KR20150055183A - 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치 및 방법 - Google Patents

헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 장치는 헤드업 디스플레이와, 차선을 검출하는 적어도 하나 이상의 센서부 및 상기 센서부를 통해 검출된 센서 정보들을 처리하여 차량이 현재 주행하고 있는 도로의 차로와 차선을 인식하고, 상기 차선의 위치에 맞춰 가상의 차선을 헤드업 디스플레이 화면을 통해 증강현실로 표시하는 제어부를 포함한다.

Description

헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치 및 방법{APPARATUS FOR DISPLAYING TRAFFIC LANE USING HEAD-UP DISPLAY AND METHOD THEREOF}
본 발명은 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 야간이나 기상 상태에 따라 차선의 정상적인 인지가 어려울 경우 차선을 자동으로 인식하여 실제 차선의 위치에 맞춰 증강현실로 가상의 차선을 표시해줄 수 있도록 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 대부분의 차량에는 내비게이션이 장착되어, 운전자에게 목적지와 길 안내를 제공하도록 하고 있으며, 또한 최근에는 차량의 앞 유리창에 원하는 정보를 투사하여 운전자가 전방을 주시하면서도 투사된 정보를 획득할 수 있도록 하는 헤드업 디스플레이(HUD : Head-Up Display)를 장착한 차량이 출시되고 있기도 하다. 나아가 상기 헤드업 디스플레이를 통해 특정 정보를 증강현실의 형식으로 디스플레이할 수 있도록 하는 연구가 진행되고 있는 상황이다.
상기 증강현실(AR : Augmented Reality)은 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 3차원의 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술로서, 현실세계에 실시간으로 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주므로 혼합현실(Mixed Reality, MR)이라고도 한다.
그러나 종래의 헤드업 디스플레이는 단순히 내비게이션 정보를 헤드업 디스플레이에 표시하기만 하였다. 즉, 내비게이션 정보를 헤드업 디스플레이에 표시할 때 차량의 위치(여러 차로 중 실제 차량이 있는 차로의 위치)와 실제의 차선이 일치되지 않음으로써 안전사고 방지를 위한 정보들을 증강현실로 표시해 주지 못하는 문제점이 있었다.
예컨대 가로등이 없는 야간이나, 안개, 눈, 비와 같은 악천후로 인해 차선을 운전자의 시각으로 인지할 수 없을 경우, 안전사고 방지를 위하여 차선을 운전자에게 인지시킬 수 있는 보조 정보들을 표시해 주지 못하는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 헤드업 디스플레이는 증강현실과 관계없이 단순히 전방 1Km 지점에서 우회전해야 한다는 길 안내 정보(내비게이션 정보)만 표시하였다.
여기서 상기 차선은 자동차 도로에 주행 방향을 따라 일정한 간격으로 그어 놓은 선으로서, 차로와 차로를 구분하기 위해 그 경계 지점에 표시한다. 상기 차로는 차량이 한 줄로 도로의 정하여진 부분을 통행하도록 차선에 의하여 구분되는 차도의 부분을 의미한다. 현실적으로 상기 차선과 차로는 명확하게 구분되지 않고 혼용해서 사용되고 있지만, 편의상 본 실시예에서는 차량이 있는 위치를 차로로 기재하고 각 차로를 구분하는 선을 차선이라고 구분하여 기재한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2009-0076242호(2009.07.13.공개, 차량용 헤드 업 디스플레이 장치 및 그 동작 제어 방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 야간이나 기상 상태에 따라 차선의 정상적인 인지가 어려울 경우 차선을 자동으로 인식하여 실제 차선의 위치에 맞춰 증강현실로 가상의 차선을 표시해줄 수 있도록 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치는, 헤드업 디스플레이; 차선을 검출하는 적어도 하나 이상의 센서부; 및 상기 센서부를 통해 검출된 센서 정보들을 처리하여 차량이 현재 주행하고 있는 도로의 차로와 차선을 인식하고, 상기 차선의 위치에 맞춰 가상의 차선을 헤드업 디스플레이 화면을 통해 증강현실로 표시하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 인식된 차선을 전/후방으로 연장하여 연속된 라인 형태로 생성하고, 현재 차량의 위치에 대한 곡률반경, 각 차선간의 각도 및 거리 정보 중 적어도 하나 이상을 차연 연장을 위한 정보로서 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 차량이 현재 주행하고 있는 차로가 도로 전체의 차로 중 몇 번째 차로인지 인식하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 