 사고를 유발할 가능성이 있다고 판단될 경우 제스처 또는 음성인식을 제한함과 동시에 제한상황을 소리 또는 디스플레이하는 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치에 관한것으로, 제스처 인식 또는 음성인식이 불가능한 상황에서 운전자가 지속적으로 인식을 시도하다가 발생될 수 있는 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 제스처 인식 인터페이스 장치 {Gesture Recognition Interface Device For Vehicle}
본 발명은 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 차량에 설치되 제스처 또는 음석인식 장치가 차량의 여러가지 상황으로 인해 인식율이 떨어지는 상태가 발생될 경우 제스처 또는 음성인식 장치를 차단하고 인식불가 상태를 알려주는 장치에 관한 것이다.
현재 판매되는 차량에는 AVN(AUDIO, VIDEO, NAVIGATION) 및 공조시스템 등이 대시보드에 장착되어 있다. 때문에 운전자가 주행 중 조작 등과 같이 차량 내 기기조작에 의한 운전자 주의분산이 교통사고 발생 원인의 큰 부분을 차지하고 있다. 따라서 많은 연구기관에서는 운전자의 주의분산을 감소시켜, 전방 주시 집중도를 높일 수 있는 제스처 및 음성 인터페이스를 연구하고 있다. 하지만 제스처 인터페이스의 경우에는 거친 노면에 의해 차량의 진동이 심할 때 제스처 인식률이 저하되며, 선회구간에서의 제스처 인터페이스 조작은 차량의 방향을 바꾸면서 해야 하기 때문에 사고의 위험이 있다. 음성 인터페이스의 경우에는 창문을 열거나 더 고속으로 주행할수록 풍절음이나 엔진소음으로 인해 제스처 방식보다 인식률이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 제스처 및 음성 인터페이스를 사용하기 위험한 상황이나 인식이 제한되는 상황을 예측 및 경고하여 운전자의 안전과 편의를 향상시킬 수 있는 기술이 필요하다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로 음성인식 또는 제스처 인식률이 외부요인에 의해 저하되거나 운전자에게 제스처를 인식시키기 위해 운전을 소홀히 하여 사고를 유발할 가능성이 있다고 판단될 경우 제스처 또는 음성인식을 제한함과 동시에 제한상황을 소리 또는 디스플레이하는 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치는 카메라부, 제스처 인식부, 기능 수행부, 환경 수집부, 인식 제한상황 판단부 및 표시부를 포함한다.
카메라부는 차량 내에 설치되어 차량 내부와 운전자의 움직임을 촬영하는 역할을 수행한다.
인식부는 카메라부를 통해 획득된 영상으로부터 사용자의 손을 검출하고 검출된 손의 위치를 중심으로 추적 영역을 설정하여 추적 영역 내에서만 연산을 수행하여 제스처 정보를 인식한다.
기능 수행부는 제스처 인식부로부터 인식된 제스처 정보에 따라 해당 기능을 수행한다.
환경 수집부는 센서부를 포함하되, 센서부는 차량의 속도와 가속도를 수집하고, 환경 수집부는 차량의 주행 환경 정보를 수집하며, 환경 수집부로부터 수집되는 정보는 차량의 속도, 조향각, 가속도, 요 각속도, 공조기 작동 여부, 창문 개폐정보, 차량 실내 소음, 도로 곡률 정보, 교차로 정보, 경사로 정보 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다.
인식 제한상황 판단부는 환경 수집부의 신호를 기준값과 비교하여 제스처 정보 인식 제한 상황임을 판단하며, 센서부로부터 수집된 차량 속도(x)로부터 수식1에 의해 기준가속도값(y)을 결정하고, 수집된 가속도 값이 기준가속도값(y)보다 큰 경우에 제스처 정보 인식 제한 상황임으로 판단하게 된다.
y = (a/b) x + c---------------------------수식1
a는 1.28보다 크고 1.56보다 작은 상수이고, b는 28.05보다 크고 34.28보다 작은 상수이며, c는 0.9보다 크고 1.1보다 작은 상수일 수 있다.
