KR102020629B1 - 증강 현실을 이용하여 헤드업 디스플레이 향상 방법 및 시스템 - Google Patents

증강 현실을 이용하여 헤드업 디스플레이 향상 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증강 현실을 이용하여 헤드업 디스플레이 향상 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 차량 회전이 센서에 전달되는 시간과 각도에 대한 데이터를 센서내에서 생성시 시간 지연이 생기는데, 이러한 시간 지연을 제거하기 위해서 조정 휠의 회전 각도를 전달받아 헤드업 디스플레이에서 직접 차량의 회전 각도를 계산하는 것을 목적으로, 차량 주행 경로가 존재하면 차량 주행 경로의 중심 보간점 배열을 추출하고 기준 방향인 제1각도를 계산한 다음 조향휠 조향각이 임계값 초과이면 조향휠 조향각을 포맷 변환한 후 전송한 후 전송된 조향각을 기초로 차량 헤딩 방향을 산출하고 나서, 차량 진행이 제1각도와 어긋나는 제2각도를 계산하고 제2각도를 이용하여 증강 현실 객체의 중심 좌표를 재계산하며 증강 현실 객체의 보간점 데이터를 중심 좌표의 방향에 일치하도록 좌표 변환하는 것을 그 요지로 한다. 본 발명에 따르면, 차량의 조향휠이 회전을 하는 경우, 회전각을 산출하여 C-CAN으로 이를 전송하고, 증강 현실 엔진부에서 각속도 데이터를 객체 좌표 산출에 반영한다. 따라서, 차량의 회전시 증강 현실 객체가 헤드업 디스플레이 상에서 전방의 사물과 매칭되는 속도를 향상시킨다. 또한, 헤드업 디스플레이상의 가상 객체가 시각적으로 자연스럽게 표시될 수 있어 편의성이 향상되는 효과가 있다.

Description

증강 현실을 이용하여 헤드업 디스플레이 향상 방법 및 시스템 {Method of improving Head Up Display using augmented reality and the system thereof}
본 발명은 헤드업 디스플레이 향상 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 증강 현실을 이용하여 헤드업 디스플레이 향상 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 차량에 첨단 장치가 많이 부착되는 추세이다. 이중 하나가 헤드업 디스플레이(HUD : Head - Up Display)이다. 헤드업 디스플레이는 차량 현재 속도, 연료 잔량, 내비게이션 길 안내 정보 등을 운전석 전면 유리창 부분에 그래픽 이미지로 투영해 줘 운전자가 불필요하게 시선을 다른 곳을 옮기는 것을 최소화시켜 주는 첨단 차량 디스플레이 장치이다.
기본적인 차량용 헤드업 디스플레이의 원리는 현재 국내에 널리 보급된 LCD TV의 원리와 유사하다. 동일한 LCD 기술을 사용하기 때문이다. 디스플레이에 나타나는 색의 기본단위인 화소(픽셀, 빨간색, 녹색, 파란색)를 전기 신호에 따라 자유자재로 표현하는 트랜지스터를 이용하기 때문에 기존 방식보다 좀 더 다양하고 복잡한 모양의 이미지를 운전석 전면 유리창에 투영시킬 수 있다.
헤드업 디스플레이 장치는 크게 정보의 이미지를 결정짓는 LCD 패널, 이를 빛으로 쏴서 인간의 눈으로 볼 수 있게 해주는 백라이트 유닛(BLU), 도출된 이미지를 최종적으로 운전석 전면 유리창에 비추기 위한 반사렌즈 등으로 구성된다. 이 장치는 운전석 계기판 뒤쪽의 대시보드 부분에 설치된다.
속도나 연료 잔량, 주행거리, 라디오 채널, 길안내 방향 표시 등 각종 정보는 이 같은 일련의 과정을 거쳐 앞 유리창 부근에 표시된다.
도 1은 종래의 헤드업 디스플레이 장치의 구성도이다. 헤드업 디스플레이 장치는 자이로 센서(110), 내비게이션(120)을 포함한다.
자이로 센서(110)는 북쪽 방향을 기준으로 센서의 회전각 속도를 내비게이션(120)으로 전송한다.
내비게이션(120)은 증강 현실 표시에 기준이 되는 경로열과 지도 데이터 각속도 데이터를 증강 현실(Augmented Reality) 엔진으로 전송한다.
종래 기술은 내비게이션 유닛과 통신하는 GPS-DR 모듈의 자이로 센서(110)의 각속도 데이터를 AR-engine으로 전송하여 증강 현실 객체의 좌표를 설정한다.
종래 기술은 헤드업 디스플레이 시스템을 구현함에 있어서, 먼저 차량의 조향휠이 회전하고 차량이 회전한 후, 자이로 센서(110)의 각속도를 산출한 후, 내비게이션(120)으로 전달한다.
