KR102435724B1 - 정보 이미지 디스플레이 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

입사되는 광의 밝기를 감지하는 조도 센서, 상기 조도 센서로부터 입력되는 조도 정보에 따라 편광기의 투과율을 결정하고, 결정된 조도 정보를 포함하는 제어 신호를 출력하며, 외부의 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석하여 해당 영역의 지배 색상을 파악하고, 지배 색상과 대비되는 색상을 이용해 정보 이미지를 디스플레이하는 프로세서; 및 상기 프로세서로부터 입력되는 제어 신호에 따라 편광 정도를 조절하여 입사되는 광을 선택적으로 투과시키는 편광기를 포함하는, 정보 이미지 디스플레이 장치가 개시된다. 본 발명의 정보 이미지 디스플레이 장치에 따르면, 재난 환경에서 외부 환경 물체에 대한 시인성을 높일 뿐 아니라 정보 이미지에 대한 시인성도 높일 수 있다.

Description

정보 이미지 디스플레이 장치 및 방법{APPARATUS AND METHDO FOR DISPLAYING OBJECT INFORMATION IMAGE}

본 발명은 정보 이미지 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정보 이미지의 시인성을 높이는 정보 이미지 디스플레이 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 눈에 부착하여 시력을 교정하거나 눈을 보호하기 위해 눈 앞에 장비하는 광학기구 또는 렌즈를 안경이라 한다. 이처럼 안경 또는 렌즈는 광학적 투과를 통해 이미지를 볼 수 있도록 하는 장치를 일반적으로 칭하는 용어이다. 또한, 광학적 투영을 위해 투영 인서트가 추가로 제공되는 안경을, 광학영상장치를 포함되는 안경 디스플레이 장치라고 한다. 이러한 투영 인서트 형태고 제공되는 광학 영상장치는 프리즘, 웨이브 플레이트 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 광학 영상장치는 사용자가 시인성이 확보되지 않는 상황에 있는 경우, 예를 들어, 화재 현장 등에서 화재 진압, 구급 및 구조 임무를 수행하는 소방 대원 등에 의해 유용하게 활용될 수 있다. 관련하여, 광학 영상장치의 활용 목적에 맞도록 장치 전면에 광학 필터를 두어 외부 환경에서의 조도를 감쇠시켜 이미지의 시인성을 높이려는 시도가 있어 왔다. 이러한 정보 이미지의 시인성을 높이기 위해서는 광학 필터를 통해 눈으로 들어오는 조도를 감소시켜야 하는데, 조도의 과도한 감소는 신속한 대응, 위기 상황을 대처하는 소방대원들로 하여금 주변 전경을 알아차리지 못하도록 하는 부작용을 초래한다는 문제점이 발견되었다.

또한, 전경의 색상이 변하고 조도가 수시로 변하는 재난 현장의 주변 상황을 고려할 때 수동으로 조도를 조작하거나 외부 환경의 조도만을 조절하는 것으로는 시인성을 충분히 확보하는 데에 한계가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전경색과 대비되는 색상으로 정보 이미지를 디스플레이하는 정보 이미지 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 전경색과 대비되는 색상으로 정보 이미지를 디스플레이하는 정보 이미지 디스플레이 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, 정보 이미지 디스플레이 제어 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 이미지 디스플레이 장치는, 입사되는 광의 밝기를 감지하는 조도 센서; 상기 조도 센서로부터 입력되는 조도 정보에 따라 편광기의 투과율을 결정하고, 결정된 조도 정보를 포함하는 제어 신호를 출력하며, 외부의 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석하여 해당 영역의 지배 색상을 파악하고, 지배 색상과 대비되는 색상을 이용해 정보 이미지를 디스플레이하는 프로세서; 및 상기 프로세서로부터 입력되는 제어 신호에 따라 편광 정도를 조절하여 입사되는 광을 선택적으로 투과시키는 편광기를 포함할 수 있다.

상기 프로세서는 외부의 조도가 높을수록 투과율을 낮게 조절할 수 있다.

상기 지배 색상과 대비되는 색상은 지배 색상의 보색으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 부분 영역은, 전체 전경 이미지 중 정보 이미지가 디스플레이되는 영역일 수 있다.

상기 프로세서는, 상기 전경 이미지에 대한 RGB 히스토그램 분석을 통해 상기 해당 영역의 지배 색상을 도출할 수 있다.

