KR102476757B1 - 반사를 검출하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

반사를 검출하는 장치 및 방법이 제공된다. 반사를 검출하는 장치는 적외선 광원의 활성화에 기초한 입력 이미지 및 비활성화에 기초한 기준 이미지 간의 차이 맵을 이용하여 반사 영역을 검출할 수 있다. 또한, 반사를 검출하는 장치는 적외선 광원 및 이미지 획득부가 이격된 배치에 기초하여 반사를 최소화할 수 있다.

Description

반사를 검출하는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD TO DETECT REFLECTION}
이하, 반사를 검출하는 장치 및 방법이 제공된다.
카메라 기반 눈추적 기술은 예를 들어, 시점 추적 기반의 무안경 3D 초다시점 디스플레이 등 많은 분야에서 활용될 수 있다. 카메라 기반 눈추적기는 밝은 고조도 환경(예를 들어, 400 Lux)에서는 잘 동작하나, 저조도 환경에서는 카메라 영상의 낮은 품질로 인해 잘 동작하지 않는다. 한편, 밝은 곳뿐만 아니라 어두운 곳에서도 TV 시청, 모바일 기기의 사용 등이 빈번하고, 차세대 차량용 3D HUD(Head-up display) 기술에서도 밤 운전이 고려되어야 한다.
야간 또는 어두운 곳과 같은 저조도 환경에서 컬러 카메라를 이용하여 사용자의 눈을 추적하는 경우, 영상 품질이 떨어져 눈추적의 정확도와 성공률이 떨어지므로 적외선 카메라가 이용될 수 있다. 다만, 적외선 카메라의 경우, 안경알 반사로 인하여 안경 착용자의 눈추적 정확도 및 성공률이 저하된다.
일 실시예에 따른 반사(reflection)를 검출하는 방법은, 적외선 광원(infrared light source)의 활성화(activation)에 기초하여 입력 이미지(input image)를 획득하는 단계; 상기 적외선 광원의 비활성화(deactivation)에 기초하여 기준 이미지(reference image)를 획득하는 단계; 및 상기 입력 이미지 및 상기 기준 이미지에 기초하여, 상기 입력 이미지로부터 반사 영역(reflection region)을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 입력 이미지를 획득하는 단계는, 온 구간(on interval) 동안 상기 적외선 광원을 활성화(activate)하는 단계를 포함하고, 상기 기준 이미지를 획득하는 단계는, 오프 구간(off interval) 동안 상기 적외선 광원을 비활성화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적외선 광원을 활성화하는 단계는, 상기 온 구간 동안, 객체로부터 수신된 광선에 기초하여 상기 입력 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 적외선 광원을 비활성화하는 단계는, 상기 오프 구간 동안, 상기 객체로부터 수신된 광선에 기초하여 상기 기준 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 입력 이미지를 생성하는 단계는, 상기 온 구간의 적어도 일부 프레임 동안, 상기 객체로부터 복수의 광선들의 세기를 수집하는 단계; 및 복수의 광선들의 각각에 대응하는 세기를 상기 입력 이미지를 구성하는 각 픽셀의 픽셀 값으로 결정함으로써, 상기 입력 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 기준 이미지를 생성하는 단계는, 상기 오프 구간의 적어도 일부 프레임 동안, 상기 객체로부터 복수의 광선들의 세기를 수집하는 단계; 및 복수의 광선들의 각각에 대응하는 세기를 상기 기준 이미지를 구성하는 각 픽셀의 픽셀 값으로 결정함으로써, 상기 기준 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 반사 영역을 추출하는 단계는, 상기 입력 이미지의 각 픽셀 값으로부터 상기 기준 이미지의 해당 픽셀 값을 차감함으로써, 상기 입력 이미지 및 상기 기준 이미지 간의 차이를 지시하는 차이 맵을 생성하는 단계; 및 상기 차이 맵에 기초하여 상기 반사 영역을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 차이 맵에 기초하여 상기 반사 영역을 추출하는 단계는, 상기 입력 이미지 및 상기 기준 이미지 간의 차이 맵 중 임계값을 초과하는 엘리먼트들을 결정하는 단계; 및 상기 입력 이미지에서 상기 엘리먼트들에 대응하는 픽셀들을 상기 반사 영역으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
반사를 검출하는 방법은 객체의 위치를 추적하는 단계; 복수의 적외선 광원들을 포함하는 적외선 어레이(infrared ray array)로부터, 상기 추적된 위치에 대응하는 적외선 광원을 지정하는 단계; 및 온 구간 동안 상기 지정된 적외선 광원을 활성화하고, 오프 구간 동안 상기 지정된 적외선 광원을 비활성화하는 단계를 포함할 수 있다.
반사를 검출하는 방법은 온 구간 동안 객체로부터 수신된 광선의 적외선 영역(infrared region)에 기초하여 상기 입력 이미지를 획득하는 단계; 및 오프 구간 동안 상기 객체로부터 수신된 광선의 가시광선 영역에 기초하여 상기 기준 이미지를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
반사를 검출하는 방법은 상기 적외선 광원이 활성화되는 온 구간의 시간 길이 및 상기 적외선 광원이 비활성화되는 오프 구간의 시간 길이를 동적으로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
반사를 검출하는 방법은 상기 입력 이미지로부터 상기 추출된 반사 영역을 제거하는 단계; 및 상기 반사 영역이 제거된 입력 이미지에 기초하여 사용자의 시선을 추적하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적외선 광원의 방향 및 이미지 획득부의 방향이 미리 정한 각도를 형성하도록, 상기 적외선 광원 및 상기 이미지 획득부가 배치될 수 있다.
반사를 검출하는 방법은 온 구간의 시작 타이밍부터 중간 타이밍까지 상기 적외선 광원의 광선 세기(ray intensity)를 점진적으로 증가시키는 단계; 상기 온 구간의 중간 타이밍으로부터 종료 타이밍까지 상기 적외선 광원의 광선 세기를 점진적으로 감소시키는 단계: 오프 구간의 시작 타이밍부터 중간 타이밍까지 상기 적외선 광원의 광선 세기를 점진적으로 감소시키는 단계; 및 상기 오프 구간의 중간 타이밍부터 종료 타이밍까지 상기 적외선 광원의 광선 세기를 점진적으로 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
반사를 검출하는 방법은 반사 검출 장치 및 사용자 사이에 빛 반사를 유발할 수 있는 투명한 물체가 검출되는 동안, 상기 적외선 광원을 주기적으로 비활성화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 이미지를 획득하는 단계는, 온 구간 동안 상기 적외선 광원의 광원 세기를 오프 레벨(off level)로부터 온 레벨(on level)로 증가시키는 단계를 포함하고, 상기 기준 이미지를 획득하는 단계는, 오프 구간 동안, 상기 적외선 광원의 광원 세기를 상기 온 레벨로부터 상기 오프 레벨로 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치는, 적외선 광원의 활성화에 기초하여 입력 이미지를 획득하고, 상기 적외선 광원의 비활성화에 기초하여 기준 이미지를 획득하는 이미지 획득부; 및 상기 입력 이미지 및 상기 기준 이미지에 기초하여, 상기 입력 이미지로부터 반사 영역을 추출하는 프로세서를 포함할 수 있다.