또한, 판단부는 판단부에서 제스처 정보 인식 제한상황으로 판단된 경우, 제스처 인식부는 제스처 인식을 중단하거나, 기능 수행부는 기능 수행을 중단하도록 할 수 있다.
표시부는 판단부와 연결되며, 판단부에서 제스처 정보 인식 제한상황으로 판단된 경우 이를 운전자에게 알려주기 위해 외부로 표시한다. 표시부는 실시예에 따라 소리 또는 계기판에 표시하여 운전자에게 전달할 수 있다.
반대로, 인식 제한상황 판단부에 의해 제스처 정보 인식 제한 상황임으로 판단된 이후에, 환경 수집부의 신호를 기준값과 비교하여 제스처 정보 인식 제한 상황이 더 이상 아닌 것으로 판단되는 경우, 표시부는 외부 표시를 해제하도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치에 따르면, 제스처 인식 또는 음성인식이 불가능한 상황에서 운전자가 지속적으로 인식을 시도하다가 발생될 수 있는 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제스처 인식 인터페이스 장치가 설치된 차량을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치가 동작되는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 속도와 종가속도 그래프에 제스처 또는 음성인식을 제한 하는 선형 임계치가 개시된 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량(10)용 제스처 인식 인터페이스 장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제스처 인식 인터페이스 장치가 설치된 차량(10)을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 차량(10)용 제스처 인식 인터페이스 장치는 카메라부(100), 제스처인식부(200), 기능수행부(300), 환경수집부(400), 인식 제한상황 판단부(300) 및 표시부(600)를 포함한다.
카메라부(100)는 차량(10) 내에 설치되어 차량(10) 내부와 운전자의 움직임을 촬영하는 역할을 수행한다. 카메라는 일반적인 CCD카메라일 수 있고, 운전자를 명확히 판별할 수 있는 적외선 또는 열화상 카메라일 수 있다.
인식부는 카메라부(100)를 통해 획득된 영상으로부터 사용자의 손을 검출하고 검출된 손의 위치를 중심으로 추적 영역을 설정하여 추적 영역 내에서만 연산을 수행하여 제스처 정보를 인식할 수 있다. 실시 예에 따라 운전자의 표정, 몸의 움직임 등의 정보를 인식할 수 있다.
기능수행부(300)는 제스처인식부(200)로부터 인식된 제스처 정보에 따라 차량(10)의 다양한 기능을 동작 시킬 수 있다. 기능수행부(300)는 제스처인식부(200)에서 전달된 신호를 받아 에어컨이나 히터, 오디오, 내비게이션 등이 동작되도록 할 수 있다.
환경수집부(400)는 센서부를 포함하되, 센서부는 차량(10)의 속도와 가속도를 수집하고, 환경수집부(400)는 차량(10)의 주행 환경 정보를 수집하며, 환경수집부(400)로부터 수집되는 정보는 차량(10)의 속도, 조향각, 가속도, 요 각속도, 공조기 작동 여부, 창문 개폐정보, 차량(10) 실내 소음, 도로 곡률 정보, 교차로 정보, 경사로 정보 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다.
인식 제한상황 판단부(300)는 환경수집부(400)의 신호를 기준값과 비교하여 제스처 정보 인식 제한 상황임을 판단하며, 판단부(300)는 판단부(300)에서 제스처 정보 인식 제한상황으로 판단된 경우, 제스처인식부(200)는 제스처 인식을 중단하거나, 기능수행부(300)는 기능 수행을 중단하도록 할 수 있다.
표시부(600)는 판단부(300)와 연결되며, 판단부(300)에서 제스처 정보 인식 제한상황으로 판단된 경우 이를 운전자에게 알려주기 위해 외부로 표시한다. 표시부(600)는 실시예에 따라 소리 또는 계기판에 표시하여 운전자에게 전달할 수 있다.
반대로, 인식 제한상황 판단부(300)에 의해 제스처 정보 인식 제한 상황임으로 판단된 이후에, 환경수집부(400)의 신호를 기준값과 비교하여 제스처 정보 인식 제한 상황이 더 이상 아닌 것으로 판단되는 경우, 표시부(600)는 외부 표시를 해제하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량(10)용 제스처 인식 인터페이스 장치가 동작되는 과정을 도시한 도면이다.