상기 정보 이미지 디스플레이 장치는, 상기 프로세서로부터 입력되는 지배 색상과 대비되는 색상 정보를 이용해 정보 이미지를 출력하는 영상 출력 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 정보 이미지 디스플레이 장치는 또한, 렌즈, 거울, 프리즘, 및 편광분할 처리기 중 적어도 하나를 포함하여, 상기 영상 출력 장치로부터 출력되는 이미지를 가상 스크린으로 방출하는 광학 영상 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 이미지 디스플레이 방법은, 입사되는 광의 밝기를 감지하여 외부 환경의 조도 정보를 획득하는 단계; 상기 외부 환경의 조도 정보에 따라 편광기의 투과율을 결정하는 단계; 결정된 투과율에 따라 편광 정도를 조절하여 입사되는 광을 선택적으로 투과시키는 단계; 외부의 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석하여 해당 영역의 지배 색상을 파악하는 단계; 및 지배 색상과 대비되는 색상을 이용해 정보 이미지를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 외부 환경의 조도 정보에 따라 편광기의 투과율을 결정하는 단계에서는, 외부의 조도가 높을수록 투과율을 낮게 조절할 수 있다.

한편, 상기 지배 색상과 대비되는 색상은 상기 지배 색상의 보색으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 부분 영역은, 전체 전경 이미지 중 정보 이미지가 디스플레이되는 영역일 수 있다.

상기 외부의 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석하여 해당 영역의 지배 색상을 파악하는 단계에서는, 상기 전경 이미지에 대한 RGB 히스토그램 분석을 통해 상기 해당 영역의 지배 색상을 도출할 수 있다.

상기 정보 이미지 디스플레이 방법은 렌즈, 거울, 프리즘, 및 편광분할 처리기 중 적어도 하나를 포함하는 광학 영상장치를 이용해 상기 출력되는 정보 이미지를 가상 스크린으로 방출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 이미지 디스플레이 제어 장치는, 적어도 하나의 프로세서; 및 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시하는 명령어들을 저장하는 메모리를 포함하는 정보 이미지 디스플레이 제어 장치로서, 상기 적어도 하나의 단계는 입사되는 광의 밝기를 감지하여 외부 환경의 조도 정보를 획득하는 단계; 상기 외부 환경의 조도 정보에 따라 편광기의 투과율을 결정하는 단계; 결정된 투과율에 따라 편광 정도를 조절하여 입사되는 광을 선택적으로 투과시키는 단계; 외부의 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석하여 해당 영역의 지배 색상을 파악하는 단계; 및 지배 색상과 대비되는 색상을 이용해 정보 이미지를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 명령어들은 상기 프로세서로 하여금 상기 전경 이미지에 대한 RGB 히스토그램 분석을 통해 상기 해당 영역의 지배 색상을 도출하도록 지시하는 명령어를 포함할 수 있다.

한편, 상기 지배 색상과 대비되는 색상은 상기 지배 색상의 보색으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 부분 영역은, 전체 전경 이미지 중 정보 이미지가 디스플레이되는 영역일 수 있다.

상기 명령어들은 상기 프로세서로 하여금 렌즈, 거울, 프리즘, 및 편광분할 처리기 중 적어도 하나를 포함하는 광학 영상장치를 이용해 상기 출력되는 정보 이미지를 가상 스크린으로 방출하도록 지시하는 명령어를 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 실시간으로 변하는 외부의 조도에 자동적으로 반응하고 외부 전경 색에 따라 이미지 정보 또는 콘텐츠의 휘도 및 채도를 변경함으로써 다양하게 변하는 재난 상황의 주변 환경에 능동적으로 대처할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 투과율을 조정하여 외부 환경 물체에 대한 시인성을 높일 뿐 아니라 전경색과 대비되는 색상으로 정보 이미지를 디스플레이함으로써 정보 이미지에 대한 시인성도 높일 수 있다.

도 1은 통상적인 안경 디스플레이 장치의 동작 개념도이다.
도 2a 내지 2c는 전경색이 녹색 계열인 경우 편광 조절에 따라 다양한 투과율을 갖는 전경에서의 정보 이미지를 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 3c는 전경색이 적색 계열인 경우 편광 조절에 따라 다양한 투과율을 갖는 전경에서의 정보 이미지를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 디스플레이 장치의 동작 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 전경색 정보를 추출하는 방법의 개념을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 정보 이미지 디스플레이 장치가 적용될 수 있는 스마트 헬멧의 외관을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 이미지 디스플레이 장치의 블록 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 이미지 디스플레이 방법의 동작 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이처럼 본 발명은, 정보 이미지를 안경 디스플레이 장치를 통해 제공할 때, 정보 이미지의 선명도는 외부 환경의 조도(태양광 밝기)를 편광 조절기를 통해 일정 비율로 줄여 이미지 선명도를 개선하는 것을 포함하고 있으며, 광학 영상장치 인서트, 하나 이상의 편광기 소자와 빛센서를 통해 조도를 자동 조절함과 동시에 영상 입력 장치로 들어오는 전경의 색정보를 얻어 이에 대비되는 색으로 정보 이미지를 조정하는 것을 특징으로 하는 안경 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.