반사를 검출하는 장치는 상기 이미지 획득부와 이격되어 배치된, 복수의 적외선 광원들을 포함하는 적외선 어레이를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 온 구간 동안 상기 적외선 어레이 중 적어도 일부 적외선 광원을 활성화하고, 오프 구간 동안 상기 적외선 어레이 중 적어도 일부 적외선 광원을 비활성화할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 입력 이미지의 각 픽셀로부터 상기 기준 이미지의 해당 픽셀을 차감함으로써, 상기 입력 이미지 및 상기 기준 이미지 간의 차이를 지시하는 차이 맵을 생성하고, 상기 차이 맵에 기초하여 상기 반사 영역을 추출할 수 있다.
상기 이미지 획득부는, 가시광선 영역 및 적외선 영역에 대응하는 광선을 수신하고, 상기 프로세서는, 온 구간 동안 객체로부터 수신된 광선의 적외선 영역에 기초하여 상기 입력 이미지를 획득하고, 오프 구간 동안 상기 객체로부터 수신된 광선의 가시광선 영역에 기초하여 상기 기준 이미지를 획득할 수 있다.
반사를 검출하는 장치는 적외선 어레이로부터 방출되는 적외선(infrared ray)의 방향 및 상기 이미지 획득부의 방향이 미리 정한 각도를 형성하도록, 상기 이미지 획득부와 이격되어 배치되는 적외선 어레이를 더 포함하고, 상기 프로세서는, 객체의 위치에서 적외선의 방향 및 상기 이미지 획득부의 방향이 상기 미리 정한 각도를 유지하도록, 상기 객체의 이동이 검출된 경우에 응답하여 상기 적외선 어레이 중 온 구간에서 활성화되는 적외선 광원을 선택할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 시선 추적 기기가 사용자의 시선을 추적하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 2는 시선 추적 기기에 의해 촬영된, 반사 영역이 제거되기 전의 이미지를 도시한다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따라 반사를 검출하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치의 이미지 획득부 및 적외선 광원이 이격된 구조를 설명하는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따라 이미지 획득부 및 적외선 광원이 이격되는 정도에 따른 이미지를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치가 시선 추적 기기에 구현된 예시를 설명하는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따라, 객체의 이동에 기초한 적외선 광원의 공간적 조정을 설명하는 도면이다.
도 9 내지 도 11은 일 실시예에 따라, 적외선 광원의 시간적 조정을 설명하는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따라 반사 영역이 제거된 이미지를 설명하는 도면이다.
도 13 및 도 14는 일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수 개의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 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 실시예가 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.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 일 실시예에 따른 시선 추적 기기가 사용자의 시선을 추적하는 모습을 설명하는 도면이다.
시선 추적 기기(100)는 사용자(190)의 시선을 추적할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 시선 추적 기기(100)는 사용자(190)의 동공(191)의 위치를 검출할 수 있고, 동공(191)의 이동을 추적할 수 있다. 예를 들어, 시선 추적 기기(100)는 사용자(190)의 얼굴을 포함하는 얼굴 영역을 추출할 수 있고, 얼굴 영역으로부터 눈 영역을 추출할 수 있다. 시선 추적 기기(100)는 눈 영역 내에서 동공(191)을 검출할 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니다.
시선 추적 기기(100)는 적외선을 이용하여 사용자(190)의 시선을 추적할 수 있다. 적외선을 통해, 시선 추적 기기(100)는 주변 조도가 낮은 환경에서도 사용자(190)의 시선을 정확하게 추적할 수 있다. 다만, 시선 추적 기기(100) 및 사용자(190) 사이에 빛 반사를 유발할 수 있는 투명한 물체(180)가 존재하는 경우, 시선 추적 기기(100)에 의해 촬영된 이미지에 반사 현상(170)이 나타날 수 있다. 예를 들어, 사용자(190)가 빛 반사를 유발할 수 있는 투명한 물체(180)를 착용할 수 있고, 투명한 물체(180)에 의한 반사 현상이 시선 검출을 방해할 수 있다. 투명한 물체(180)는 예를 들어, 안경 또는 선글라스 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 반사(reflection)는, 광원(light source)으로부터 방출된 광선(ray)이 임의의 물체(예를 들어, 안경과 같은 투명한 물체)로부터 반사되어, 센싱 가능한 최대 크기에 근접한 세기(intensity) 또는 최대 크기 이상의 세기로 이미지 획득부(예를 들어, 카메라)에 입사되는 현상을 나타낼 수 있다. 이미지 획득부는 반사가 발생한 반사 영역에 대응하는 픽셀의 값을 포화된 값(saturated value)으로 결정할 수 있다. 포화된 값은, 이미지 획득부에 의해 센싱될 수 있는 최대 크기에 대응하는 값일 수 있다.
도 2는 시선 추적 기기에 의해 촬영된, 반사 영역이 제거되기 전의 이미지를 도시한다.
도 2에 도시된 객체 이미지(200)는 시선 추적 기기에 의해 촬영된 이미지를 나타낼 수 있다. 객체 이미지(200)는 객체를 포함하는 이미지로서, 객체는 예를 들어, 인체의 적어도 일부일 수 있다. 도 2에서는 객체 이미지(200)는 사람의 얼굴이 촬영된 이미지를 나타낼 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 빛 반사를 유발할 수 있는 투명한 물체(예를 들어, 안경)는 반사 영역(210)이 나타날 수 있다. 반사 영역(210)은 주변보다 높은 세기 값을 가질 수 있고, 예를 들어, 센서에 의해 센싱될 수 있는 최대 세기 값을 가질 수 있다. 사용자의 얼굴에서 동공은 주변의 홍채에 비해 밝게 검출되므로, 반사 영역(210)이 눈에 가깝게 나타날수록 동공 검출의 정확도(accuracy)가 감소할 수 있다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따라 반사를 검출하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
우선, 단계(310)에서 반사를 검출하는 장치는 적외선 광원의 활성화에 기초하여 입력 이미지를 획득할 수 있다. 적외선 광원(infrared light source)은 적외선(infrared ray)을 방출하는 광원으로서, 예를 들어, 적외선 발광 다이오드(infrared light emitting diode)일 수 있다. 적외선 광원은 적외선 다발(a bunch of infrared rays)을 방출할 수도 있다. 반사를 검출하는 장치는 복수의 적외선 광원들을 포함하는 적외선 어레이(infrared ray array)를 포함할 수도 있다. 입력 이미지는 객체를 촬영하여 획득된 이미지로서, 객체가 사용자인 경우 사용자의 시선을 추적하기 위해 사용될 수 있다. 입력 이미지는 예를 들어, 적외선 영역 및 가시광선 영역에 기초하여 생성될 수 있다.