인식된 차선을 기준으로 차량이 현재 위치하고 있는 차로의 위치에 맞춰 내비게이션 정보를 상기 헤드업 디스플레이의 화면을 통해 증강현실로 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 내비게이션 정보는, 상기 차량이 현재 주행차선을 계속 유지시킬 수 있도록 유도하는 형상의 카펫인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 카펫은, 실제의 차로 바닥에 그려진 것처럼 차로 및 차선의 위치에 맞춰 증강현실로 표시되는 정보인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 방법은, 센서를 이용해 현재 주행도로의 차선 정보를 검출하는 단계; 제어부가 상기 차선 정보를 이용해 현재 주행도로의 차로와 차선을 인식하는 단계; 및 상기 차선의 위치에 맞춰 가상의 차선을 헤드업 디스플레이 화면을 통해 증강현실로 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 제어부가 상기 인식된 차선을 전/후방으로 연장하여 연속된 라인 형태로 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 제어부가 상기 차량이 현재 주행하고 있는 차로가 도로 전체의 차로 중 몇 번째 차로인지 인식하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 제어부가 상기 인식된 차선을 기준으로 차량이 현재 위치하고 있는 차로의 위치에 맞춰 내비게이션 정보를 상기 헤드업 디스플레이의 화면을 통해 증강현실로 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 야간이나 기상 상태에 따라 차선의 정상적인 인지가 어려울 경우 차선을 자동으로 인식하여 실제 차선의 위치에 맞춰 증강현실로 가상의 차선을 표시해줌으로써 운전자의 시각으로 차선을 인지할 수 없는 야간 및 악천후에도 안전운전을 수행할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 차선변경 정보 표시 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 차선 표시 및 내비게이션 정보 표시 방법을 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같은, 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치(100)는, 카메라부(110), 센서부(120), 제어부(130) 및 헤드업 디스플레이(140)를 포함한다.
상기 카메라부(110)는 차량 전방의 영상을 촬영하기 위한 수단으로서, 디지털 이미지 센서를 포함하는 적어도 하나 이상의 카메라로 구성된다.
상기 카메라부(110)는 주시방향(또는 차량 주행방향)을 촬영하여 보행자(또는 장애물) 영상을 획득한다.
본 실시예에서는 차선(또는 차로)을 검출하는데 그 영상을 이용할 수 있다.
예컨대 상기 카메라는 FIR(Far Infra Red) 카메라 및/또는 CMOS 카메라(또는 CCD 카메라)를 포함할 수 있다.
참고로 상기 CMOS 카메라(또는 CCD 카메라)는 가시광 영역의 빛을 감지하여 투영하는 역할을 하기 때문에 사람의 눈으로 보는 것과 비슷한 영상을 획득한다. 그리고 상기 FIR 카메라는 사람이 보지 못하는 적외선 대역의 빛을 투영하여 영상을 획득한다. 특히 FIR 대역은 온도에 따라 파장이 변하기 때문에 온도를 구별할 수 있는 장점이 있다.
상기 카메라부(110)는 상기 기재된 카메라에 한정되지 않고 다른 방식(예 : 레이저 투사 등)으로 차선을 검출할 수 있는 카메라를 더 포함할 수도 있다.
상기 센서부(120)는 적어도 하나 이상의 차선 검출을 위한 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대 상기 차선 검출 센서는 라이다(LIDAR) 센서를 포함할 수 있다.
그러나 이에 한정하지 않고 다른 방식의 거리 센서(예 : 초음파 거리 센서, 적외선 거리 센서 등)를 더 포함할 수도 있다.
참고로 상기 라이다(LIDAR : Light Detection And Ranging) 센서는 레이저 펄스를 발사하고, 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 반사체의 위치좌표를 측정하는데 사용할 수 있는 센서이다.
상기 센서부(120)는 주시방향(또는 차량 주행방향)에 있는 보행자(또는 장애물)로부터 반사되는 신호를 검출하여 보행자(또는 장애물)또는 전방 차량과, 운전자의 차량간의 거리를 검출할 수 있으며, 차선 검출에도 이용할 수 있다.
참고로 상기 카메라부(110)를 통한 차선 검출 방식은 카메라를 이용하여 촬영한 영상을 처리하여 차선을 검출하는 것이고, 상기 센서부(120)를 통한 차선 검출 방식은 센서로부터 출력된 신호를 분석하여 차선을 검출하는 것으로 차이가 있으며, 본 실시예에서는 상기 두 가지 방식을 조합하여 차선 검출을 수행할 수 있으나, 반드시 두 가지 방식을 함께 이용해야 하는 것은 아니며 어느 한 가지 방식만 이용하여 차선을 검출할 수도 있다.