그러므로 실시간으로 변하는 외부의 조도에 자동적으로 반응하는 조도 조절 장치와 외부 전경 색에 의해 이미지 정보 또는 콘텐츠의 휘도 및 채도를 변경하여 다양하게 변하는 재난 상황의 주변 환경에 능동적으로 대처할 수 있는 기능이 필요하다

도 1은 통상적인 안경 디스플레이 장치의 동작 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 통상적인 안경 디스플레이 장치는, 영상 출력장치(11), 투영 인서트를 포함하는 광학 렌즈(12), 및 편광기(13)를 포함한다.

광학 렌즈(12)에 포함된 투영 인서트는 광학영상장치로 구성되며, 광학영상장치는 영상 출력장치(11)의 전자 신호로부터 빛을 발생시키는 전자광학 시스템으로부터 나오는 광선의 모양을 형성하고 해당 광선을 눈쪽으로 향하게 하기 위해 편광 방향을 제공한다. 광학영상장치는 광선을 안경 착용자의 눈쪽으로 향하도록 함으로써 안경 착용자로 하여금 해당 전자 신호가 나타내는 정보 컨텐츠를 가상 스크린 상에서 시각적으로 확인 가능하도록 한다.

광학영상장치는 하나 이상의 프리즘, 쿼터웨이브 플레이트, 거울 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 거울에 인서트되는 형태로 배치된다.

영상 출력장치(11)는 안경 디스플레이 장치 내부 또는 외부에 위치하는 관련 프로세서로부터 전자 신호를 수신하여 해당 신호에 대응하는, 예를 들어 픽셀화된 이미지를 생성한다. 영상 출력장치(11)는 예를 들어, 소형 스크린, 레이저 다이오드, 또는 발광다이오드일 수 있으며, 디지털 정보화된 이미지 데이터를 프로세싱하고 출력할 수 있는 장치라면 어떠한 형태의 출력 장치라도 무방하다.

도 1의 안경 디스플레이 장치는 또한, 광학 렌즈(12)의 일면에 대면하는 편광기(13)를 포함한다. 편광기(polarizer)는 편광 상태가 무질서하게 섞여 있는 빛에서 특정한 방향으로의 선편광된 빛을 선택적으로 투과시키는 광학기구를 의미한다. 편광기(13)는 한 방향의 선편광된 빛을 선택적으로 흡수하거나 굴절시켜 그 방향에 수직한 선편광만을 통과시킨다. 이때, 편광기(13)는 편광 조절이 가능한 능동광학 필터일 수 있다.

이러한 능동광학 필터의 편광을 조절하여 태양광의 입사를 조정할 수 있으며, 도 2a 내지 2c 및 도 3a 내지 3c에서는 이와 같은 편광 조절 정도에 따라 다양한 투과율을 갖는 이미지의 예를 보여준다.

도 2a 내지 2c는 전경색이 녹색 계열인 경우 편광 조절에 따라 다양한 투과율을 갖는 전경에서의 정보 이미지를 도시한다.

즉, 2a 내지 2c는 전경색이 녹색 계열일 경우 능동광학 필터의 편광을 조절하여 입사되는 태양광에 대해 각각 100%, 70%, 40%의 투과율을 갖는 전경에서의 정보 이미지를 나타낸 도면이다. 도면에서 정보 이미지는 녹색으로 표현되는 "온도"라는 텍스트 이미지 및 적색으로 표현되는 "온도"라는 텍스트 이미지이다.

도 2a는 100% 투과율을 갖는 전경에서의 정보 이미지를, 도 2b는 70% 투과율을 갖는 전경에서의 정보 이미지를, 도 2c는 40%의 투과율을 갖는 전경에서의 정보 이미지를 나타내고 있다.

도 2a 내지 2c 에서 보여지는 것과 같이 외부 환경의 전경이 녹색 계열일 경우, 정보 이미지의 색상이 녹색일 때의 정보 시인성이 상당히 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 3 개의 이미지 중 투과율이 제일 낮은 40%의 전경 이미지에서 녹색 정보의 시인성이 가장 높아지는 반면, 전경에서 음영 지역의 사물을 구별하기 어려워진다는 사실 또한 확인할 수 있다.

도 3a 내지 3c는 전경색이 적색 계열인 경우 편광 조절에 따라 다양한 투과율을 갖는 전경에서의 정보 이미지를 도시한다.

즉, 도 3a 내지 3c는 전경색이 적색 계열일 경우 능동광학 필터의 편광을 조절하여 입사되는 태양광에 대해 각각 100%, 70%, 40%의 투과율을 갖는 전경에서의 정보 이미지를 나타낸 도면이다. 도면에서 정보 이미지는 녹색으로 표현되는 "온도"라는 텍스트 이미지 및 적색으로 표현되는 "온도"라는 텍스트 이미지이다.

