KR101968689B1 - 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헤드업 디스플레이의 이중상을 정량적으로 측정하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 시스템은 카메라를 이용하여 획득된 이미지 데이터를 수신하는 영상 입력부와, 이미지 데이터를 변환하여 휘도 및 광도 데이터를 산출하는 변환부 및 변환된 이미지 데이터를 이용하여 이중상이 발생되는 위치 및 발생 비율 중 적어도 어느 하나를 포함하는 이중상 판단 결과를 산출하는 이중상 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

헤드업 디스플레이의 이중상 측정 시스템 및 그 방법{MEASUREMENT SYSTEM AND METHOD FOR GHOST IMAGES ON HEAD-UP DISPLAY}

본 발명은 헤드업 디스플레이의 이중상을 정량적으로 측정하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

헤드업 디스플레이(HUD, Head-Up Display)는 운전자의 가시 영역 내에 가상 화상(virtual image)를 투영하는 것으로, 운전자에게 길 안내 정보 등을 알려줌에 있어 종래의 AVN 대비 전방 주시 집중도를 향상시키는 것이 가능한 대표적인 장치이다.

그런데, 헤드업 디스플레이를 통한 교통 정보 등의 표출 시, 이중상이 발생하여 운전자의 어지러움을 발생시키거나, 중요한 주행 안내 정보 인지에 혼란을 야기시키는 문제점이 있으며, 종래 기술에 따르면 고가의 전문장비(면휘도계 등)를 구비하여 이중상을 측정하거나, 사용자의 육안으로 확인을 거쳐 주관적인 판단에 의존하게 되는 바, 비용적인 한계점 또는 정량적인 수치화 측면에 있어서 정확성을 확보할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 고가의 전문장비나 사용자의 주관적인 판단에 의존하여 이중상의 측정을 수행하지 않고, 일반 카메라를 활용하여 투영되는 이미지를 촬영하고, 그 이중상의 정도를 정량적으로 측정하는 것이 가능한 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 시스템은 카메라를 이용하여 획득된 이미지 데이터를 수신하는 영상 입력부와, 이미지 데이터를 변환하여 휘도 및 광도 데이터를 산출하는 변환부 및 변환된 이미지 데이터를 이용하여 이중상이 발생되는 위치 및 발생 비율 중 적어도 어느 하나를 포함하는 이중상 판단 결과를 산출하는 이중상 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 방법은 카메라가 획득한 이미지 데이터를 수신하는 단계와, 수신한 이미지 데이터를 변환하여 각 픽셀의 휘도값을 포함하는 변환 행렬을 산출하는 단계 및 변환 행렬에서 휘도값 변동 추세를 고려하여 이중상을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 이중상 측정 시스템 및 그 방법은 면휘도계 등 고가의 전문장비를 구비하지 아니하고도, 일반 카메라를 활용하여 디스플레이의 이중상을 촬영하고, 촬영 데이터의 가공을 통해 이중상의 정량적인 수치화가 가능한 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 촬영된 디스플레이 이중상 화면 데이터를 가공하여 이중상이 발생되는 범위(pixel)와, 이중상 발생 비율(%)를 정량적으로 수치화하여 높은 신뢰성으로 획득 가능하므로, 이중상 제거에 활용하는 것이 가능하다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 이중상이 나타나는 헤드업 디스플레이 영역을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중상 측정에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 이중상 측정 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 이중상 판단을 위한 본상 (original image) 정의 작업 및 이미지 데이터 변환 행렬 산출 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이중상 발생 범위 및 발생 비율 판단을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 평가 이미지에 대한 이중상 수치화 결과와 고가의 전문장비(면휘도계)를 이용한 이중상 수치화 결과의 일치율 검증 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이 이중상 측정 방법을 나타내는 도면이다.

본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 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 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.

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. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기에 앞서, 이하에서는 당업자의 이해를 돕기 위하여 본 발명이 제안된 배경을 먼저 살펴보기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 헤드업 디스플레이 상에 나타나는 이중상을 나타내는 도면으로, 일반적으로 헤드업 디스플레이는 2중 유리(double-glazed) 윈드실드 구조로 제공되어, 고스트 이미지를 포함하게 된다.

이는 전술한 바와 같이 운전자의 어지러움증을 유발할 수 있고, 또한 주행 정보에 대한 시인성을 저하시키게 되어, 이중상 제거를 위한 전제로서 이중상의 정량적인 측정 기술이 필요하다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 면휘도계 등 고가의 장비를 구비하지 않고, 또한 사용자의 육안을 통한 이중상 판단에 의존하지 아니하며, 일반 카메라를 이용하여 촬영한 헤드업 디스플레이 표출 영역에 대하여 획득한 영상 데이터를 가공하여, 이중상을 정량적으로 측정하는 시스템 및 방법을 제안하며, 이하에서는 도 2 내지 도 7를 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중상 측정 개념을 나타내는 도면으로, 본 상세한 설명 전반에 걸쳐 본상(original image)는 최대 휘도값을 가지는 영역으로 정의된다.

