KR20130054636A - 적외선 카메라 및 3ｄ 모델링을 이용한 운전자 자세 감시 장치 및 방법 - Google Patents

적외선 카메라 및 3ｄ 모델링을 이용한 운전자 자세 감시 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운전자를 촬영하는 적어도 둘 이상의 적외선 카메라; 상기 둘 이상의 적외선 카메라가 촬영한 상기 운전자 머리를 포함한 상체 영상을 3D 모델링하는 영상처리부; 기설정된 기준 데이터와 운전 중 상기 둘 이상의 적외선 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 졸음 운전 여부를 판단하는 마이컴; 및 상기 운전자의 졸음을 경고하는 경고 메시지, 경고음 및 안내 메시지 중 적어도 하나를 출력하는 경고부를 포함하는 운전자 자세 감시 장치로 적외선 카메라 및 3D 모델링을 이용하여 운전자의 동공 개폐 여부 및 운전자의 머리 위치 각도 정보를 획득한다. 따라서 역광, 야외 환경에서도 정확한 영상 정보를 획득할 수 있고, 3D 모델링을 통하여 운전자의 동공 개폐 여부 및 머리 위치 각도 정보의 정확한 수치를 획득할 수 있어 졸음 운전 여부를 보다 정확하고 객관적으로 판단할 수 있다.

Description

적외선 카메라 및 3Ｄ 모델링을 이용한 운전자 자세 감시 장치 및 방법 {Device and method for monitoring a driver's posture using infrared light camera and 3D modeling}
본 발명은 운전자 자세 감시 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 적외선 카메라(infrared light camera) 및 3D 모델링을 이용한 운전자 자세 감시 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 운전자 졸음 감지 장치의 구성도이다.
종래의 운전자 졸음 감지 장치(100)는 카메라(110), 제 1판단부(120), 제 2판단부(130), 레이더부(140), 경보 판단부(150)를 포함한다. 먼저 카메라(110)는 운전자를 촬영하여 영상 데이터를 제 1판단부(120)로 전송하고, 제 1판단부(120)는 수신한 영상 데이터를 이용하여 운전자의 상태를 복수 개의 레벨로 판단하여 경보 판단부(150)로 전송한다. 또한 레이더부(140)는 운전자의 반응 특성을 추출하여 제 2판단부(130)로 전송하고, 제 2판단부(130)는 운전자의 반응 특성을 복수 개의 레벨로 판단하여 경보 판단부(150)로 전송한다. 경보 판단부(150)는 운전자 상태 및 운전자의 반응 특성을 이용하여 졸음 운전을 감지하여 운전자에게 경고 메시지를 출력한다.
그런데, 종래의 운전자 졸음 감지 장치(100)는 역광에서 카메라 촬영이 어려운 관계로 운전자 윤곽이 불분명하여 운전자 동공의 개폐 여부를 판단하기 어렵고 운전자 머리 위치의 각도는 도로 상태에 따라서 크게 변화할 수 있어, 졸음 운전 판단의 오류 발생 가능성이 높은 문제점이 있었다.
본 발명은 운전자가 졸음 운전을 하는 경우 졸음 운전 여부를 보다 객관적으로 정확하게 파악하고 운전자에게 경고 메시지/안내 메시지를 전달하고 해결 방안을 제시하여 안전 운행을 돕는 운전자 자세 감시 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일면에 따른 운전자 자세 감시 장치는 운전자를 촬영하는 적어도 둘 이상의 적외선 카메라; 상기 적어도 둘 이상의 적외선 카메라가 촬영한 상기 운전자 머리를 포함한 상체 영상을 3D 모델링하는 영상처리부; 기설정된 기준 데이터와 운전 중 상기 적어도 둘 이상의 적외선 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 졸음 운전 여부를 판단하는 마이컴; 및 상기 운전자의 졸음을 경고하는 경고 메시지, 경고음 및 안내 메시지 중 적어도 하나를 출력하는 경고부를 포함한다.