외부 환경의 전경 색상이 적색 계열인 도 3a 내지 3c의 경우에는, 도 2a 내지 2c의 경우와는 반대의 결과를 보여준다. 즉, 도 3a 내지 3c에서 정보 이미지의 색상이 적색인 경우 정보 시인성이 상당히 떨어지는 것을 볼 수 있다.

또한, 도 2a 내지 2c 에서와 마찬가지로 40% 투과율의 전경 이미지를 나타내는 도 3c의 경우가 3개의 이미지 중 적색 정보의 시인성이 가장 높은 반면, 전경의 음영지역의 사물을 구별하기 어렵다는 문제점도 함께 보여준다.

도 2a 내지 2c 및 도 3a 내지 3c의 예를 통해, 투과율을 낮추면 정보이미지의 시인성은 높아지나, 외부 환경 물체 등에 대한 시인성이 낮아지고 반대로 투과율을 높이면 외부 환경 물체의 시인성은 높아지나, 정보 이미지의 시인성은 낮아짐을 확인할 수 있다.

하지만 화재 대응 및 구급 구조 임무를 띤 소방관이 임무를 수행하는 경우라면, 외부 환경 물체(또는 사람)의 시인성이 무척 중요하다. 그러므로 외부 환경 물체의 시인성을 위해 투과율을 높여야 하는데, 이 경우 안경 디스플레이 장치에서의 중요한 정보가 전경색과 유사한 계열일 때 시인성이 낮아지는 결과로 인해 중요한 정보의 표시를 놓칠 수 있다는 문제점이 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안경 디스플레이 장치의 동작 개념도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안경 디스플레이 장치는, 투영 인서트를 포함하는 광학 렌즈(240), 편광기(250), 영상 출력장치(230), 센서(210), 영상 입력장치(220) 및 프로세서(310)를 포함할 수 있다. 도 4의 안경 디스플레이 장치는 정보 이미지 디스플레이 장치로 지칭될 수도 있다.

광학 렌즈(240)는 투영 인서트로서 광학영상장치(241)를 포함한다. 광학영상장치(241)는 하나 이상의 프리즘, 쿼터웨이브 플레이트(quarter-wave plate), 거울 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 광학 렌즈(240) 내에 인서트된다.

영상 출력장치(230)로부터 출력된 광선은 도 4의 광학 렌즈(240) 내부에 점선으로 표시된 바와 같이 광학 렌즈(240) 내에서 렌즈와 거울을 경유하여 광학 렌즈(240) 내부를 종방향으로 통과하여 광학영상장치(241) 내부의 편광분할 처리 장치에 도달하고, 이후 프리즘, 쿼터웨이브 플레이트 등의 내부 소자를 거쳐 가상 스크린으로 방출된다.

웨이브 플레이트는 플레이트를 통과하는 빛의 편광 상태를 변경시키는 광학 소자로, 위상지연자(retarder)라고도 한다. 전자기파가 파장판을 통과하면 편광방향의 광축에 평행하거나 수직한 두 성분(정상광선과 이상광선)의 합이 되고, 파장판의 복굴절과 두께에 따라 두 성분의 벡터합이 변하게 되므로 빛이 통과한 후의 편광 방향이 달라지게 된다.

이때, 빛의 편광 방향을 90도 변화시키는 웨이브 플레이트를 하프-웨이브 플레이트 (half-wave plate)이라 하고, 180도 변화시키는 것을 풀-웨이브 플레이트 (full-wave plate)라고 하며, 쿼터웨이브 플레이트는 빛의 편광 방향을45도 변화시킨다.

편광기(250)는 프로세서(310)로부터 입력되는 전기 제어 신호에 따라 편광을 능동적으로 조절할 수 있는 능동 편광 필터일 수 있으며, 두 개 이상의 편광 소자를 포함할 수 있다. 편광기(250)는 또한, 광학 렌즈(240)로부터 분리될 수 있는 플레이트로 구성되거나, 각 픽셀을 제어하는 액티브 필름으로서 광학 렌즈(240)에 영구적으로 또는 임시로 접착되거나 피복되는 층의 형태로 구성될 수 있다.

영상 출력장치(230)는 프로세서(310)로부터 전자 신호를 수신하여 해당 신호에 대응하는, 예를 들어 픽셀화된 이미지를 생성한다. 영상 출력장치(230)는 예를 들어, 소형 스크린, 레이저 다이오드, 또는 발광다이오드 등일 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 안경 디스플레이 장치를 통해 정보 이미지를 제공할 때, 외부 환경으로부터 입력되는 광의 조도(태양광 밝기)를 일정 비율만큼 감소시켜 디스플레이함으로써 정보 이미지의 선명도를 개선한다.

