KR20130031711A - 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치 및 방법 - Google Patents

초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치는 초음파의 송신시간과 송신된 초음파가 물체에 의해 반사되어 수신된 수신시간 차를 활용하여 환경에 영향을 받지 않으며, 운전자 형상에 따른 고유한 정보인 운전자의 깊이 정보를 획득하고, 획득된 운전자의 깊이 정보를 토대로 운전자를 인증하고, 운전자의 상태를 감지하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 광 환경 변화에 영향을 받지 않아 운전자 인증 및 운전자 상태 감지 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치 및 방법{Apparatus And Method Identifying Driver And Recognizing Driver Condition Based Microwave}
본 발명은 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 초음파를 이용하여 차량 운전자를 인증하고 운전자의 상태를 감지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래 기술은 적외선 신호를 기반으로 운전자 인증 및 상태 감지를 수행하는 것으로서, 사람의 눈에 보이지 않는 적외선 신호의 특징을 이용하여 운전자의 주행을 방해하지 않으면서 운전자로부터 반사된 신호를 획득할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 종래 기술은 도 1에 도시된 바와 같이, 적외선 신호를 차량 내부로 송신하고 송신된 적외선 신호가 운전자에 의해 반사되어 수신될 경우, 수신된 적외선 신호를 토대로 운전자를 인증하며, 인증된 운전자에 대응되는 편의 기능을 제공한다.
또한 운전자에 의해 반사되어 수신된 적외선 신호를 분석하여 운전자가 졸음 운전, 부주의 운전을 하고 있다고 판단될 경우 운전자에게 위험 경보를 제공한다.
그러나, 태양광이 광대역 파장대를 포함하고 있기 때문에 종래 기술은 운전자의 적외선 신호를 수신하데 있어서 태양광에 의해 영향을 받으며, 이로 인해 운전자 미인증, 부주의 상태 미감지 등 많은 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
즉, 동적인 차량 환경은 조명 환경의 변화가 빈번하게 발생할 수 있는데, 종래 기술은 주변의 조명 환경(태양광 등)에 의해 적외선 촬상 장치에 의해 수신된 적외선 신호가 변화되어 성능이 감소하는 문제점이 있다
또한, 종래 기술은 운전자가 안경을 착용한 경우 안경에 의해 반사되는 적외선 신호로 인해 운전자를 정확히 인증할 수 없고, 운전자의 상태 또한 정확하게 감지할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로서, 초음파의 송신시간과 송신된 초음파가 물체에 의해 반사되어 수신된 수신시간 차를 활용하여 환경에 영향을 받지 않으며, 운전자 형상에 따른 고유한 정보인 운전자의 깊이 정보를 획득하고, 획득된 운전자의 깊이 정보를 토대로 운전자를 인증하고, 운전자의 상태를 감지하는 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치는 차량 내부의 기설정된 운전자 위치 영역으로 초음파를 송신하는 초음파 송신부; 송신된 상기 초음파가 상기 운전자 위치 영역으로부터 반사된 초음파를 수신하고, 상기 초음파의 송신시간과 송신된 상기 초음파가 반사되어 수신된 수신시간의 차를 활용하여 획득된 운전자 깊이 정보를 전달하는 초음파 수신부; 전달된 상기 운전자 깊이 정보를 처리하여 운전자를 인증하고, 운전자의 상태를 감지하는 초음파 신호 처리부를 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 방법은 차량에 장착된 초음파 송신부에 의해 상기 차량 내부의 기설정된 운전자 위치 영역으로 초음파가 송신될 경우, 송신된 상기 초음파가 상기 운전자 위치 영역으로부터 반사되면, 반사된 초음파를 수신하는 단계; 상기 초음파의 송신시간과 송신된 상기 초음파가 반사되어 수신된 수신시간의 차를 활용하여 운전자 깊이 정보를 획득하는 단계; 및 획득된 상기 운전자 깊이 정보를 처리하여 운전자 인증 및 운전자 상태 감지 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 광 환경 변화에 영향을 받지 않아 운전자 인증 및 운전자 상태 감지 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 초음파 기반 차량 운전자 상태 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 초음파 기반 차량 운전자 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도.