본 발명의 다른 일면에 따른 운전자 자세 감시 방법은 2 이상의 각도에서 각각 운전자의 영상을 획득하는 단계; 상기 영상으로부터 3D 영상을 생성하는 단계; 상기 3D 영상으로부터 상기 운전자의 졸음 운전 여부를 판단하는 단계; 및 졸음 운전인 경우 경고 메시지 및/또는 안내 메시지를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 운전자 자세 감시 장치는 적외선 카메라 및 3D 모델링을 이용하여 운전자의 동공 개폐 여부 및 운전자의 머리 위치 각도 정보를 획득한다. 따라서 역광, 야외 환경에서도 정확한 영상 정보를 획득할 수 있고, 3D 모델링을 통하여 운전자의 동공 개폐 여부 및 머리 위치 각도 정보의 정확한 수치를 획득할 수 있어 졸음 운전 여부를 보다 정확하고 객관적으로 판단할 수 있다.
도 1은 종래의 졸음 장치 감시 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 운전자 자세 감시 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 운전자 자세 감시 방법의 순서도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 처리부의 구성도.
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 2는 본 발명의 실시 예에 따른 운전자 자세 감시 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 운전자 자세 감시 장치(200)는 적어도 둘 이상의 적외선 카메라(210), 영상처리부(220), 마이컴(230), 경고부(240) 및 메모리부(250)를 포함한다.
적외선 카메라(210)는 3D 영상을 획득하기 위해서는 적어도 둘 이상이 필요하다. 영상 처리부(220)는 적외선 카메라(210)가 촬영한 운전자 머리를 포함한 상체 영상을 3D 모델링한다. 마이컴(230)은 기설정된 기준 데이터와 운전 중 두 개 이상의 적외선 카메라(210)가 촬영한 영상을 이용하여 졸음 운전 여부를 판단한다. 경고부(240)는 운전자의 졸음을 경고하는 경고 메시지, 경고음 및 안내 메시지 중 적어도 하나를 출력한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
둘 이상의 적외선 카메라(210)는 운전자의 머리를 포함한 상체 영상을 촬영한다. 일반 카메라는 역광에서 운전자의 윤곽이 제대로 나타나지 않고 동공의 개폐 여부를 판독하기 어려운데, 적외선 카메라(210)는 역광에서도 운전자의 윤곽을 파악할 수 있고 동공의 개폐 여부를 용이하게 판독할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 처리부의 구성도이다.
영상 처리부(220)는 적외선 카메라(210)가 촬영한 운전자 머리를 포함한 상체 영상을 3D 모델링한다. 영상처리부(220)는 3차원 생성 모듈(222) 및 제스쳐 생성 모듈(224)을 포함한다. 3차원 생성 모듈(222)는 2D 영상의 이미지를 수신하는 명령들과, 상기 2D 영상의 변형가능한 3차원 모델을 자동적으로 생성하는 명령들을 더 포함하고 3차원 모델을 생성한다. 제스쳐 생성 모듈(224)은 제스쳐 행동이 다른 2D 영상의 변형가능한 3차원 모델에 적용될 수 있도록, 상기 2D 영상의 제스쳐에 대응하는 제스쳐 오브젝트를 생성하기 위한 명령을 더 포함하고 제스쳐 오브젝트를 생성한다.
영상 처리부(220)는 3D 모델링한 운전자 머리를 포함한 상체 영상 정보를 마이컴(230)으로 전송한다. 마이컴(230)은 수신된 3D 모델링된 영상 정보를 기초로 졸음 운전 여부를 판단한다. 또한 마이컴은 적외선 카메라(210), 영상처리부(220), 경고부(240) 및 메모리부(250)의 입출력을 제어하는 제어신호를 송/수신한다.
마이컴(230)은 기준 데이터와 운전자 동공의 개폐, 눈 감긴 정도 및 운전자의 머리 움직임을 비교하여 졸음 운전을 판단할 수 있다. 운전자 머리 움직임은 운전자의 머리 위치의 각도 및 상기 운전자의 머리와 운전대와의 거리 중 어느 하나가 될 수 있다. 예컨대 마이컴(230)은 운전중에 1분 동안 운전자 동공이 폐쇄된 상태가 10초 이상 지속된 경우, 졸음 운전으로 판단한다. 또한 마이컴(230)은 운전자의 머리 위치의 각도의 절대값이 기설정된 기준 각도보다 15˚ 이상인 상태가 10초 이상 지속된 경우, 졸음 운전으로 판단한다. 그리고 마이컴(230)은 운전자의 머리의 이마 부분과 운전대와의 거리가 30cm 이하의 또는 45cm 이상의 거리가 10초 이상 지속되는 경우, 졸음 운전으로 판단한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면 마이컴(230)은 눈을 깜박이는 평균 지속 시간, 눈을 깜박이는 주기, 기준 시간 동안 눈을 깜박이는 횟수, 기준 시간 동안 하품하는 횟수, 기준 시간 동안 고개를 끄덕이는 횟수 및 상기 운전자의 머리 위치의 각도 중 적어도 하나를 이용하여 졸음 운전 여부를 판단할 수 있다.