이를 뒷받침하기 위해, 본 발명에 따른 센서(210)는 외부 환경의 조도를 측정하는 조도 센서, 빛 센서(광 센서)일 수 있다. 센서(210)는 또한, 예를 들어, 빛이 입사하면 전도성이 되는 반도체인 CdS일 수 있다. CdS는 빛의 세기에 따라 저항 값이 변하는 광 가변저항으로, 빛의 세기가 셀수록 저항이 작아지는 특징을 이용해 조도 또는 빛의 세기를 측정한다. 센서(210)에 의해 측정된 조도는 프로세서(310)로 전달된다.

한편, 본 발명에 따른 영상입력 장치(220)는 외부의 전경에 대한 이미지를 획득하여 프로세서(310)로 전달한다. 영상입력 장치(220)의 대표적인 예로는 카메라를 들 수 있으며, 촬상한 이미지를 디지털 정보화하는 입력 장치라면 어떠한 형태라도 가능하다.

본 발명에 따른 프로세서(310)는 조도 센서(210)로부터 외부의 조도 정보를 수신하고, 영상 입력장치(220)로부터 외부의 전경 이미지를 수신한다.

프로세서(310)는 외부의 조도 정보에 따라 투과율을 결정하고, 조도 제어 신호를 통해 편광기(250)로 하여금 투과율을 조정도록 제어한다. 구체적으로, 프로세서(310)는 외부의 조도가 높을수록, 즉 센서(210)로 많은 빛이 들어올수록 투과율을 낮게 조절하는데, 예를 들어, 외부가 밝은 낮에는 약 70% 투과율이 되도록 조절하고, 외부가 어두운 밤에는 100% 투과율을 가지도록 편광기(250)를 제어한다.

프로세서(310)는 또한, 영상 입력 장치(220)로부터 수신한 외부의 전경 이미지를 분석하여 해당 이미지를 구성하는 지배적인 색상이 무엇인지 판단한다. 지배적인 색상이 결정되면, 지배적인 색상과 대비되는 색상으로 정보 이미지를 표시하도록 영상 출력장치(230)를 제어한다. 프로세서(310)는 또한 정보 이미지의 휘도 및 채도를 변경하여 정보 이미지가 전경 이미지의 지배 색상과 대비되어 표현될 수 있도록 한다.

여기서, 지배적인 색상과 대비되는 색상은 지배적인 색상의 보색으로 설정될 수 있다. 임의의 2가지 색광을 일정 비율로 혼색하여 백색광이 되는 경우, 또는 색상이 다른 두 색의 물감을 적당한 비율로 혼합하여 무채색이 되는 경우로 색상환에서 서로 대응하는 위치의 두 색을 서로 상대방에 대한 보색이라 한다. 예를 들어, 빨강과 청록, 노랑과 남색, 연두와 보라 등이 서로 보색관계에 있으며, 이들 색상뿐 아니라 색상환 속에서 서로 마주보는 위치에 놓인 색은 모두 보색 관계이다.

프로세서(310)는 전경 이미지의 색상을 분석함에 있어 색상 히스토그램, 예를 들어, RGB 히스토그램을 이용하여 전경의 지배적인 색상이 무엇인지 판단한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 전경색 정보를 추출하는 방법의 개념을 나타낸 도면이다.

도 5는 전경 이미지에 대한 색상 분석을 통해 획득한, 전경 이미지 전체에 대한 RGB 히스토그램 및 전경 이미지 중 부분 영역에 대한 RGB 히스토그램을 도시한다.

전경 이미지의 전영역에 대한 히스토그램이 전경 이미지의 좌측 하단에 나타나 있고, 부분 영역에 대한 히스토그램이 전경 이미지의 좌측 상단에 나타나 있다.

여기서, 색상 히스토그램은 이미지 처리 및 사진 촬영에서 이미지의 색상 분포를 나타내는 데 흔히 사용되는 것으로, 디지털 이미지의 경우 색상 막대 그래프는 이미지의 색상 공간에 해당하는 고정 된 색상 범위 목록, 가능한 모든 색상 세트에 있는 색상 수를 나타내는 픽셀 수를 나타낸다.

색상 히스토그램은 RGB(Red, Green, Blue) 또는 HSV(Hue, Saturation, Value)와 같은 3 차원 공간에 자주 사용되지만 모든 종류의 색상 공간에 맞게 만들 수 있다. 각 픽셀이 임의의 개수의 측정 값 (예를 들어, RGB의 세 가지 측정 값 이상)으로 표시되는 멀티 스펙트럼 이미지의 경우 색상 막대 그래프는 N 차원이며, N은 측정 값의 개수를 나타낸다.