적외선 광선의 활성화는, 적외선 광원으로부터 방출되는 광선 세기(ray intensity)를 온 레벨(on level)로 조정하는 동작을 나타낼 수 있다. 온 레벨에 대응하는 세기는 설계에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는, 적외선 광원이 임계 세기 이상으로 광선을 방출하도록 제어함으로써, 적외선 광원을 활성화할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 온 레벨에 대응하는 광선 세기는, 프로세서가 입력 이미지로부터 객체의 특징점을 추출하기에 충분한 정도의 세기로 설계될 수 있다. 예를 들어, 온 레벨에 대응하는 세기로 방출된 적외선은 객체(object)로 투사(project)될 수 있다. 이미지 획득부는 객체로 투사된 후 해당 객체로부터 반사된 적외선을 수신할 수 있다. 이미지 획득부는 수신된 적외선에 기초하여 입력 이미지를 생성할 수 있고, 프로세서는 입력 이미지로부터 객체의 특징점을 추출할 수 있다. 온 레벨에 대응하는 광선 세기가 클수록 이미지 획득부는 선명한 입력 이미지를 획득할 수 있고, 프로세서는 보다 정확하게 객체의 특징점을 추출할 수 있다.
객체의 특징점은, 이미지에서 객체의 특징을 나타내는 지점을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 객체가 사람의 얼굴인 경우, 얼굴의 특징점은 눈에 대응하는 지점, 코에 대응하는 지점, 입에 대응하는 지점, 및 귀에 대응하는 지점일 수 있다. 다만, 객체의 특징점을 이로 한정하는 것은 아니다.
그리고 단계(320)에서 반사를 검출하는 장치는 적외선 광원의 비활성화에 기초하여 기준 이미지를 획득할 수 있다. 기준 이미지는 객체를 촬영하여 획득된 이미지로서, 반사를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 기준 이미지는 예를 들어, 주로 가시광선 영역에 기초하여 생성될 수 있다.
적외선 광원의 비활성화는, 적외선 광원으로부터 방출되는 광선 세기를 오프(off level)로 조정하는 동작을 나타낼 수 있다. 오프 레벨에 대응하는 세기는 설계에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는, 적외선 광원이 임계 세기 미만으로 광선을 방출하도록 제어함으로써, 적외선 광원을 비활성화할 수 있다. 또한, 반사를 검출하는 장치는 적외선 광원으로의 전력 공급(power supply)을 차단함으로써, 적외선 광원을 비활성화할 수도 있다. 전력 공급이 차단된 경우, 적외선 광원의 광선 세기는 없거나 0에 수렴할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 오프 레벨에 대응하는 광선 세기는, 프로세서가 입력 이미지로부터 반사 영역을 추출하기에 충분한 정도의 세기로 설계될 수 있다. 예를 들어, 비활성화된 적외선 광원은 적외선 방출을 중단할 수 있다. 또한, 오프 레벨에 대응하는 세기로 방출된 적외선은 객체로 투사된 후, 객체에 대부분 흡수되거나, 감쇄될 수 있다. 오프 레벨에 대응하는 광선 세기가 작을수록, 이미지 획득부는 반사 영역이 없거나 적은 기준 이미지를 획득할 수 있다.
이어서 단계(330)에서 반사를 검출하는 장치는 입력 이미지 및 기준 이미지에 기초하여, 입력 이미지로부터 반사 영역을 추출할 수 있다. 일 실시예에 따르면 반사를 검출하는 장치는 입력 이미지 및 기준 이미지 간의 차이를 산출함으로써, 차이 맵을 생성할 수 있다. 입력 이미지 및 기준 이미지 간의 차이가 큰 부분은 온 레벨에 대응하는 세기의 적외선으로부터 유발된 반사 영역을 나타낼 수 있다. 입력 이미지는 주로 적외선 영역에 기초하여 생성되었고, 기준 이미지는 주로 가시광선 영역에 기초하여 생성되었기 때문이다.
차이 맵은 입력 이미지 및 기준 이미지 간의 차이를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 차이 맵은 복수의 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 복수의 엘리먼트들의 각각은 해당 엘리먼트에 대응하는 입력 이미지의 픽셀 및 기준 이미지의 픽셀 간의 차이에 대응하는 값을 가질 수 있다. 복수의 엘리먼트들의 개수는 예를 들어, 입력 이미지 및 기준 이미지의 픽셀들의 개수와 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면 반사를 검출하는 장치는, 장치 및 사용자 사이에 빛 반사를 유발할 수 있는 투명한 물체가 검출되는 동안, 적외선 광원을 주기적으로 비활성화할 수 있다. 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 사용자가 안경을 착용한 동안에만 적외선 광원의 활성화 및 비활성화를 반복함으로써 동공 검출의 정확도를 개선할 수도 있다.
도 4는 반사를 검출하는 방법을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
우선, 단계(411)에서는 반사를 검출하는 장치는 온 구간 동안 적외선 광원을 활성화할 수 있다. 본 명세서에서 온 구간(on interval)은 미리 정한 주기 중 적외선 광원이 활성화되도록 지정된 구간을 나타낼 수 있다. 온 구간은 하기 도 9 내지 도 11에서 설명한다.
그리고 단계(412)에서 반사를 검출하는 장치는 온 구간 동안, 객체로부터 수신된 광선에 기초하여 입력 이미지를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면 반사를 검출하는 장치는 온 구간의 적어도 일부 프레임 동안, 객체로부터 복수의 광선들의 세기를 수집할 수 있다. 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 온 구간이 복수의 프레임들을 포함하는 경우, 온 구간의 마지막 프레임 동안 복수의 광선들의 세기를 수집할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 복수의 광선들의 각각에 대응하는 세기를 입력 이미지를 구성하는 각 픽셀의 픽셀 값으로 결정함으로써, 입력 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 반사를 검출하는 장치는 온 구간의 일부 프레임 동안 수집된 세기를 누적하여 입력 이미지를 생성할 수도 있다.