일반적으로 휘도값은 본상으로부터의 이격 거리에 따라 감소하게 되는데, 이중상, 또는 고스트 이미지가 발생하는 영역에서는 휘도값의 변동 추세, 즉 감소 추세가 정체되고 다시 회복되는 경향성을 가진다.

본 발명에서는 이러한 휘도값의 변동 추세를 고려하여 이중상의 발생 영역 및 발생율을 산출하여 이중상에 대한 정량적인 수치화가 가능한 시스템 및 그 방법을 제안하는 것으로, 고가의 전문 장비 없이도 이중상에 대한 정량적인 측정 결과를 획득하여 이중상 제거를 위한 어플리케이션에 사용된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 시스템을 나타내는 블록도로서, 카메라를 이용하여 획득된 이미지 데이터를 수신하는 영상 입력부(100)와, 이미지 데이터를 변환하여 휘도 및 광도 데이터를 산출하는 변환부(200) 및 변환된 이미지 데이터를 이용하여 이중상이 발생되는 위치 및 발생 비율 중 적어도 어느 하나를 포함하는 이중상 판단 결과를 산출하는 이중상 판단부(300)를 포함하여 구성된다.

영상 입력부(100)가 수신하는 이미지 데이터는 고가의 전문장비를 구비하여 획득하는 것이 아니라, 일반 카메라가 획득한 이미지 데이터로서, 이미지 데이터의 형태는 unit8 3차원 RGB 형태이다.

변환부(200)는 수신한 unit8 3차원 RGB 형태의 이미지 데이터를 면휘도계로 측정한 데이터로 동일한 형태로 변환한다.

즉, 0에서 255사이의 값만을 가지는 형태를, double 3차원 RGB 형태로 변환하고, 아래 [수학식 1]을 이용하여 RGB값을 휘도 및 광도를 나타내는 YUV(휘도 신호 Y와 색차 신호(U, V)로 색을 표현하는 방식) 컬러 공간의 Y값으로 변환한다.

이후, 변환부(200)는 변환된 데이터를 전체 픽셀 중 최대값으로 나누어 정규화(normalization, 모든 픽셀의 값이 0에서 1사이의 값을 가지도록 함)한다.

도 4a 내지 도 4c는 일반 카메라가 획득한 이미지 데이터의 변환 과정, 즉 이중상 판단을 위한 변환부(200)의 데이터 변환 과정을 나타내는 도면이다.

도 4a를 참조하면, 변환부(200)는 전술한 바와 같이 일반 카메라를 이용하여 촬영한 이미지를 RGB 컬러 공간에서 YUV 컬러 공간 데이터로 변환한 후, 각 열(column)의 데이터에서 최대 휘도값(maximum luminance value)을 확인하고, 각 열 데이터의 최대 휘도값이 하나의 행(row) 데이터를 이루도록 각 열을 평행이동시킨다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 변환부(200)는 최대 휘도값을 가지는 하나의 행 데이터를 가지도록 본상(original image)을 정의하고, 이를 레퍼런스 픽셀(Pixel 0)으로 정의한다.

변환부(200)는 도 4c에 도시한 바와 같이, 재정렬된 데이터에서 최대, 최소, 평균값을 산출하여 변환 행렬을 산출한다.

이중상 판단부(300)는 변환부(200)가 산출한 변환 행렬에서, 휘도값이 일정하게 감소하지 않는 특이점을 찾고, 해당 특이점 영역(즉, 이중상이 발생되는 영역)의 픽셀 범위와 측정 영역 내 비율을 계산하여, 이중상의 정도를 정량적으로 수치화한다.

도 5를 참조하면. 각각 상단에 이중상이 존재하지 않는 "107"이미지와, 이중상이 존재하는 "107"이미지의 픽셀 별 휘도값의 변동 추세를 그래프화한 것으로, 파란색 라인은 이중상이 없는 경우를, 빨간 색 라인은 이중상이 존재하는 경우의 이미지 데이터를 도시한다.

두 개의 그래프에서 픽셀별 휘도값의 차이가 존재하지만, 이미지가 완전히 없어지는 픽셀까지는 일정한 휘도 감소 추세를 보이는 것을 확인할 수 있다.

그런데, 이중상이 존재하는 경우의 이미지 데이터에서는 휘도가 일정하게 감소하다가, 감소가 정체되었다가 다시 감소 추세가 회복되는 경향을 확인할 수 있는데, 이중상 판단부(300)는 이러한 휘도 감소의 정체 구간이 시작되는 픽셀부터 휘도 감소 정체가 회복되는 픽셀까지를 이중상 발생 구간으로 판단한다.

본 발명의 실시예에 따른 이중상 판단부(300)는 아래 [수학식 2] 및 [수학식 3]과 같이, 이중상 발생 범위(pixel) 및 이중상 발생 비율(%)을 수치화한다.

GI _range = 이중상 발생 범위

GI _sp = 이중상 발생 시작 픽셀

GI _ep = 이중상 발생 종료 픽셀

GI _ratio = 이중상 발생 비율

GI _slr = 이중상 발생 시작 위치의 휘도 비율

GI _elr = 이중상 발생 종료 위치의 휘도 비율

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이중상 수치화 판단 결과와, 고가의 전문장비(lamination meter)를 이용한 경우의 이중상 수치화 판단 결과의 일치성 검증 결과를 나타내는 그래프이다.