도 5에서는, 전경 이미지의 전 영역을 처리하여 전경색을 추출할 수도 있지만 이 경우 이미지 프로세싱에 많은 시간이 소요될 수 있으므로, 정보 이미지의 표시 영역에 대응하는 부분 영역만을 이미지 프로세싱하여 지배 색상을 추출하는 실시예를 나타내고 있다.

즉, 전체 이미지 중 선택되는 부분 영역은 본 발명에 따라 정보 이미지가 디스플레이되는 영역으로 설정될 수 있으며, 이 경우 전체 이미지에 대한 색상 히스토그램을 분석하고 색상 정보를 추출하는 것보다 적은 연산량으로 보다 높은 효과를 기대할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 정보 이미지 디스플레이 장치가 적용될 수 있는 스마트 헬멧의 외관을 나타내는 도면이다.

도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬멧은 소방관이 착용 가능한 헬멧을 나타내고 있으나, 소방 분야뿐 아니라 다른 산업 현장, 상황에서 또한 활용될 수 있다.

도 6의 스마트 헬멧은 예를 들어, 헬멧 후단에 파워 공급부, 통신 모듈 및 벤트 커버(vent cover), 헬멧 상부에 케이블 통로 및 GPS 제어부를 포함할 수 있으며, 헬멧 측면부는 장비 및 고글(또는 안경)을 거치할 수 있는 거치대를, 헬멧의 측면 상단부에는 환기구 (vent hole)를 구비할 수 있다. 헬멧의 전면부에는 영상 및 디스플레이 제어부가 배치될 수 있다.

도 6에 도시된 구성요소의 배치 위치는 일 실시예에 불과하며, 각 구성요소의 특성 및 착용자 편의에 따라 다른 구성으로 배치될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 이미지 디스플레이 장치의 블록 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 정보 이미지 디스플레이 장치는, 조도 센서(210), 영상 입력 유닛(220), 광학영상 유닛(241), 편광기(250), 영상 출력 유닛(230), 및 디스플레이 제어 장치(300)를 포함할 수 있다.

조도 센서(210)는 입사되는 광의 밝기를 감지하며, 프로세서(310)는 조도 센서로부터 입력되는 조도 정보에 따라 투과율을 결정하고, 결정된 조도 정보를 포함하는 제어 신호를 출력하며, 외부의 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석하여 해당 영역의 지배 색상을 파악하고, 지배 색상과 대비되는 색상을 이용해 정보 이미지를 디스플레이한다.

또한, 편광기(250)는 프로세서로부터 입력되는 제어 신호에 따라 편광 정도를 조절하며, 영상 출력 유닛(230)은 프로세서로부터 입력되는 지배 색상과 대비되는 색상 정보를 이용해 정보 이미지를 출력하고, 광학영상 유닛(241)은 렌즈, 거울, 프리즘, 편광분할 처리기 중 적어도 하나를 포함하여, 상기 영상 출력 장치로부터 출력되는 이미지를 가상 스크린으로 방출한다.

한편, 디스플레이 제어 장치(300)는 적어도 하나의 프로세서(310) 및 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시하는 명령어들을 저장하는 메모리(320)를 포함할 수 있으며, 이때 프로세서에 의해 수행되는 단계SMS 입사되는 광의 밝기를 감지하여 외부 환경의 조도 정보를 획득하는 단계, 상기 외부 환경의 조도 정보에 따라 편광기의 투과율을 결정하는 단계, 결정된 투과율에 따라 편광 정도를 조절하여 입사되는 광을 선택적으로 투과시키는 단계, 외부의 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석하여 해당 영역의 지배 색상을 파악하는 단계 및 지배 색상과 대비되는 색상을 이용해 정보 이미지를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

도 7의 실시예에서 영상 입력 유닛(220), 영상 출력 유닛(230), 광학 영상 유닛(241)은 각각 도 4에 도시된 영상 입력 장치(220), 영상 출력장치(230), 및 광학 영상장치(241)와 동일한 기능을 수행할 수 있으며, 본 실시예에서는 정보 이미지 디스플레이 장치의 구성요소로서 포함된다는 점에서 그 명칭만이 달리 표현되었을 뿐이다.

또한, 정보 이미지 디스플레이 장치는 안경 디스플레이 장치와 동일한 개념으로 이해될 수도 있지만, 일부 구성요소만을 공유하는 개념으로 이해될 수도 있다. 즉, 도 7에 도시된 각 구성요소가 해당 구성요소의 특성에 맞게 안경 디스플레이 장치 및 안경 디스플레이 장치와 연동하는 스마트 헬멧에 나누어 배치될 수 있다.