다음으로, 마이컴 API를 호출하고 MM-CAN으로 전송한 다음 게이트웨이를 거쳐 C-CAN으로 전송한다. 이어 AR_engine에서 각속도 데이터를 객체좌표산출에 반영한다.
그런데, 종래 기술은 AR-Engine에서 각속도 데이터를 개체좌표산출에 반영시 많은 과정이 소요되어 가상 객체의 표시좌표 구현에 시간이 많이 걸리고 시각적으로 어색하고 부정확하게 표시되는 문제점이 있었다.
본 발명은 차량 회전이 센서에 전달되는 시간과 각도에 대한 데이터를 센서내에서 생성시 시간 지연이 생기는데, 이러한 시간 지연을 제거하기 위해서 조정 휠의 회전 각도를 전달받아 헤드업 디스플레이에서 직접 차량의 회전 각도를 계산하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일면에 따른 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 시스템은 지도 데이터를 전달하는 내비게이션; 조향휠의 회전각을 이진화하여 전달하는 조향휠 제어부; 및 상기 내비게이션부로부터 상기 지도 데이터와, 상기 조향휠 제어부로부터 조향각 데이터를 수신하고 상기 지도 데이터 및 상기 조향각 데이터를 증강 현실좌표계로 변환하고 변환된 좌표계를 기초로 증강 현실 객체를 생성하는 증강 현실 엔진부를 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 방법은 차량 주행 경로가 존재하면 상기 차량 주행 경로의 중심 보간점 배열을 추출하는 단계; 기준 방향인 제1각도를 계산하는 단계; 조향휠 조향각이 임계값 초과이면 상기 조향휠 조향각을 포맷 변환한 후 전송하는 단계; 전송된 조향각을 기초로 차량 헤딩 방향을 산출하는 단계; 차량 진행이 상기 제1각도와 어긋나는 제2각도를 계산하는 단계; 상기 제2각도를 이용하여 증강 현실 객체의 중심 좌표를 재계산하는 단계; 및 상기 증강 현실 객체의 보간점 데이터를 중심 좌표의 방향에 일치하도록 좌표 변환하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 차량의 조향휠이 회전을 하는 경우, 회전각을 산출하여 C-CAN으로 이를 전송하고, 증강 현실 엔진부에서 각속도 데이터를 객체 좌표 산출에 반영한다.
따라서, 차량의 회전시 증강 현실 객체가 헤드업 디스플레이 상에서 전방의 사물과 매칭되는 속도를 향상시킨다. 또한, 헤드업 디스플레이상의 가상 객체가 시각적으로 자연스럽게 표시될 수 있어 편의성이 향상되는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 헤드업 디스플레이 구현시 진행 과정을 단축시켜 소요되어 가상 객체의 표시좌표 구현에 시간이 많이 걸리고 시각적으로 어색하고 부정확하게 표시되는 문제점을 개선하였다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 헤드업 디스플레이 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 내비게이션의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 헤드업 디스플레이 방법의 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 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 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 헤드업 디스플레이 시스템은 내비게이션(110), 조향휠 제어부(120), 증강 현실 엔진부(130), 그래픽 엔진부(140) 및 차위치 동기화부(150)를 포함한다.
내비게이션(110)은 지도 데이터를 전달한다. 구체적으로 내비게이션(110)은 증강 현실 객체를 생성하기 위해 지도 데이터를 가공하여 증강 현실 엔진부(130)로 전달한다.
조향휠 제어부(120)는 조향휠의 회전각을 이진화하여 전달한다. 구체적으로 조종휠 제어부(120)는 조향휠의 회전각을 이진화하여 증강 현실 엔진부(130)로 전달한다.
증강 현실 엔진부(130)는 내비게이션부(110)로부터 지도 데이터와, 조향휠 제어부(120)로부터 조향각 데이터를 수신하고 지도 데이터 및 조향각 데이터를 증강 현실좌표계로 변환하고 변환된 좌표계를 기초로 증강 현실 객체를 생성한다.
그래픽 엔진부(140)는 증강 현실 엔진부(130)로부터 증강 현실 객체를 수신하고 수신된 증강 현실 객체를 3D 입체형상으로 영상 처리하여 영상 데이터를 생성한다. 구체적으로 그래픽 엔진부(140)는 증강 현실 객체를 수신하여 이를 색상, 폴리곤, 텍스쳐 등을 생성하여 3D 입체형상으로 객체를 픽셀 단위로 레스터라이징하여 RGB 데이터를 생성한다. 레스터라이징(rasterizing)은 텍스트와 이미지를 프린터 가능한 형태로 전환시키는 것이다.
차위치 동기화부(150)는 내비게이션(110)과 증강 현실 엔진부(130) 간 데이터 동기화를 실행한다.