일 실시예에 따르면 반사를 검출하는 장치는 온 구간 동안 객체로부터 수신된 광선의 적외선 영역(infrared region)에 기초하여 입력 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 온 구간 동안 수신되는 광선은 적외선 영역 및 가시광선 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 입력 이미지의 각 픽셀은 적외선 영역의 세기 및 가시광선 영역의 세기가 합산된 값을 가질 수 있다.
본 명세서에서 적외선 영역은 전자기파의 주파수 중 적외선으로 분류되는 주파수 대역을 나타낼 수 있다. 가시광선 영역은 전자기파 중 사람의 눈에 보이는 주파수 대역을 나타낼 수 있다.
이어서 단계(421)에서 반사를 검출하는 장치는 오프 구간 동안 적외선 광원을 비활성화할 수 있다. 본 명세서에서 오프 구간(off interval)은 미리 정한 주기 중 적외선 광원이 비활성화되도록 지정된 구간을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 오프 구간은 미리 정한 주기에서 온 구간을 제외한 나머지 구간일 수 있다. 오프 구간은 하기 도 9 내지 도 11에서 설명한다.
그리고 단계(422)에서 반사를 검출하는 장치는 오프 구간 동안, 객체로부터 수신된 광선에 기초하여 기준 이미지를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면 반사를 검출하는 장치는 오프 구간의 적어도 일부 프레임 동안, 객체로부터 복수의 광선들의 세기를 수집할 수 있다. 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 오프 구간이 복수의 프레임들을 포함하는 경우, 오프 구간의 마지막 프레임 동안 복수의 광선들의 세기를 수집할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 복수의 광선들의 각각에 대응하는 세기를 기준 이미지를 구성하는 각 픽셀의 픽셀 값으로 결정함으로써, 기준 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 반사를 검출하는 장치는 오프 구간의 일부 프레임 동안 수집된 세기를 누적하여 기준 이미지를 생성할 수도 있다.
일 실시예에 따르면 반사를 검출하는 장치는 오프 구간 동안 객체로부터 수신된 광선의 가시광선 영역에 기초하여 기준 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 오프 구간 동안 수신되는 광선은 주로(dominantly) 가시광선 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 기준 이미지의 각 픽셀은 가시광선 영역의 세기에 대응하는 값을 가질 수 있다.
이어서 단계(431)에서 반사를 검출하는 장치는 입력 이미지의 각 픽셀 값으로부터 기준 이미지의 해당 픽셀 값을 차감함으로써, 입력 이미지 및 기준 이미지 간의 차이를 지시하는 차이 맵을 생성할 수 있다. 차이 맵은 입력 이미지의 픽셀들 및 기준 이미지의 픽셀들과 동일한 개수의 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 차이 맵의 엘리먼트는 입력 이미지의 픽셀 값 및 기준 이미지에서 해당 픽셀 값 간의 차이에 대응하는 값을 가질 수 있다.
그리고 단계(432)에서 반사를 검출하는 장치는 차이 맵에 기초하여 반사 영역을 추출할 수 있다. 일 실시예에 따르면 반사를 검출하는 장치는 입력 이미지 및 기준 이미지 간의 차이 맵 중 임계값을 초과하는 엘리먼트들을 결정할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 입력 이미지에서 엘리먼트들에 대응하는 픽셀들을 반사 영역으로 결정할 수 있다.
다만, 이로 한정하는 것은 아니고, 반사를 검출하는 장치는 차이 맵 중 주변 엘리먼트보다 높은 값을 가지는 엘리먼트를 선택할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는, 선택된 엘리먼트에 대응하는 입력 이미지의 픽셀을 반사 영역으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치는 입력 이미지로부터 추출된 반사 영역을 제거할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 반사 영역이 제거된 입력 이미지에 기초하여 사용자의 시선을 추적할 수 있다. 따라서, 반사를 검출하는 장치는, 반사가 제거된 입력 이미지를 이용하여, 보다 정확하게 사용자의 동공 위치를 결정할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치의 이미지 획득부 및 적외선 광원이 이격된 구조를 설명하는 도면이다.
반사를 검출하는 장치(500)는 이미지 획득부(510) 및 적외선 광원(520)을 포함할 수 있다. 이미지 획득부(510) 및 적외선 광원(520)은 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 적외선 광원(520)의 방향 및 이미지 획득부(510)의 방향이 미리 정한 각도(550)를 형성하도록, 적외선 광원(520) 및 이미지 획득부(510)가 배치될 수 있다.
적외선 광원(520)의 방향은, 적외선 광원(520)으로부터 방출되는 적외선(501)의 진행 방향을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 적외선 광원(520)에 의해 적외선 다발이 방출되는 경우, 적외선 다발의 중심에 대응하는 적외선(501)의 진행 방향을 적외선 광원(520)의 방향이라고 나타낼 수 있다. 이미지 획득부(510)의 방향은 이미지 획득부(510)에 의해 수신될 수 있는 광선들 중 중심에 대응하는 방향을 나타낼 수 있다. 이미지 획득부(510)에 의해 수신될 수 있는 광선은, 이미지 획득부(510)의 화각(FOV, field of view) 내에 포함되는 광선일 수 있다.
이미지 획득부(510)는 객체(590)로부터 적외선 영역 및 가시광선 영역에 대응하는 광선(502)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 객체(590)는 적외선 광원(520)으로부터 투사된 적외선을 반사시키거나, 외부로부터 투사된 가시광선을 반사시킬 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따라 이미지 획득부 및 적외선 광원이 이격되는 정도에 따른 이미지를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6f는 이미지 획득부 및 적외선 광원의 배치에 따라, 이미지 획득부에 의해 획득되는 입력 이미지를 도시한다.
도 6a는 이미지 획득부 및 적외선 광원 간의 방향 차이가 0인 경우를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득부의 방향 및 적외선 광원의 방향이 동일한 경우, 도 6a에 도시된 바와 같이, 반사 영역(611)이 나타날 수 있다. 예를 들어, 도 6a에서 반사 영역(611)은 눈 주변에 나타날 수 있다.
또한, 도 6b는 이미지 획득부의 방향 및 적외선 광원의 방향이 수평적으로 10도를 형성하도록 배치된 구조에서 획득된 입력 이미지를 나타낼 수 있다. 도 6b의 입력 이미지에서 반사 영역(612)은 눈을 가리도록 나타날 수 있다.