예를 들어, 프로세서(310) 및 메모리(320)를 포함하는 디스플레이 제어 장치(300), 조도 센서(210), 영상 입력 유닛(220) 등은 헬멧 본체에, 광학 영상 유닛(241), 편광기(250) 등은 사용자가 착용하는 안경 또는 고글에 탑재되는 형태로 배치될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 이미지 디스플레이 방법의 동작 순서도이다.

도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 이미지 디스플레이 방법은 크게 두 가지 처리 흐름으로 진행되며, 상기 방법은 정보 이미지 디스플레이 제어 장치 또는 정보 이미지 디스플레이 장치에 의해 수행될 수 있다.

제1 처리 흐름은 입사되는 광의 편광 정도를 조절하는 처리 흐름(S810 내지 S812)이고, 제2 처리 흐름은 정보 이미지의 색상 조정과 관련한 처리 흐름(S820 내지 S824)이다.

제1 처리 흐름에 따르면, 입사되는 광의 밝기를 감지하여 외부 환경의 조도 정보를 획득하고(S810), 상기 외부 환경의 조도 정보에 따라 편광기의 투과율을 결정하며(S811), 결정된 투과율에 따라 편광 정도를 조절하여 입사되는 광을 선택적으로 투과시킨다(S811). 여기서, 외부의 조도가 높을수록 투과율을 낮게 조절되며 외부의 조도가 낮을수록 투과율은 높게 조절될 수 있다.

제2 처리 흐름에 따르면, 전경 이미지를 획득하여(S820,) 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석함으로써(S821) 해당 영역의 지배 색상을 파악한다(S822). 지배 색상이 파악되면 지배 색상과 대비되는 색상을 이용해 정보 이미지를 출력한다(S823). 여기서, 지배 색상과 대비되는 색상은 지배 색상의 보색으로 설정될 수 있다. 또한, 정보 이미지의 휘도 및 채도를 변경하여 정보 이미지가 전경 이미지의 지배 색상과 대비되어 표현될 수 있다.

출력된 정보 이미지는 렌즈, 거울, 프리즘, 및 편광분할 처리기 중 적어도 하나를 포함하는 광학 영상장치를 이용해 가상 스크린으로 방출된다(S824). 여기서, 부분 영역은 전체 전경 이미지 중 정보 이미지가 디스플레이되는 영역일 수 있다. 또한, 해당 영역의 지배 색상은 전경 이미지에 대한 RGB 히스토그램 분석을 통해 도출될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 투과율을 조정하여 외부 환경 물체에 대한 시인성을 높일 뿐 아니라 전경색과 대비되는 색상으로 정보 이미지를 디스플레이함으로써 정보 이미지에 대한 시인성도 높일 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따르면, 실시간으로 변하는 외부의 조도에 자동적으로 반응하여 조도를 조절하고 외부 전경 색상에 따라 이미지 정보 또는 콘텐츠의 휘도 및 채도를 변경함으로써, 다양하게 변하는 재난 상황의 주변 환경에 능동적으로 대처할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 방법의 동작은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 또는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.

본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.

실시예들에서, 프로그램 가능한 로직 장치(예를 들어, 필드 프로그머블 게이트 어레이)가 여기서 설명된 방법들의 기능의 일부 또는 전부를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 실시예들에서, 필드 프로그머블 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 마이크로프로세서와 함께 작동할 수 있다. 일반적으로, 방법들은 어떤 하드웨어 장치에 의해 수행되는 것이 바람직하다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

300: 디스플레이 제어 장치
310: 프로세서 320: 메모리
210: 조도 센서 220: 영상 입력 유닛
230: 영상 출력 유닛 240: 광학 렌즈
241: 광학영상 유닛 250: 편광기

Claims (19)