헤드업 프로젝터는 내부의 반사경과 렌즈를 통해서 운전석 전면 유리창의 일정 영역에 생성된 증강 현실 그래픽 이미지를 투사한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 내비게이션의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 내비게이션부(110)는 경로 안내부(112), 지도 인터페이스부(114), 지도 디스플레이부(116) 및 마이컴 관리부(118)를 포함한다.
경로 안내부(112)는 주행 중인 경로열에 대한 보간점 데이터를 전달하고 도로 형상에 대한 정보를 제공한다.
지도 인터페이스부(114)는 지도 데이터를 저장하고 저장된 지도 데이터들을 로딩한다. 구체적으로 지도 인터페이스부(114)는 지도 데이터를 메모리에 저장하고 저장된 지도 데이터들을 로딩하여 코어 모듈에서 사용할 수 있도록 제공한다.
지도 디스플레이부(114)는 경로 안내부(112)로부터의 도로 형상에 대한 정보와 지도 인터페이스부(114)로부터의 지도 데이터를 기초로 좌표 변환을 수행한다.
마이컴 관리부(118)를 CAN 인터페이스를 제공하는 마이컴으로 데이터를 전달하는 적어도 하나의 응용 프로그램 인터페이스를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 헤드업 디스플레이 방법의 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 차량 주행 경로가 존재하면 차량 주행 경로의 중심 보간점 배열을 추출한다(S210). 차량 주행 경로가 존재하지 않으면 전방의 링크 후보군으로부터 진행 방향과 매칭되는 도로 링크의 보간점 배열을 추출한다.
다음으로, 기준 방향인 제1각도를 계산한다(S220). 구체적으로 차량이 매칭된 도로 지도상의 보간점을 추출하여 차량 전방 소정의 거리 지점과 현위치 사이의 선분을 이용하여 제1각도를 계산한다.
이어, 조향휠 조향각이 임계값 초과이면(S230) 조향휠 조향각을 포맷 변환한 후 전송한다(S240). 구체적으로, 임계값은 실제 주행 환경에서 객체의 표시 위치에 대한 시인성을 고려하여 변경할 수 있다. 또한, 전송시에는 조향 각도를 CAN을 통해 전송한다. 조향휠의 각속도 센서는 조향휠의 각도를 출력한다.
계속하여 전송된 조향각을 기초로 차량 헤딩 방향을 산출한다(S250). 구체적으로, 차량 헤딩 방향은 조향휠의 회전 각도와 차량의 이동 거리와의 비례식을 이용하여 구한다.
또한, 차량 진행이 상기 제1각도와 어긋나는 제2각도를 계산한다(S260).
다음으로, 제2각도를 이용하여 증강 현실 객체의 중심 좌표를 재계산한다(S270). 구체적으로, 현재의 헤딩값에 전달받은 회전각을 더하여 차량의 헤딩각을 계산하고 헤딩값과 도로 방향의 각도 차이만큼 증강 현실 객체의 중심좌표를 회전이동시켜 계산한다.
증강 현실 객체의 보간점 데이터를 중심 좌표의 방향에 일치하도록 좌표 변환한다(S280).
계속하여, 증강 현실 객체를 그래픽 엔진부로 전송한다(S290).
또한, 증강 현실 객체를 3D 형상으로 구현한다(S300).
이어, 구현된 증강 현실 객체를 헤드 업 프로젝터로 전송한다(S310). 구체적으로 증강 현실 객체를 픽셀 데이터 형태로 헤드업 프로젝터로 전송한다.
끝으로, 전송된 증강 현실 객체를 운전석 전면 유리창에 디스플레한다(S320).
본 발명에 따르면, 차량의 조향휠이 회전을 하는 경우, 회전각을 산출하여 C-CAN으로 이를 전송하고, 증강 현실 엔진부에서 각속도 데이터를 객체 좌표 산출에 반영한다.