도 6c는 이미지 획득부의 방향 및 적외선 광원의 방향이 수평적으로 45도를 형성하도록 배치된 구조에서 획득된 입력 이미지를 나타낼 수 있다. 도 6c의 입력 이미지에서 반사 영역(613)은 도 6a 및 도 6b에 비해 좁게 나타날 수 있다.
도 6d는 이미지 획득부의 방향 및 적외선 광원의 방향이 수직적으로 45도를 형성하도록 배치된 구조에서 획득된 입력 이미지를 나타낼 수 있다. 도 6d의 입력 이미지에는 반사 영역이 나타나지 않을 수 있다.
도 6e는 이미지 획득부의 방향 및 적외선 광원의 방향이 수직적으로 60도를 형성하도록 배치된 구조에서 획득된 입력 이미지를 나타낼 수 있다. 도 6e의 입력 이미지는 반사 영역을 포함하지 않으나, 눈 및 볼 등에 그림자 영역을 포함할 수 있다. 그림자 영역은 주변보다 더 어두운 픽셀 값을 가질 수 있다.
도 6f는 이미지 획득부의 방향 및 적외선 광원의 방향이 수직적으로 90도를 형성하도록 배치된 구조에서 획득된 입력 이미지를 나타낼 수 있다. 도 6f의 입력 이미지는 반사 영역을 포함하지 않으나, 도 6e에 비해 넓은 그림자 영역을 포함할 수 있다.
따라서, 이미지 획득부의 방향 및 적외선 광원의 방향이 최적화된 각도를 형성하도록, 이미지 획득부 및 적외선 광원이 배치될 수 있다. 방향 차이가 최적화되도록 배치된 이미지 획득부 및 적외선 광원을 포함하는 반사를 검출하는 장치는, 반사 영역 및 그림자 영역이 최소화된 입력 이미지를 획득할 수 있다. 예를 들어, 적외선 광원의 방향 및 이미지 획득부의 방향이 형성하는 미리 정한 각도는, 56도일 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치가 시선 추적 기기에 구현된 예시를 설명하는 도면이다.
예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 차량(700)에 장착될 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 이미지 획득부(710) 및 적외선 광원(720)을 포함할 수 있다. 이미지 획득부(710)는 운전자의 정면인 계기판에 배치될 수 있다. 적외선 광원(720)은 차량(700)의 백미러에 배치될 수 있다.
차량(700)이 주행하는 동안, 반사를 검출하는 장치는 적외선 광원(720)의 활성화 및 비활성화에 기초하여 반사가 제거된 입력 이미지를 획득할 수 있다. 조도가 낮은 환경(예를 들어, 야간)에서도, 반사를 검출하는 장치는 적외선에 의한 반사가 제거된 입력 이미지에 기초하여, 사용자의 시선을 정확하게 검출할 수 있다.
다만, 이미지 획득부(710) 및 적외선 광원(720)의 배치를 상술한 바로 한정하는 것은 아니다. 이미지 획득부(710)의 방향 및 적외선 광원(720)의 방향이 미리 정한 각도를 형성하도록, 이미지 획득부(710) 및 적외선 광원(720)이 배치될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따라, 객체의 이동에 기초한 적외선 광원의 공간적 조정을 설명하는 도면이다.
반사를 검출하는 장치는 이미지 획득부(810) 및 적외선 어레이(820)를 포함할 수 있다. 적외선 어레이(820)는 복수의 적외선 광원들을 포함할 수 있다. 복수의 적외선 광원들은 가로 방향으로 나열될 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니고, 복수의 적외선 광원들은 세로 방향으로 나열되거나, n개의 행(row) 및 m개의 열(column)의 2차원 평면 구조로 배열될 수도 있다. 여기서, n 및 m은 1이상의 정수일 수 있다. 다만, 적외선 어레이의 구조를 이로 한정하는 것은 아니고, 복수의 적외선 광원들은 다양하게 배치될 수도 있다.
우선, 적외선 어레이(820) 중 적어도 일부 적외선 광원은 적외선을 방출할 수 있다. 도 8에서는 설명의 편의를 위해 복수의 적외선 광원들 중 하나의 제1 적외선 광원(821)이 적외선을 방출하는 것으로 도시되었으나, 이로 한정하는 것은 아니고 2 이상의 적외선 광원들이 적외선을 방출할 수도 있다. 이미지 획득부(810)는 제1 적외선 광원(821)으로부터 방출된 후 객체(890)로부터 반사된 적외선을 수신할 수 있다. 이미지 획득부(810)는 가시광선과 함께 수신된 적외선에 기초하여 객체(890)가 나타나는 객체 영역(891)을 포함하는 입력 이미지(811)를 생성할 수 있다. 이 때, 제1 적외선 광원(821)의 방향 및 이미지 획득부(810)의 방향은 미리 정한 각도를 형성할 수 있다.
그리고 반사를 검출하는 장치는 객체(890)의 위치를 추적할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는, 이미지 획득부(810)를 기준으로, 객체(890)의 위치 변경을 검출할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득부(810)를 통해 촬영되는 입력 이미지(811)에서 객체(890)가 나타나는 객체 영역(892)의 이동을 감지할 수 있다.
일 실시예에 따르면 반사를 검출하는 장치는 복수의 적외선 광원들을 포함하는 적외선 어레이(infrared ray array)(820)로부터, 추적된 위치에 대응하는 적외선 광원을 지정할 수 있다. 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 적외선 어레이(820)로부터, 입력 이미지(811)의 변경된 객체 영역(892)에 매핑된 제2 적외선 광원(822)을 지정할 수 있다. 이 때, 제2 적외선 광원(822)의 방향 및 이미지 획득부(810)의 방향은 상술한 미리 정한 각도를 형성할 수 있다.
예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 입력 이미지(811)의 영역 별로 적외선 어레이(820)를 구성하는 적외선 광원을 할당할 수 있다. 도 8에서 적외선 광원들은 가로 방향으로 나열되어 있으므로, 반사를 검출하는 장치는 가로 축을 따라 분할된 영역마다 각 적외선 광원을 할당할 수 있다. 객체(890)가 가로 방향을 따라 우측으로 이동하였으므로, 반사를 검출하는 장치는 제1 적외선 광원(821)보다 좌측에 배치된 제2 적외선 광원(822)을 지정할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 객체(890)의 위치에서 적외선의 방향 및 이미지 획득부(810)의 방향이 미리 정한 각도를 유지하도록, 객체(890)의 이동이 검출된 경우에 응답하여 적외선 어레이(820) 중 온 구간에서 활성화되는 적외선 광원을 선택할 수 있다.