본 발명의 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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 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)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치는 초음파 송신부(110), 초음파 수신부(120), 초음파 신호 처리부(130) 및 연동부(140)를 포함한다.
초음파 송신부(110)는 차량 내부에 운전자가 위치할 것으로 예상되는 특정 영역으로 초음파를 송신한다.
예컨대, 운전자가 위치할 것으로 예상되는 특정 영역은 차량 출고 전 시험을 통해 기설정된 영역으로서, 차종과 초음파 송신부(110)의 장착 위치에 따라 차량마다 다양하게 설정될 수 있다.
초음파 수신부(120)는 운전자가 위치할 것으로 예상되는 특정 영역으로부터 반사된 초음파를 수신하고, 초음파의 송신시간과 송신된 초음파의 수신시간 차를 활용하여 획득된 운전자 깊이 정보를 초음파 신호 처리부(130)에 전달한다.
여기서 운전자 깊이 정보는 광 환경에 영향을 받지 않는, 운전자 형상에 따른 고유 정보이다.
초음파 신호 처리부(130)는 초음파 수신부(120)로부터 전달된 운전자 깊이 정보를 처리하여 운전자를 인증하고, 운전자의 상태를 감지(판단)하며, 인증 결과 및 감지(판단) 결과를 연동부(140)에 전달한다.
연동부(140)는 초음파 신호 처리부(130)로부터 전달된 운전자의 인증 결과 및 감지 결과를 토대로 차량의 타 부품들과 연동하는 기능을 수행한다.
이하에서는 초음파 신호 처리부(130)의 운전자 인증 및 운전자 상태 감지 동작을 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 운전자 상태 감지 동작을 설명하면, 초음파 신호 처리부(130)는 초음파 수신부(120)에 의해서 얻어진 초음파 운전자 깊이 정보 영상에서 각 영역별로 깊이 정보 데이터를 기반으로 특징을 추출한 후, 기학습된 얼굴 특징 패턴 분류기를 통해 얼굴을 검출하고, 검출된 얼굴 영역에서 특징을 추출한 후, 기학습된 코 특징 패턴 분류기를 통해 코를 검출하며, 검출된 코 정보를 근거로 운전자의 상태를 감지, 즉 판단한다.
예컨대, 초음파 신호 처리부(130)는 얼굴의 좌우 외곽 라인과 코의 중심 위치를 추출한 경우, 추출된 코의 중심 위치가 기설정된 코의 중심 위치를 기준으로 추출된 얼굴의 우측 외곽 라인 보다 좌측 외곽 라인에 근접하면, 운전자가 좌측 주시 상태인 것으로 판단하고, 코의 형상을 추출한 경우, 추출된 코의 형상이 좌우 대칭 형태이면 운전자가 정면 주시 상태인 것으로 판단하며, 추출된 코의 형상이 좌우 대칭적인 형태에서 변화되면 운전자가 좌 또는 우측 주시 상태인 것으로 판단하고, 좌우 방향의 얼굴 모델 특징 패턴을 학습한 경우, 기학습된 모델과의 패턴 분류를 통해 얼굴 방향을 판단한다.
이하에서 운전자 인증 동작을 설명하면, 초음파 신호 처리부(130)는 초음파 수신부(120)에 의해서 얻어진 초음파 운전자 깊이 정보 영상에서 각 영역별로 깊이 정보 데이터를 기반으로 특징을 추출한 후, 기학습된 얼굴 특징 패턴 분류기를 통해 얼굴을 검출하고, 검출된 얼굴 영역에서 특징을 추출하며, 기학습된 눈 특징 패턴 분류기를 통해 눈을 검출하고, 검출된 눈을 기반으로 얼굴 영역을 결정하여 얼굴 크기를 정규화하며, 정규화된 초음파 운전자 깊이 정보 영상으로부터 얼굴 특징을 추출한 후, 기저장된 운전자 특징 정보와 비교하여 운전자 신원을 확인한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광 환경 변화에 영향을 받지 않아 운전자 인증 및 운전자 상태 감지 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에서는 초음파를 이용하여 운전자 깊이 정보를 획득하고 이를 통해 운전자 인증 및 운전자 상태 감지 동작을 수행하는 것을 예로 들어 설명하였으나 이에 국한되지 않고, 초음파 외에 광학 카메라를 이용하여 운전자 정보를 획득할 수 있고, 즉 운전자가 위치할 것으로 예상되는 특정 영역을 촬영하는 카메라 모듈을 더 포함할 수 있고, 초음파 신호 처리부에서 초음파 신호 외에 영상 신호도 처리할 수 있도록 하며, 초음파 신호와 영상 신호를 처리한 결과를 기반으로 차량의 타 부품들과 연동하는 기능을 수행하도록 구성할 수 있음은 물론이다. 즉, 신호 처리부에서 초음파 운전자 깊이 정보와 광학 영상 데이터를 처리하도록 하여 그 결과를 토대로 운전자 인증 및 운전자 상태를 감지할 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.