마이컴(230)은 졸음 운전이라고 판단되면, 제어 신호를 경고부(240)로 전송한다. 경고부(240)는 수신된 제어 신호에 대응하여 운전자의 졸음을 경고하는 경고 메시지, 경고음 및 안내 메시지를 출력한다. 예컨대 경고부(240)는 '졸음 운전을 조심하세요'의 경고 메시지를 출력하거나, 높은 데시벨의 삐 소리와 같은 경고음을 출력할 수 있다. 또한 '전방 2km에 휴게소가 있습니다'의 안내 메시지를 출력할 수 있다. 이 경우 정상 방송의 출력보다 높은 단계의 음향 신호를 출력하여 운전자를 졸음 상태에서 벗어나게 할 수 있다. 충분한 경고를 위해서는 5단계 이상의 높은 음향 신호를 출력하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 실시 예에 따르면 3D 모델링된 영상 데이터를 저장하는 메모리부(250)를 더 포함할 수 있다. 메모리부(250)는 차량 충격시 운전자의 머리 위치, 운전자의 움직임을 기록하는 블랙박스 기능을 한다. 예컨대 차량에 사고가 발생한 경우, 적외선 카메라(210)가 운전자의 머리 위치 각도, 운전자의 움직임을 촬영하고 메모리부(250)에 저장하여, 사고의 원인이 졸음 운전에 의한 운전자의 과실인지를 용이하게 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 운전자 자세 감시 방법의 순서도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 2개 이상의 적외선 카메라(210)를 통하여 운전자의 머리를 포함한 상체 영상을 획득한다(S310). 예컨데 운전자의 전방에서 제 1적외선 카메라(210)가 운전자를 촬영하고, 운전자의 후방에서 제 2적외선 카메라(210)가 운전자를 촬영한 경우, 입체 영상으로 변환할 수 있는 영상 정보를 획득할 수 있다. 일반 카메라는 역광에서 운전자의 윤곽이 제대로 나타나지 않으며 동공의 개폐 여부를 판독하기 어려운데, 적외선 카메라(210)는 역광에서도 운전자의 윤곽을 파악할 수 있고 동공의 개폐 여부를 용이하게 판독할 수 있다.
이어 영상 처리부(220)는 적외선 카메라(210)가 촬영한 운전자 머리를 포함한 상체 영상을 3D 모델링하여 3D 영상을 생성한다(S320). 영상 처리부(220)는 실시간으로 운전자 상태 정보를 획득한다. 특히 운전자 상태 정보와 관련하여 영상 처리부(220)는 동공의 개폐 및 얼굴 전면부 위주로 3D 이미지를 생성하는 것이 바람직하다.
이어 마이컴(230)은 졸음 운전 여부를 판단한다(S330). 마이컴(230)은 기준 데이터와 운전자 동공의 개폐, 눈 감긴 정도 및 운전자의 머리 움직임을 비교하여 졸음 운전을 판단할 수 있다. 운전자 머리 움직임은 운전자의 머리 위치의 각도 및 상기 운전자의 머리와 운전대와의 거리 중 어느 하나가 될 수 있다. 예컨대 마이컴(230)은 운전중에 1분 동안 운전자 동공이 폐쇄된 상태가 10초 이상 지속된 경우, 졸음 운전으로 판단한다. 또한 마이컴(230)은 운전자의 머리 위치의 각도의 절대값이 기설정된 기준 각도보다 15˚ 이상인 상태가 10초 이상 지속된 경우, 졸음 운전으로 판단한다. 그리고 마이컴(230)은 운전자의 머리의 이마 부분과 운전대와의 거리가 30cm 이하의 또는 45cm 이상의 거리가 10초 이상 지속되는 경우, 졸음 운전으로 판단한다. 마이컴(230)이 졸음 운전이 아니라고 판단하면(S330), 적어도 2개 이상의 적외선 카메라(210)는 다시 운전자의 영상을 재획득한다(S310).