이후 반사를 검출하는 장치는 온 구간 동안 지정된 적외선 광원을 활성화하고, 오프 구간 동안 지정된 적외선 광원을 비활성화할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 객체(890)의 위치가 다시 변경될 때까지, 지정된 제2 적외선 광원(822)의 활성화 및 비활성화를 주기적으로 반복할 수 있다.
일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치는 객체(890)의 이동이 검출되자마자, 신속하게 객체(890)의 위치에 대응하는 적외선 광원을 지정할 수 있다. 따라서, 반사를 검출하는 장치는 적외선 어레이(820)의 적외선 광원을 일일이 턴온(turn on)하거나 턴오프(turn off)할 필요 없이, 적절한 적외선 광원을 선택할 수 있다. 따라서, 반사를 검출하는 장치가 차량에 장착된 경우, 반사를 검출하는 장치는 주행 중 사용자의 자세 변경에 따른 얼굴 위치 변경에 응답하여 적절한 적외선 광원을 선택함으로써 신속하게 반사를 제거할 수 있다.
도 9 내지 도 11은 일 실시예에 따라, 적외선 광원의 시간적 조정을 설명하는 도면이다.
도 9는 적외선 광원의 주기적인 활성화 및 비활성화를 설명한다.
반사를 검출하는 장치는 적외선 광원의 활성화 및 비활성화를 주기적으로 반복함으로써, 입력 이미지(910) 및 기준 이미지(920)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 온 구간(991) 동안 적외선 광원을 활성화할 수 있고, 오프 구간(992) 동안 적외선 광원을 비활성화할 수 있다.
예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 온 구간(991) 동안 적외선 광원의 광원 세기(990)를 오프 레벨(off level)로부터 온 레벨(on level)로 증가시킬 수 있다. 그리고, 반사를 검출하는 장치는 오프 구간(992) 동안, 적외선 광원의 광원 세기(990)를 온 레벨로부터 오프 레벨로 감소시킬 수 있다.
반사를 검출하는 장치는 온 구간(991) 동안 수신된 적외선 및 가시광선에 기초하여 입력 이미지(910)를 생성할 수 있다. 또한, 반사를 검출하는 장치는 오프 구간(992) 동안 수신된 가시광선에 기초하여 기준 이미지(920)를 생성할 수 있다. 그리고 반사를 검출하는 장치는 입력 이미지(910)로부터 기준 이미지(920)를 차감함으로써 차이 맵(930)을 산출할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 차이 맵(930)에서 임계값을 초과하는 엘리먼트들을 반사 영역(931)으로 결정할 수 있다.
도 10은 적외선 광원의 활성화 및 비활성화의 다른 예시를 도시한다.
일 실시예에 따르면 온 구간(1010)의 시간 길이보다 오프 구간(1020)의 시간 길이가 더 클 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득부의 프레임 속도(frame rate)가 30fps (frame per second)인 경우, 미리 정한 주기(1030)는 10프레임일 수 있다. 오프 구간(1020)은 9프레임이고, 온 구간(1010)은 1프레임일 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 온 구간(1010)의 시간 길이를 감소시킴으로써, 적외선의 광원 세기(1090)가 누적되는 량을 감소시킬 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 온 구간(1010)의 조절을 통해, 적외선이 인체에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
또한, 반사를 검출하는 장치는 적외선 광원이 활성화되는 온 구간(1010)의 시간 길이 및 적외선 광원이 비활성화되는 오프 구간(1020)의 시간 길이를 동적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 시선 검출의 정확도가 저하되는 환경(예를 들어, 어두운 환경)에서 반사를 검출하는 장치는 온 구간(1010)의 시간 길이를 증가시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 시선 검출의 정확도가 높은 환경(예를 들어, 밝은 환경)에서 반사를 검출하는 장치는 오프 구간(1020)의 시간 길이를 감소시킬 수 있다. 따라서, 반사를 검출하는 장치는 적외선이 인체에 미치는 영향을 최소화하면서, 동공 검출의 정확도를 개선할 수 있다.
도 11은 적외선 광원의 점진적인 활성화 및 비활성화를 설명하는 도면이다.
반사를 검출하는 장치는 온 구간(1110)의 시작 타이밍(1183)부터 중간 타이밍(1184)까지 적외선 광원의 광선 세기(1190)(ray intensity)를 점진적으로 증가시킬 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 온 구간(1110)의 중간 타이밍(1184)으로부터 종료 타이밍(1185)까지 적외선 광원의 광선 세기(1190)를 점진적으로 감소시킬 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 오프 구간(1120)의 시작 타이밍(1181)부터 중간 타이밍(1182)까지 적외선 광원의 광선 세기(1190)를 점진적으로 감소시킬 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 오프 구간(1120)의 중간 타이밍(1182)부터 종료 타이밍(1183)까지 적외선 광원의 광선 세기(1190)를 점진적으로 증가시킬 수 있다. 여기서, 오프 구간(1120)의 종료 타이밍(1183)은 온 구간(1110)의 시작 타이밍(1183)과 동일할 수 있다. 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 광선 세기(1190)를 사인 파형 또는 코사인 파형과 같은 정현파형(sinusoidal wave)으로 조절할 수 있다. 다만, 이로 한정하는 것은 아니고, 반사를 검출하는 장치는 적외선 광원의 광선 세기(1190)를 연속적으로 변화시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면 반사를 검출하는 장치는 온 구간(1110) 동안 객체로부터 반사되어 수신된 광선 세기를 누적하여 입력 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 반사를 검출하는 장치는 오프 구간(1120) 동안 객체로부터 반사되어 수신된 광선 세기를 누적하여 기준 이미지를 생성할 수도 있다.
도 12는 일 실시예에 따라 반사 영역이 제거된 이미지를 설명하는 도면이다.