이상, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치를 설명하였고, 이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 초음파 기반 차량 운전자 상태 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 초음파 기반 차량 운전자 인증 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저 본 발명의 초음파 기반 차량 운전자 상태 감지 방법을 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이 초음파 운전자 깊이 정보 영상이 수신되면(S400), 수신된 초음파 운전자 깊이 정보 영상에서 각 영역별로 깊이 정보 데이터를 기반으로 특징을 추출한 후, 기학습된 얼굴 특징 패턴 분류기를 통해 얼굴을 검출한다(S401).
검출된 얼굴 영역에서 특징을 추출한 후, 기학습된 코 특징 패턴 분류기를 통해 코를 검출하고(S402), 검출된 코 정보를 근거로 운전자의 상태를 감지, 즉 판단한다(S403).
예컨대, 얼굴의 좌우 외곽 라인과 코의 중심 위치를 추출한 경우, 추출된 코의 중심 위치가 기설정된 코의 중심 위치를 기준으로 추출된 얼굴의 우측 외곽 라인 보다 좌측 외곽 라인에 근접하면, 운전자가 좌측 주시 상태인 것으로 판단하고, 코의 형상을 추출한 경우, 추출된 코의 형상이 좌우 대칭 형태이면 운전자가 정면 주시 상태인 것으로 판단하며, 추출된 코의 형상이 좌우 대칭적인 형태에서 변화되면 운전자가 좌 또는 우측 주시 상태인 것으로 판단하고, 좌우 방향의 얼굴 모델 특징 패턴을 학습한 경우, 기학습된 모델과의 패턴 분류를 통해 얼굴 방향을 판단한다.
판단결과를 토대로 그에 대응되는 동작을 수행한다(S404).
예컨대, 주행 중 운전자가 좌측 주시 상태인 것으로 판단한 경우, 즉 운전자의 주의력이 분산된 것으로 판단한 경우, 안전 운전을 위해 운전자가 정면을 주시하도록 경보음을 울리거나 음성 안내를 통해 운전자가 전방을 주시하도록 유도한다.
이하에서는 본 발명의 초음파 기반 차량 운전자 인증 방법을 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 초음파 운전자 깊이 정보 영상이 수신되면(S500), 수신된 초음파 운전자 깊이 정보 영상에서 각 영역별로 깊이 정보 데이터를 기반으로 특징을 추출한 후, 기학습된 얼굴 특징 패턴 분류기를 통해 얼굴을 검출한다(S501).
검출된 얼굴 영역에서 특징을 추출하며, 기학습된 눈 특징 패턴 분류기를 통해 눈을 검출하고(S502), 검출된 눈을 기반으로 얼굴 영역을 결정하여 얼굴 크기를 정규화하며(S503), 정규화된 초음파 운전자 깊이 정보 영상으로부터 얼굴 특징을 추출(S504)한 후, 기저장된 운전자 특징 정보와 비교(S505)하여 운전자 신원을 확인한다(S506).
예컨대, 비교결과 추출된 얼굴 특징 정보와 기저장된 운전자 특징 정보가 일치하지 않을 경우, 경보음을 발생시키거나 차량의 시동이 걸리지 않도록 한다.