차량(10)용 제스처 인식 인터페이스 장치는 차량(10)의 정보를 수집하는 단계(S210)와 도로 인프라정보를 수집하는 단계(S220) 및 상기 차량(10) 내부의 소음을 측정하여 내부 소음 정보를 수집하는 단계(S230)를 포함한다. 차량(10)정보는 차량(10)의 속도, 요 각속도, 창문개폐여부, 공조 작동 여부 등을 포함한다. 차량(10)이 빠른 속도로 주행하거나 창문에 개방된 경우나 에어컨이나 히터 같은 공조기가 동작중인 경우 차량(10)의 음성인식률이 급격히 저하되는 문제가 발생된다. 정차 중일 때는 83.1%의 높은 인식률을 보이지만 시속60km로 주행시에는 68.8%로 줄고, 시속80km로 주행시에는 63.5%로 속도가 증가할수록 인식률이 저하되게 된다. 때문에 차량(10)용 제스처 인식 인터페이스 장치는 상기에 언급된 차량(10)의 각종 정보 및 소을 측정을 하는 과정이 필요하게 된다.
도로 인프라 정보는 곡선도로, 교차로, 경사로 등을 포함한다. 차량(10)이 곡선도로를 주행할 경우 운전자는 조향에 신경 써야 하기 때문에 제스처를 통해 차량(10)내부의 장치를 작동시킬 경우 사고로 이어 질 수 있다. 때문에 차량(10)용 제스처 인식 인터페이스 장치는 상기에 언급된 문제의 발생을 줄이기 위해 도로 인프라 정보를 수집하게 된다.
상기의 수집단계가 완료되면 상기의 수집단계를 통해 얻어진 정보를 통해 제스처 또는 음성인식제한상황을 판단한다. 따라서 본 발명은 차량(10)의 정보와 도로 인프라 정보와, 내부 소음 정보를 판단하여 제스처 인식 제한상황을 판별하는 단계(S240)와 제스처 인식 제한 상황으로 판별될 시 음성 또는 디스플레이를 통해 운전자에게 알려주는 단계(S260)를 포함한다.
앞서 언급된 정보를 통해 판단부(300)는 운전자가 인식이 불가능한 상황에서 운전자가 지속적으로 인식을 시도하다가 사고가 발생되지 않도록 제스처 음성 또는 제스처 인식을 제한하고 인식이 제한된 상황을 음성이나 디스플레이로 알려주게 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 속도와 종가속도 그래프에 제스처 또는 음성인식을 제한 하는 선형 임계치가 개시된 도면이다. 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3에 도시된 그래프의 (x)축은 차량(10) 속도이고, (y)축은 종가속도를 나타낸다. 판단부(300)에서 제스처 인식 제한상황을 판단하는 기준은 속도에 따른 종가속도값의 변화를 기준으로 판단한다.
그래프상에 그어진 선(A)은 선형임계치이다. 제스처 인식 가능여부를 판단하는 선형임계치는 도 3에 도시된 바와 같이 직선으로 형성된다.
선형임계치는 수식1로 구해질 수 있으며, 센서부로부터 수집된 차량(10) 속도(x)로부터 기준 가속도값(y)을 결정하고, 수집된 가속도 값이 기준 가속도값(y)보다 큰 경우에 제스처 정보 인식 제한 상황으로 판단하게 된다.
y = (a/b) x + c-----------------------------수식1
수식 1에서 y는 종가속도[m/s2], x는 속도[KPH], a/b는 임계치의 기울기, c는 임계치의 offset을 의미한다. a는 1.28보다 크고 1.56보다 작은 상수이고, b는 28.05보다 크고 34.28보다 작은 상수이며, c는 0.9보다 크고 1.1보다 작은 상수일 수 있다.
도 3을 참조하면, 빨간색부분은 평지를 주행할 때 나타나는 패턴이며, 그래프 상에 그어진 선형임계치 아래에 분포되어 있다. 종가속도값이 선형임계치 아래에 분포 되어 있다는 것은 차량(10)의 진동이 적은 상태이며, 이 경우 판단부(300)는 제스처 인식 가능한 상태로 판단한다.