본 실시예에서는 야간이나 악천후에 실제 차선이 운전자의 육안으로 쉽게 인식되지 않는 상황에서 상기 카메라부(110)의 카메라와 상기 센서부(120)의 센서를 이용해 실제의 차선을 검출하고, 실제의 차선의 위치에 맞춰 가상의 차선을 증강현실로 표시하며, 차선이탈시 경보를 출력할 수 있도록 함으로써 운전자의 안전운전을 보조할 수 있도록 한다.
상기 제어부(130)는 차선 인식부(131), 차선 연장부(132), 위치 및 자세 추정부(133), 및 내비게이션 정보 정합부(134)를 포함한다. 상기 각 구성수단(131 ~ 134)은 해당 기능을 별도로 수행할 수도 있고, 상기 제어부(130)에서 모든 기능을 통합하여 수행할 수도 있다. 편의상 본 실시예에서는 상기 각 구성수단(131 ~ 134)의 기능을 개별적으로 설명한다.
상기 차선 인식부(131)는 상기 카메라부(110) 및 센서부(120) 중 어느 하나로부터 입력된 정보를 분석하여 차선을 검출 및 인식한다.
이때 상기 센서부(120)를 통해 검출된 정보들을 이용하여 인식된 차선은, 연속된 라인 형태로 검출되는 것이 아니라, 도 3에 도시된 바와 같이, 점의 형태로 차선이 인식된다.
즉, 상기 차선 인식부(131)는 차량의 전방 일정 거리(예 : 5 ~ 10 미터) 앞 지점에서 검출된 2차원 라이다(LIDAR) 센서 값(예 : 각도, 거리)을 입력받고, 차선의 명암 또는 두께를 이용하여 점의 형태로 차선을 인식한다.
상기 차선 연장부(132)는 상기 점의 형태로 인식된 차선을 전/후방으로 연장하여 연속된 라인 형태로 생성한다.
이때 상기 연장되는 차선은, 현재 차량의 위치에 대한 곡률반경, 각 차선 간의 각도 및 거리 정보 중 적어도 하나 이상을 이용하여 연장된다.
상기 위치 및 자세 추정부(133)는 차선을 기준으로 차량의 위치 및 자세를 추정한다. 즉, 현재 차량이 주행하고 있는 차로가 몇 번째 차로인지 인식하고, 차선 안에서의 위치 및 차선기준 상대 헤딩각을 인식할 수 있다.
상기 차량의 위치 및 자세의 추정을 위해서 차선을 기준으로 차량의 헤딩각을 이용할 수 있으며, 차선 간의 폭 정보를 이용할 수 있다.
이때 더 정확한 위치 및 자세의 판단을 위하여 상기 기재된 센서들(예 : 카메라, LIDAR 센서 등) 및 상기 기재되지 않은 다른 방식으로 위치 및 자세를 검출하는 센서들(미도시)을 더 포함할 수 있다. 또는 차량에 이미 설치된 적어도 하나 이상의 센서들(미도시)로부터 필요한 정보들을 입력받아 차선 검출 및 차량의 위치와 자세 검출에 이용할 수도 있다.
상기 내비게이션 정보 정합부(134)는 상기 인식된 차선을 기준으로 차량이 현재 위치하고 있는 차로의 위치에 맞춰 내비게이션 정보(즉, 길 안내 정보)를 정합하여, 상기 헤드업 디스플레이(140)의 화면에 출력 표시한다. 상기 길 안내 정보(좌회전, 우회전, 유턴, 직진 등)는 실제 차로 바닥에 그려진 것처럼 차선의 위치에 맞춰 카펫으로 표시된다. 상기 카펫은 실제 차로나 차선에 관계없이 단순히 허공에 표시되는 길 안내 정보와 구분된다.
종래의 내비게이션 정보를 출력하는 헤드업 디스플레이는 가상현실 정보만 표시하거나, 증강현실 정보를 표시하더라도 차량의 주행(또는 안전운전)에 직접적으로 관련된 도로 정보(예 : 차선, 차로 등)를 표시하는 것이 아니라 주변 건물의 정보(예 : 식당, 주유소, 휴게소 등)만을 표시하였다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 차량이 위치하는 현재의 차로와 차선을 인식하여 운전자의 육안으로 잘 보이지 않는 차선의 위치에 가상의 차선을 헤드업 디스플레이를 통해 증강현실로 표시하고, 차량의 현재 주행차로 상에 내비게이션 정보를 카펫으로 표시함으로써 차선이탈을 방지하여 안전운전을 수행할 수 있도록 한다.
예컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 3차선 도로의 2차로에서 주행하고 있는 차량의 현재 주행차로에 맞춰 내비게이션 정보를 증강현실로 표시하고, 또한 주변 차선 정보를 실제 차선의 위치에 맞춰 증강현실로 표시해 주는 것이다.