이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 초음파 송신부 120 : 초음파 수신부
120 : 초음파 신호 처리부 140 : 연동부

Claims (7)

  1. 차량 내부의 기설정된 운전자 위치 영역으로 초음파를 송신하는 초음파 송신부;
    송신된 상기 초음파가 상기 운전자 위치 영역으로부터 반사된 초음파를 수신하고, 상기 초음파의 송신시간과 송신된 상기 초음파가 반사되어 수신된 수신시간의 차를 활용하여 획득된 운전자 깊이 정보를 전달하는 초음파 수신부;
    전달된 상기 운전자 깊이 정보를 처리하여 운전자를 인증하고, 운전자의 상태를 감지하는 초음파 신호 처리부
    를 포함하는 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 신호 처리부는 상기 초음파 수신부에 의해서 얻어진 초음파 운전자 깊이 정보 영상에서 각 영역별로 깊이 정보 데이터를 기반으로 특징을 추출한 후, 기학습된 얼굴 특징 패턴 분류기를 통해 얼굴을 검출하고, 검출된 얼굴 영역에서 특징을 추출한 후, 기학습된 코 특징 패턴 분류기를 통해 코를 검출하며, 검출된 코 정보를 근거로 운전자의 상태를 감지하는 것
    인 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 신호 처리부는 상기 초음파 수신부에 의해서 얻어진 초음파 운전자 깊이 정보 영상에서 각 영역별로 깊이 정보 데이터를 기반으로 특징을 추출한 후, 기학습된 얼굴 특징 패턴 분류기를 통해 얼굴을 검출하고, 검출된 얼굴 영역에서 특징을 추출한 후, 기학습된 눈 특징 패턴 분류기를 통해 눈을 검출하며, 검출된 눈을 기반으로 얼굴 영역을 결정하여 얼굴 크기를 정규화하고, 정규화된 초음파 운전자 깊이 정보 영상으로부터 얼굴 특징을 추출한 후, 기저장된 운전자 특징 정보와의 비교하여 운전자 신원을 확인하는 것
    인 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 신호 처리부의 인증 결과 및 감지결과를 토대로 차량의 타 부품들과 연동하는 기능을 수행하는 연동부를 더 포함하는 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 장치.
  5. 차량에 장착된 초음파 송신부에 의해 상기 차량 내부의 기설정된 운전자 위치 영역으로 초음파가 송신될 경우, 송신된 상기 초음파가 상기 운전자 위치 영역으로부터 반사되면, 반사된 초음파를 수신하는 단계;
    상기 초음파의 송신시간과 송신된 상기 초음파가 반사되어 수신된 수신시간의 차를 활용하여 운전자 깊이 정보를 획득하는 단계; 및
    획득된 상기 운전자 깊이 정보를 처리하여 운전자 인증 및 운전자 상태 감지 단계
    를 포함하는 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 운전자 인증 및 운전자 상태 감지 단계는,
    획득된 초음파 운전자 깊이 정보 영상에서 각 영역별로 깊이 정보 데이터를 기반으로 특징을 추출한 후, 기학습된 얼굴 특징 패턴 분류기를 통해 얼굴을 검출하는 단계;
    검출된 얼굴 영역에서 특징을 추출한 후, 기학습된 코 특징 패턴 분류기를 통해 코를 검출하는 단계; 및
    검출된 코 정보를 근거로 운전자의 상태를 감지하는 단계를 포함하는 것
    인 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 운전자 인증 및 운전자 상태 감지 단계는,
    획득된 초음파 운전자 깊이 정보 영상에서 각 영역별로 깊이 정보 데이터를 기반으로 특징을 추출한 후, 기학습된 얼굴 특징 패턴 분류기를 통해 얼굴을 검출하는 단계;
    검출된 얼굴 영역에서 특징을 추출한 후, 기학습된 눈 특징 패턴 분류기를 통해 눈을 검출하는 단계;
    검출된 눈을 기반으로 얼굴 영역을 결정하여 얼굴 크기를 정규화하는 단계; 및
    정규화된 초음파 운전자 깊이 정보 영상으로부터 얼굴 특징을 추출한 후, 기저장된 운전자 특징 정보와 비교하여 운전자를 인증하는 단계를 포함하는 것
    인 초음파 기반 차량 운전자 인증 및 상태 감지 방법.
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