따라서, 차량의 회전시 증강 현실 객체가 헤드업 디스플레이 상에서 전방의 사물과 매칭되는 속도를 향상시킨다. 또한, 헤드업 디스플레이상의 가상 객체가 시각적으로 자연스럽게 표시될 수 있어 편의성이 향상되는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 헤드업 디스플레이 구현시 진행 과정을 단축시켜 소요되어 가상 객체의 표시좌표 구현에 시간이 많이 걸리고 시각적으로 어색하고 부정확하게 표시되는 문제점을 개선하였다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 내비게이션 120 : 조양휠 제어부
130 : 증강 현실 엔진부 140 : 그래픽 엔진부
150 : 차위치 동기화부
112 : 경로 안내부
114 : 지도 인터페이스부 116 : 지도 디스플레이부
118 : 마이컴 관리부

Claims (12)

  1. 조향휠의 회전각을 이진화한 조향휠 조향각을 생성하는 조향휠 제어부; 및
    내비게이션부로부터의 지도 데이터와, 상기 조향휠 제어부로부터의 상기 조향휠 조향각을 이용하여 증강 현실 객체의 중심 좌표를 재계산하고, 상기 증강 현실 객체의 보간점 데이터를 상기 중심 좌표의 방향에 일치하도록 좌표 변환하여, 좌표 변환된 증강 현실 객체를 생성하는 증강 현실 엔진부를 포함하고,
    상기 증강 현실 객체의 중심 좌표는,
    상기 지도 데이터 내의 차량 주행 경로로부터 추출한 보간점들을 이용하여 기준방향인 제1 각도를 계산하고, 상기 조향휠 조향각을 기초로 산출된 차량 헤딩 방향이 상기 제1각도와 어긋나는 제2각도를 계산하고, 상기 제2각도를 이용하여 재계산되는 것인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 그래픽 엔진부를 더 포함하고,
    상기 그래픽 엔진부는 상기 증강 현실 엔진부로부터 상기 증강 현실 객체를 수신하고 수신된 증강 현실 객체를 3D 입체형상으로 영상 처리하여 영상 데이터를 생성하는 것
    인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 차위치 동기화부를 더 포함하고,
    상기 차위치 동기화부는 상기 내비게이션부와 상기 증강 현실 엔진부 간 데이터 동기화를 실행하는 것
    인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 내비게이션부는
    주행 중인 경로열에 대한 보간점 데이터를 전달하고 도로 형상에 대한 정보를 제공하는 경로 안내부;
    상기 지도 데이터를 저장하고 저장된 지도 데이터들을 로딩하는 지도 인터페이스부; 및
    상기 경로 안내부로부터의 상기 도로 형상에 대한 정보와 상기 지도 인터페이스부로부터의 상기 지도 데이터를 기초로 좌표 변환을 수행하는 지도 디스플레이부를 포함하는 것
    인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 시스템.
  5. 상기 제4항에 있어서, 상기 내비게이션부는
    CAN 인터페이스를 제공하는 마이컴으로 데이터를 전달하는 적어도 하나의 응용 프로그램 인터페이스를 포함하는 마이컴 관리부를 더 포함하는 것
    인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 시스템.
  6. 내비게이션부가, 차량 주행 경로가 존재하면 상기 차량 주행 경로의 보간점들을 추출하는 단계;
    증강 현실 엔진부가, 상기 보간점들을 이용하여 기준 방향인 제1각도를 계산하는 단계;
    조향휠 제어부가, 임계값을 초과한 조향휠 조향각을 포맷 변환 후 상기 증강 현실 엔진부로 전송하는 단계;
    상기 증강 현실 엔진부가, 포맷 변환된 상기 조향휠 조향각을 기초로 차량 헤딩 방향을 산출하여, 상기 차량 헤딩 방향이 상기 제1각도와 어긋나는 제2각도를 계산하고, 상기 제2각도를 이용하여 증강 현실 객체의 중심 좌표를 재계산하고, 상기 증강 현실 객체의 보간점 데이터를 상기 중심 좌표의 방향에 일치하도록 좌표 변환하는 단계
    를 포함하는 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기준 방향인 제1각도를 계산하는 단계는
    차량이 매칭된 도로 지도상의 보간점을 추출하여 차량 전방 소정의 거리 지점과 현위치 사이의 선분을 이용하여 제1각도를 계산하는 것
    인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 임계값은 실제 주행 환경에서 객체의 표시 위치에 대한 시인성을 고려하여 변경할 수 있는 것
    인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 포맷 변환한 후 전송하는 단계는
    상기 조향휠 조향각을 CAN을 통해 전송하는 것
    인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 차량 헤딩 방향은 상기 조향휠의 회전 각도와 상기 차량의 이동 거리와의 비례식을 이용하여 구하는 것
    인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 방법.
  11. 제6항에 있어서, 상기 중심 좌표를 재계산하는 단계는
    현재의 헤딩값에 전달받은 회전각을 더하여 차량의 헤딩각을 계산하고 상기 헤딩값과 도로 방향의 각도 차이만큼 상기 증강 현실 객체의 중심좌표를 회전이동시키는 것
    인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 방법.
  12. 제6항에 있어서, 상기 좌표 변환하는 단계 이후에,
    상기 증강 현실 객체를 그래픽 엔진부로 전송하는 단계;
    상기 증강 현실 객체를 3D 형상으로 구현하는 단계;
    구현된 증강 현실 객체를 헤드 업 프로젝터로 전송하는 단계; 및
    전송된 증강 현실 객체를 운전석 전면 유리창에 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것
    인 증강 현실을 이용한 헤드업 디스플레이 방법.
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