도 6을 참조하면, 고가의 전문장비를 구비하지 않은 본 발명의 실시예에 따르면, 0.8186%의 오차율만이 발생될 뿐 높은 일치율이 확보됨을 확인할 수 있다.

즉, 일반 카메라를 이용하여 촬영한 데이터를 통해, 헤드업 디스플레이의 이중상을 정량적으로 측정하여 활용할 수 있음을 확인할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 방법을 나타내는 순서도로서, 카메라가 획득한 이미지 데이터를 수신하는 단계(S100)와, 수신한 이미지 데이터를 변환하여 각 픽셀의 휘도값을 포함하는 변환 행렬을 산출하는 단계(S200) 및 변환 행렬에서 휘도값 변동 추세를 고려하여 이중상을 측정하는 단계(S300)를 포함한다.

S100 단계는 헤드업 디스플레이의 영상 표출 영역에 대하여, 고가의 전문장비를 이용하지 않고, 일반 카메라가 획득한 이미지 데이터를 수신하는 단계이다.

S200 단계는 S100 단계에서 수신한 RGB 데이터를 면휘도계로 측정한 데이터와 동일한 형태로 변환하기 위하여, unit8 3D RGB 형태를 double 3D RGB형태로 변환하고, 이를 YUV 컬러공간의 휘도값으로 변환한다.

S200 단계는 변환 데이터에 대한 정규화를 수행한 후, 변환된 이미지 데이터에서 각 열별로 최대 휘도값 및 그 행의 위치를 찾아서, 각 열의 최대 휘도값들이 하나의 행 데이터를 이루도록 각각의 열을 평행이동하여 재정렬한다.

S200 단계는 재정렬된 데이터에서 각 행의 최대, 최소, 평균값을 산출하여 변환행렬을 산출한다.

S300 단계는 변환행렬에서 휘도값의 변동 추세를 고려하여 이중상이 발생되는 위치 및 발생 비율 중 적어도 어느 하나를 포함하는 이중상 판단 결과를 산출한다.

S300 단계는 전술한 바와 같이, 휘도값이 일정하게 감소되다가 그 감소의 정체가 시작되는 구간, 그 감소의 정체가 회복되는 구간을 판단하여 이중상 발생 구간으로 판단하고, 이중상 발생 시작 위치의 휘도 비율에서 이중상 발생 종료 위치의 휘도 비율을 차연산한 값을 이중상 발생 비율로 산출하여, 이중상의 정량화된 측정을 수행한다.

이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 영상 입력부 200: 데이터 변환부
300: 이중상 판단부

Claims (10)

1. 카메라를 이용하여 획득된 이미지 데이터를 수신하는 영상 입력부;
   상기 이미지 데이터의 컬러 공간을 변환시키고, 상기 이미지 데이터를 변환하여 휘도 및 광도 데이터를 산출하고, 각 열 데이터에서 최대 휘도값의 집합이 하나의 행 데이터가 되도록 각 열을 평행이동시키는 변환부; 및
   상기 변환된 이미지 데이터를 이용하여 이중상이 발생되는 위치 및 발생 비율 중 적어도 어느 하나를 포함하는 이중상 판단 결과를 산출하는 이중상 판단부
   를 포함하는 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 변환부는 상기 평행이동되어 재정렬된 데이터에서 최대, 최소 및 평균값을 산출하여 변환 행렬을 산출하는 것
   을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 이중상 판단부는 상기 변환된 이미지 데이터에서의 휘도값 감소 추세를 고려하여 상기 이중상이 발생되는 범위 및 이중상의 발생 비율 중 적어도 어느 하나를 산출하는 것
   을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 시스템.
   
6. (a) 카메라가 획득한 이미지 데이터를 수신하는 단계;
   (b) 상기 수신한 이미지 데이터의 형태와 컬러 공간을 변환하고, 각 픽셀의 휘도값을 포함하는 변환 행렬을 산출하되, 상기 이미지 데이터의 각 열에 대한 픽셀 데이터 중 최대 휘도값이 하나의 행 데이터가 되도록 상기 각 열을 평행이동하는 단계; 및
   (c) 상기 변환 행렬에서 휘도값 변동 추세를 고려하여 이중상을 측정하는 단계
   를 포함하는 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 (a) 단계는 헤드업 디스플레이의 영상 표출 영역에 대하여 상기 카메라가 획득한 이미지 데이터를 수신하는 것
   인 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 방법.
   
8. 삭제
9. 제6항에 있어서,
   상기 (b) 단계는 상기 평행이동 후 각 행 데이터의 최대, 최소, 평균값을 산출하여 재정렬 데이터를 산출하는 것
   인 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 방법.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 휘도값 변동 추세를 고려하여 상기 이중상이 발생되는 위치 및 발생 비율 중 적어도 어느 하나를 포함하는 이중상 판단 결과를 산출하는 것
    인 헤드업 디스플레이의 이중상 측정 방법.

Images