마이컴(230)은 졸음 운전으로 판단하면, 제어 신호를 경고부(240)로 전송한다. 이어 경고부(240)는 수신된 제어 신호에 대응하여 운전자의 졸음을 경고하는 경고 메시지 및/또는 안내 메시지를 출력한다(S340). 예컨대 경고부(240)는 '졸음 운전을 조심하세요'의 경고 메시지를 출력하거나, 높은 데시벨의 삐 소리와 같은 경고음을 출력할 수 있다. 또한 '전방 2km에 휴게소가 있습니다'의 안내 메시지를 출력할 수 있다. 이 경우 정상 방송의 출력보다 높은 단계의 음향 신호를 출력하여 운전자를 졸음 상태에서 벗어나게 할 수 있다. 충분한 경고를 위해서는 5단계 이상의 높은 음향 신호를 출력하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 운전자 자세 감시 장치는 적외선 카메라 및 3D 모델링을 이용하여 운전자의 동공 개폐 여부 및 운전자의 머리 위치 각도 정보를 획득한다. 따라서 역광, 야외 환경에서도 정확한 영상 정보를 획득할 수 있고, 3D 모델링을 통하여 운전자의 동공 개폐 여부 및 머리 위치 각도 정보의 정확한 수치를 획득할 수 있어 졸음 운전 여부를 보다 정확하고 객관적으로 판단할 수 있다.
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.

Claims (7)

  1. 운전자를 촬영하는 적어도 둘 이상의 적외선 카메라;
    상기 둘 이상의 적외선 카메라가 촬영한 상기 운전자 머리를 포함한 상체 영상을 3D 모델링하는 영상처리부;
    기설정된 기준 데이터와 운전 중 상기 둘 이상의 적외선 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 졸음 운전 여부를 판단하는 마이컴; 및
    상기 운전자의 졸음을 경고하는 경고 메시지, 경고음 및 안내 메시지 중 적어도 하나를 출력하는 경고부
    를 포함하는 운전자 자세 감시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마이컴은 상기 기준 데이터와 상기 운전자 동공의 개폐, 눈 감긴 정도, 상기 운전자의 머리 움직임 중 적어도 하나를 이용하여 졸음 운전 여부를 판단하는 것
    을 특징으로 하는 운전자 자세 감시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 3D 모델링된 영상 데이터를 저장하는 메모리부를 더 포함하고 ;
    상기 메모리부는 차량 충격시 상기 운전자의 머리 위치, 상기 운전자의 움직임을 기록하는 블랙박스 기능을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 운전자 자세 감시 장치.
  4. 2 이상의 각도에서 각각 운전자의 영상을 획득하는 단계;
    상기 영상으로부터 3D 영상을 생성하는 단계;
    상기 3D 영상으로부터 상기 운전자의 졸음 운전 여부를 판단하는 단계; 및
    졸음 운전인 경우 경고 메시지 및/또는 안내 메시지를 출력하는 단계
    를 포함하는 운전자 자세 감시 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 운전자의 졸음 운전 여부를 판단하는 단계는
    기설정된 기준 데이터와 상기 운전자 동공의 개폐, 눈 감긴 정도, 상기 운전자의 머리 움직임 중 적어도 하나를 이용하여 판단하는 것
    을 특징으로 하는 운전자 자세 감시 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 운전자의 머리 움직임은 상기 운전자의 머리 위치의 각도 및 상기 운전자의 머리와 운전대와의 거리 중 어느 하나인 것
    을 특징으로 하는 운전자 자세 감시 방법.
  7. 상기 졸음 운전인 경우 경고 메시지 및/또는 안내 메시지를 출력하는 단계는
    경고 음성 메시지를 출력하는 것, 경고음을 출력하는 것 및 주행 차량에 근접한 휴게소를 안내 방송하는 것 중 적어도 하나를 포함한 것
    을 특징으로 하는 운전자 자세 감시 방법.
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