1. 안경 디스플레이 장치를 포함하는 정보 이미지 디스플레이 장치로서,
   사용자의 눈 앞에 위치하도록 구성된 투영 인서트를 포함하는 광학 영상 유닛;
   상기 광학 영상 유닛 앞에 배치되고, 입사되는 광의 투과율이 조정되는 편광기;
   상기 광학 영상 유닛 외부의 조도를 측정하기 위해 입사되는 광의 밝기를 감지하는 조도 센서;
   상기 광학 영상 유닛 외부의 전경 이미지를 획득하는 영상 입력 유닛;
   상기 조도 센서로부터 입력되는 조도 정보에 따라 상기 편광기의 투과율을 결정하고 결정된 조도 정보를 포함하는 제어 신호를 출력하며, 상기 영상 입력 유닛으로부터의 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석하여 해당 영역의 지배 색상을 파악하고 지배 색상과 대비되는 색상을 이용해 정보 이미지를 출력하는 프로세서; 및
   상기 프로세서로부터 받은 상기 정보 이미지를 상기 광학 영상 유닛의 가상 스크린 상으로 출력하는 영상 출력 유닛을 포함하고,
   상기 편광기는 상기 프로세서로부터 입력되는 제어 신호에 따라 편광 정도를 조절하여 입사되는 광을 선택적으로 투과시키며,
   상기 프로세서는 실시간으로 변하는 외부의 조도에 자동으로 반응하여 상기 편광기의 투과율을 조절하면서 외부 전경 색상에 따라 상기 가상 스크린에 출력되는 이미지 정보 또는 콘텐츠의 휘도 및 채도를 변경하는, 정보 이미지 디스플레이 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 프로세서는 외부의 조도가 높을수록 투과율을 낮게 조절하는, 정보 이미지 디스플레이 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 지배 색상과 대비되는 색상은 상기 지배 색상의 보색으로 설정되는, 정보 이미지 디스플레이 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 부분 영역은, 전체 전경 이미지 중 정보 이미지가 디스플레이되는 영역인, 정보 이미지 디스플레이 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 프로세서는, 상기 전경 이미지에 대한 RGB 히스토그램 분석을 통해 상기 해당 영역의 지배 색상을 도출하는, 정보 이미지 디스플레이 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 영상 출력 유닛은, 상기 프로세서로부터 입력되는 지배 색상과 대비되는 색상 정보를 이용해 정보 이미지를 출력하는, 정보 이미지 디스플레이 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 광학 영상 유닛은, 렌즈, 거울, 프리즘, 및 편광분할 처리기 중 적어도 하나를 포함하여, 상기 영상 출력 유닛으로부터 출력되는 이미지를 가상 스크린으로 방출하며,
   상기 프로세서 및 메모리를 포함한 디스플레이 제어 장치와 상기 조도 센서와 상기 영상 입력 유닛은 헬멧 본체에 배치되고, 상기 광학 영상 유닛 및 상기 편광기는 사용자 착용가능한 안경 또는 고글에 배치되는, 정보 이미지 디스플레이 장치.
8. 안경 디스플레이 장치를 포함하는 정보 이미지 디스플레이 장치에 의해 수행되는 정보 이미지 디스플레이 방법으로서,
   조도 센서를 통해 입사되는 광의 밝기를 감지하여 외부 환경의 조도를 획득하는 단계;
   상기 외부 환경의 조도 정보에 따라 편광기의 투과율을 조절하는 단계-상기 편광기는 결정된 투과율에 따라 편광 정도를 조절하여 사용자의 눈으로 입사되는 광이나 사용자의 눈 앞에 위치하도록 구성된 투영 인서트를 포함하는 광학 영상 유닛으로 입사되는 광을 선택적으로 투과시킴-;
   영상 입력 유닛을 통해 외부의 전경 이미지를 획득하는 단계;
   상기 외부의 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석하여 해당 영역의 지배 색상을 파악하는 단계; 및
   상기 지배 색상과 대비되는 색상을 이용해 정보 이미지를 출력하는 단계를 포함하며,
   상기 정보 이미지 또는 상기 정보 이미지에 대응하는 콘텐츠는 영상 출력 유닛으로부터 상기 광학 영상 유닛으로 전달되어 상기 광학 영상 유닛 상의 가상 스크린에 표시되는, 정보 이미지 디스플레이 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 편광기의 투과율을 결정하는 단계는,
   외부의 조도가 높을수록 투과율을 낮게 조절하는 것을 특징으로 하는, 정보 이미지 디스플레이 방법.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 지배 색상과 대비되는 색상은 상기 지배 색상의 보색으로 설정되는, 정보 이미지 디스플레이 방법.
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 부분 영역은, 전체 전경 이미지 중 정보 이미지가 디스플레이되는 영역인, 정보 이미지 디스플레이 방법.
12. 청구항 8에 있어서,
    상기 외부의 전경 이미지의 전체 영역 또는 부분 영역을 분석하여 해당 영역의 지배 색상을 파악하는 단계는,
    상기 전경 이미지에 대한 RGB 히스토그램 분석을 통해 상기 해당 영역의 지배 색상을 도출하는 것을 특징으로 하는, 정보 이미지 디스플레이 방법.
13. 청구항 8에 있어서,
    상기 광학 영상 유닛은, 렌즈, 거울, 프리즘, 및 편광분할 처리기 중 적어도 하나를 이용하여 상기 정보 이미지를 상기 가상 스크린으로 출력하며,
    프로세서 및 메모리를 포함한 디스플레이 제어 장치와 상기 조도 센서와 상기 영상 입력 유닛은 헬멧 본체에 배치되고, 상기 광학 영상 유닛 및 상기 편광기는 사용자 착용가능한 안경 또는 고글에 배치되는, 정보 이미지 디스플레이 방법.
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