일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치는 도 1 내지 도 11에 따른 방법을 통해 획득된 반사 영역을 입력 이미지(1200)로부터 제거할 수 있다. 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 홀 필링(hole-filling) 알고리즘(예를 들어, 인페인팅(inpaintng))을 입력 이미지(1200)의 반사 영역에 대해 수행할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 입력 이미지(1200)로부터 반사 영역을 제거하고, 제거된 영역을 주변 영역과 유사하게 채워넣을(fill) 수 있다. 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 홀 필링 알고리즘을 통해, 제거된 영역에 인접한 주변 영역의 픽셀의 값으로 제거된 영역 내의 픽셀의 값을 채울 수 있다. 다른 예를 들어, 반사를 검출하는 장치는 홀 필링 알고리즘을 통해, 주변 영역의 픽셀의 값과 유사한 값으로 제거된 영역 내의 픽셀의 값을 채울 수도 있다. 따라서, 반사를 검출하는 장치는 제거 영역 및 제거 영역의 주변 영역이 블러(blur)된 것처럼, 입력 이미지(1200)를 처리할 수 있다.
반사를 검출하는 장치는 반사 영역이 제거된 입력 이미지(1200)로부터 특징점을 추출할 수 있고, 특징점에 기초하여 얼굴 상부 영역(1210)을 결정할 수 있다. 반사를 검출하는 장치는 얼굴 상부 영역(1210)으로부터 눈 영역을 결정하여 사용자의 동공(1211)을 추적할 수 있다.
도 13 및 도 14는 일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
반사를 검출하는 장치는 도 13에 도시된 바와 같이 이미지 획득부(1310) 및 프로세서(1320)를 포함한다.
이미지 획득부(1310)는 적외선 광원의 활성화에 기초하여 입력 이미지를 획득하고, 적외선 광원의 비활성화에 기초하여 기준 이미지를 획득할 수 있다. 이미지 획득부(1310)는, 가시광선 영역 및 적외선 영역에 대응하는 광선을 수신할 수 있다. 이미지 획득부(1310)는 가시광선 영역 및 적외선 영역을 촬영할 수 있는 카메라를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득부(1310)는 120 fps 이상의 프레임 속도(frame rate)를 가지는 고속 카메라를 포함할 수 있다. 주로 적외선 영역에 기초한 입력 이미지 및 주로 가시광선 영역에 기초한 기준 이미지는 서로 유사한 객체 형태(object shape)를 나타낼 수 있다. 입력 이미지 및 기준 이미지 간의 픽셀 값 차이가 큰 영역이 반사 영역일 수 있다.
프로세서(1320)는 입력 이미지 및 기준 이미지에 기초하여, 입력 이미지로부터 반사 영역을 추출할 수 있다. 온 구간 동안 객체로부터 수신된 광선의 적외선 영역에 기초하여 입력 이미지를 획득하고, 오프 구간 동안 객체로부터 수신된 광선의 가시광선 영역에 기초하여 기준 이미지를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면 프로세서(1320)는 온 구간 동안 적외선 어레이(1430) 중 적어도 일부 적외선 광원을 활성화하고, 오프 구간 동안 적외선 어레이(1430) 중 적어도 일부 적외선 광원을 비활성화할 수 있다. 또한, 프로세서(1320)는 입력 이미지의 각 픽셀로부터 기준 이미지의 해당 픽셀을 차감함으로써, 입력 이미지 및 기준 이미지 간의 차이를 지시하는 차이 맵을 생성하고, 차이 맵에 기초하여 반사 영역을 추출할 수 있다.
또한, 반사를 검출하는 장치는 도 14에 도시된 바와 같이 적외선 어레이(1430) 및 적외선 어레이(1440)를 더 포함할 수 있다.
적외선 어레이(1430)는 이미지 획득부(1310)와 이격되어 배치된, 복수의 적외선 광원들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적외선 어레이(1430)는, 적외선 어레이(1430)로부터 방출되는 적외선(infrared ray)의 방향 및 이미지 획득부(1310)의 방향이 미리 정한 각도를 형성하도록, 이미지 획득부(1310)와 이격되어 배치될 수 있다.
적외선 어레이(1440)는 반사를 검출하는 방법을 수행하기 위해 요구되는 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 적외선 어레이(1440)는 입력 이미지, 기준 이미지, 및 차이 맵을 임시적으로 또는 영구적으로 저장할 수 있다.
일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치(1400)는 저조도 환경(예를 들어, 10 Lux 이하의 환경)에서 동공이 검출될 수 있는 입력 이미지를 생성할 수 있다. 반사를 검출하는 장치(1400)는 예를 들어, 시선을 추적하여 무안경 3D 영상을 제공하는 헤드업 디스플레이 기기에 적용될 수 있다. 또한, 반사를 검출하는 장치(1400)는 모니터와 연결된 PC(personal computer)에도 적용될 수 있다. 더 나아가, 반사를 검출하는 장치(1400)는 무안경 입체 영상을 제공하는 태블릿 기기 및 스마트폰 기기에도 적용될 수 있다.
일 실시예에 따른 반사를 검출하는 장치(1400)는 저조도 환경(예를 들어, 야간 운전 등)에서 적외선 촬영시, 안경알에 대한 적외선 반사(IR reflection on eye-glasses)를 검출하여 제거할 수 있다. 따라서, 반사를 검출하는 장치(1400)는 어두운 환경(예를 들어, 10 lux 이하의 환경)에서 시선 추적의 정확도를 개선할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.　　