파란색 부분은 특수한 도로(소음로, 벨지안로) 등을 주행할 때 나타나는 패턴이며, 그래프 상에 그어진 선형임계치 위에 주로 분포되어 있다. 차량(10)이 특수로를 주행하면 심한 진동으로 인해 속도에 따른 종가속도값의 변화가 심하여 그래프 상의 선형 임계치를 넘어서게 된다. 이 경우 판단부(300)는 제스처 인식 불가능한 상태로 판단한다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 차량 100: 카메라부
200: 제스처인식부 300: 기능수행부
400: 환경수집부 500: 판단부
600: 표시부

Claims (7)

  1. 차량 내에 설치되어 차량 내부를 촬영하는 카메라부;
    상기 카메라부를 통해 획득된 영상으로부터 사용자의 손을 검출하고 상기 검출된 손의 위치를 중심으로 추적 영역을 설정하여 상기 추적 영역 내에서만 연산을 수행하여 제스처 정보를 인식하는 제스처 인식부;
    상기 제스처 인식부로부터 인식된 제스처 정보에 따라 해당 기능을 수행하는 기능 수행부;
    차량의 주행 환경 정보를 수집하는 환경 수집부;
    상기 환경 수집부의 신호를 기준값과 비교하여 상기 제스처 정보 인식 제한 상황임을 판단하는 인식 제한상황 판단부; 및
    상기 판단부와 연결되며, 상기 판단부에서 제스처 정보 인식 제한상황으로 판단된 경우 이를 운전자에게 알려주기 위해 외부로 표시하는 표시부
    포함하되,
    상기 인식 제한상황 판단부에 의해 상기 제스처 정보 인식 제한 상황임으로 판단된 이후에, 상기 환경 수집부의 신호를 기준값과 비교하여 상기 제스처 정보 인식 제한 상황이 더 이상 아닌 것으로 판단되는 경우, 상기 표시부는 상기 외부 표시를 해제하는 것을 특징으로 하는 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 환경 수집부로부터 수집되는 정보는 차량의 속도, 조향각, 가속도, 요 각속도, 공조기 작동 여부, 창문 개폐정보, 차량 실내 소음, 도로 곡률 정보, 교차로 정보, 경사로 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    차량의 속도와 가속도를 수집하는 센서부를 추가로 포함하고,
    상기 인식 제한상황 판단부는, 상기 센서부로부터 수집된 상기 차량 속도(x)로부터 아래의 식에 의해 기준가속도값(y)을 결정하고, 상기 수집된 가속도 값이 상기 기준가속도값(y)보다 큰 경우에 제스처 정보 인식 제한 상황임으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치.
    y = (a/b) x + c
    (상기의 수식에서 a, b, c는 상수임)
  4. 제3항에 있어서,
    상기 a는 1.28보다 크고 1.56보다 작은 상수이고, 상기 b는 28.05보다 크고 34.28보다 작은 상수이며, 상기 c는 0.9보다 크고 1.1보다 작은 상수 인 것을 특징으로 하는 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판단부에서 제스처 정보 인식 제한상황으로 판단된 경우, 상기 제스처 인식부는 상기 제스처 인식을 중단하거나, 상기 기능 수행부는 상기 기능 수행을 중단하는 것을 특징으로 하는 차량용 제스처 인식 인터페이스 장치.
  6. 삭제
  7. 차량의 정보를 수집하는 단계;
    상기 차량 내부의 소음을 측정하여 내부 소음 정보를 수집하는 단계;
    도로 인프라정보를 수집하는 단계;
    상기 차량의 정보와 상기 내부 소음 정보와 상기 도로 인프라 정보를 판단하여 제스처 인식 제한상황을 판별하는 단계;
    상기 제스처 인식 제한 상황으로 판별될 시 음성 또는 디스플레이를 통해 운전자에게 알려주는 단계;
    상기 제스처 인식 제한 상황을 판단한 이후에, 환경 수집부의 신호를 기준값과 비교하여 상기 제스처 인식 제한 상황이 더 이상 아닌 것으로 판단되는 경우, 외부 표시를 해제하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제스처 인식 인터페이스 장치.
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