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1300: 반사를 검출하는 장치
1310: 이미지 획득부
1320: 프로세서

Claims (20)

  1. 반사(reflection)를 검출하는 방법에 있어서,
    적외선 광원(infrared light source)의 활성화(activation)에 기초하여 입력 이미지(input image)를 획득하는 단계;
    상기 적외선 광원의 비활성화(deactivation)에 기초하여 기준 이미지(reference image)를 획득하는 단계; 및
    상기 입력 이미지 및 상기 기준 이미지에 기초하여, 상기 입력 이미지로부터 반사 영역(reflection region)을 추출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 입력 이미지를 획득하는 단계는,
    상기 적외선 광원을 활성화하는 온 구간 동안 객체로부터 수신된 광선의 적외선 영역(infrared region)에 기초하여 상기 입력 이미지를 획득하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기준 이미지를 획득하는 단계는,
    상기 적외선 광원을 비활성화하는 오프 구간 동안 상기 객체로부터 수신된 광선의 가시광선 영역에 기초하여 상기 기준 이미지를 획득하는 단계
    를 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 이미지를 획득하는 단계는,
    온 구간(on interval) 동안 상기 적외선 광원을 활성화(activate)하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기준 이미지를 획득하는 단계는,
    오프 구간(off interval) 동안 상기 적외선 광원을 비활성화하는 단계
    를 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적외선 광원을 활성화하는 단계는,
    상기 온 구간 동안, 객체로부터 수신된 광선에 기초하여 상기 입력 이미지를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 적외선 광원을 비활성화하는 단계는,
    상기 오프 구간 동안, 상기 객체로부터 수신된 광선에 기초하여 상기 기준 이미지를 생성하는 단계
    를 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입력 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 온 구간의 적어도 일부 프레임 동안, 상기 객체로부터 복수의 광선들의 세기를 수집하는 단계; 및
    복수의 광선들의 각각에 대응하는 세기를 상기 입력 이미지를 구성하는 각 픽셀의 픽셀 값으로 결정함으로써, 상기 입력 이미지를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기준 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 오프 구간의 적어도 일부 프레임 동안, 상기 객체로부터 복수의 광선들의 세기를 수집하는 단계; 및
    복수의 광선들의 각각에 대응하는 세기를 상기 기준 이미지를 구성하는 각 픽셀의 픽셀 값으로 결정함으로써, 상기 기준 이미지를 생성하는 단계
    를 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사 영역을 추출하는 단계는,
    상기 입력 이미지의 각 픽셀 값으로부터 상기 기준 이미지의 해당 픽셀 값을 차감함으로써, 상기 입력 이미지 및 상기 기준 이미지 간의 차이를 지시하는 차이 맵을 생성하는 단계; 및
    상기 차이 맵에 기초하여 상기 반사 영역을 추출하는 단계
    를 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차이 맵에 기초하여 상기 반사 영역을 추출하는 단계는,
    상기 입력 이미지 및 상기 기준 이미지 간의 차이 맵 중 임계값을 초과하는 엘리먼트들을 결정하는 단계; 및
    상기 입력 이미지에서 상기 엘리먼트들에 대응하는 픽셀들을 상기 반사 영역으로 결정하는 단계
    를 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    객체의 위치를 추적하는 단계;
    복수의 적외선 광원들을 포함하는 적외선 어레이(infrared ray array)로부터, 상기 추적된 위치에 대응하는 적외선 광원을 지정하는 단계; 및
    온 구간 동안 상기 지정된 적외선 광원을 활성화하고, 오프 구간 동안 상기 지정된 적외선 광원을 비활성화하는 단계
    를 더 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 광원이 활성화되는 온 구간의 시간 길이 및 상기 적외선 광원이 비활성화되는 오프 구간의 시간 길이를 동적으로 조절하는 단계
    를 더 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 입력 이미지로부터 상기 추출된 반사 영역을 제거하는 단계; 및
    상기 반사 영역이 제거된 입력 이미지에 기초하여 사용자의 시선을 추적하는 단계
    를 더 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 광원의 방향 및 이미지 획득부의 방향이 미리 정한 각도를 형성하도록, 상기 적외선 광원 및 상기 이미지 획득부가 배치되는,
    반사를 검출하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    온 구간의 시작 타이밍부터 중간 타이밍까지 상기 적외선 광원의 광선 세기(ray intensity)를 점진적으로 증가시키는 단계;
    상기 온 구간의 중간 타이밍으로부터 종료 타이밍까지 상기 적외선 광원의 광선 세기를 점진적으로 감소시키는 단계:
    오프 구간의 시작 타이밍부터 중간 타이밍까지 상기 적외선 광원의 광선 세기를 점진적으로 감소시키는 단계; 및
    상기 오프 구간의 중간 타이밍부터 종료 타이밍까지 상기 적외선 광원의 광선 세기를 점진적으로 증가시키는 단계
    를 더 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    반사 검출 장치 및 사용자 사이에 빛 반사를 유발할 수 있는 투명한 물체가 검출되는 동안, 상기 적외선 광원을 주기적으로 비활성화하는 단계
    를 더 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 입력 이미지를 획득하는 단계는,
    온 구간 동안 상기 적외선 광원의 광원 세기를 오프 레벨(off level)로부터 온 레벨(on level)로 증가시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 기준 이미지를 획득하는 단계는,
    오프 구간 동안, 상기 적외선 광원의 광원 세기를 상기 온 레벨로부터 상기 오프 레벨로 감소시키는 단계
    를 포함하는 반사를 검출하는 방법.
  15. 하드웨어와 결합되어 제1항 내지 제7항, 및 제9항 내지 제14항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  16. 반사를 검출하는 장치에 있어서,
    적외선 광원의 활성화에 기초하여 입력 이미지를 획득하고, 상기 적외선 광원의 비활성화에 기초하여 기준 이미지를 획득하는 이미지 획득부; 및
    상기 입력 이미지 및 상기 기준 이미지에 기초하여, 상기 입력 이미지로부터 반사 영역을 추출하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 적외선 광원을 활성화하는 온 구간 동안 객체로부터 수신된 광선의 적외선 영역(infrared region)에 기초하여 상기 입력 이미지를 획득하며,
    상기 적외선 광원을 비활성화하는 오프 구간 동안 상기 객체로부터 수신된 광선의 가시광선 영역에 기초하여 상기 기준 이미지를 획득하는,
    반사를 검출하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 이미지 획득부와 이격되어 배치된, 복수의 적외선 광원들을 포함하는 적외선 어레이
    를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    온 구간 동안 상기 적외선 어레이 중 적어도 일부 적외선 광원을 활성화하고, 오프 구간 동안 상기 적외선 어레이 중 적어도 일부 적외선 광원을 비활성화하는,
    반사를 검출하는 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 입력 이미지의 각 픽셀로부터 상기 기준 이미지의 해당 픽셀을 차감함으로써, 상기 입력 이미지 및 상기 기준 이미지 간의 차이를 지시하는 차이 맵을 생성하고, 상기 차이 맵에 기초하여 상기 반사 영역을 추출하는,
    반사를 검출하는 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 이미지 획득부는,
    가시광선 영역 및 적외선 영역에 대응하는 광선을 수신하고,
    상기 프로세서는,
    온 구간 동안 객체로부터 수신된 광선의 적외선 영역에 기초하여 상기 입력 이미지를 획득하고, 오프 구간 동안 상기 객체로부터 수신된 광선의 가시광선 영역에 기초하여 상기 기준 이미지를 획득하는,
    반사를 검출하는 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    적외선 어레이로부터 방출되는 적외선(infrared ray)의 방향 및 상기 이미지 획득부의 방향이 미리 정한 각도를 형성하도록, 상기 이미지 획득부와 이격되어 배치되는 적외선 어레이
    를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    객체의 위치에서 적외선의 방향 및 상기 이미지 획득부의 방향이 상기 미리 정한 각도를 유지하도록, 상기 객체의 이동이 검출된 경우에 응답하여 상기 적외선 어레이 중 온 구간에서 활성화되는 적외선 광원을 선택하는,
    반사를 검출하는 장치.
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