상기 헤드업 디스플레이(140)는 상기 제어부(130)에서 출력된 차선 및 내비게이션 정보를 차량이 현재 주행하고 있는 차로와 차선의 위치에 맞춰 증강현실로 표시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 상기 도 2에 있어서, 차선 표시 및 내비게이션 정보 표시 방법을 설명하기 위한 예시도이다. 이하 도 2 및 도 3을 참조하여 차선 및 내비게이션 정보 표시 방법을 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(130)는 차량에 장착되어 있는 적어도 하나 이상의 센서(예 : LIDAR 센서)를 포함하는 센서부(120)로부터 검출된 정보를 입력받는다(S101).
상기 제어부(130)는 상기 센서부(120)로부터 검출된 센서 정보(차선 검출 신호가 포함된 정보)를 이용하여 차선을 인식한다(S102).
예컨대 상기 센서부(120)로부터 검출된 센서 정보를 이용하여 차선의 수 및 차량이 현재 주행하고 있는 차로가 몇 번째 차로인지 인식한다. 일 예로서 상기 검출된 차선간의 폭이 가장 넓은 차로가 차량의 현재 주행 차로인 것으로 판단할 수 있다.
이때 상기 센서 정보를 이용하여 인식된 차선은, 연속된 라인 형태로 검출되는 것이 아니라, 도 3에 도시된 바와 같이, 점의 형태로 인식된다.
이에 따라 상기 제어부(130)는 상기 점의 형태로 인식된 차선을 전/후방으로 연장하여 연속된 라인 형태로 생성한다(S103).
이와 함께, 상기 제어부(130)는 상기 검출된 차선을 기준으로 차량의 위치 및 자세를 추정한다(S104).
즉, 현재 차량이 주행하고 있는 차로가 몇 번째 차로인지 인식한다.
상기 제어부(130)는 상기 인식된 차선을 기준으로 차량이 현재 위치하고 있는 차로의 위치에 맞춰 내비게이션 정보(즉, 길 안내 정보)를 정합한다(S105).
상기 내비게이션 정보는 차량이 현재 주행차선을 유지할 수 있도록 유도하는 카펫으로서, 실제 차로 바닥에 그려진 것처럼 차선의 위치에 맞춰 증강현실로 표시된다.
상기 제어부(130)는 차량이 위치하는 현재의 차로와 차선을 인식하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 운전자의 육안으로 잘 보이지 않는 차선 위치에 가상의 차선을 헤드업 디스플레이(140)를 통해 증강현실로 표시하고, 차량의 현재 주행차로 상에 내비게이션 정보를 카펫(현재 차로로 주행을 유지시키는 형상의 카펫)으로 표시한다(S106).
이때 상기 차선과 내비게이션 정보를 증강현실로 표시하기 위해서 상기 헤드업 디스플레이(140)는 증강현실 헤드업 디스플레이(AR-HUD)를 사용할 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110 : 카메라부 120 : 센서부
130 : 제어부 131 : 차선 인식부
132 : 차선 연장부 133 : 위치 및 자세 추정부
134 : 내비게이션 정보 정합부 140 : 헤드업 디스플레이

Claims (10)

  1. 헤드업 디스플레이;
    차선을 검출하는 적어도 하나 이상의 센서부; 및
    상기 센서부를 통해 검출된 센서 정보들을 처리하여 차량이 현재 주행하고 있는 도로의 차로와 차선을 인식하고, 상기 차선의 위치에 맞춰 가상의 차선을 헤드업 디스플레이 화면을 통해 증강현실로 표시하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 인식된 차선을 전/후방으로 연장하여 연속된 라인 형태로 생성하고,
    현재 차량의 위치에 대한 곡률반경, 각 차선 간의 각도 및 거리 정보 중 적어도 하나 이상을 차선 연장을 위한 정보로서 이용하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 차량이 현재 주행하고 있는 차로가 도로 전체의 차로 중 몇 번째 차로인지 인식하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 인식된 차선을 기준으로 차량이 현재 위치하고 있는 차로의 위치에 맞춰 내비게이션 정보를 상기 헤드업 디스플레이의 화면을 통해 증강현실로 표시하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 내비게이션 정보는,
    상기 차량이 현재 주행차선을 계속 유지시킬 수 있도록 유도하는 형상의 카펫인 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 카펫은,
    실제의 차로 바닥에 그려진 것처럼 차로 및 차선의 위치에 맞춰 증강현실로 표시되는 정보인 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 장치.
  7. 센서를 이용해 현재 주행도로의 차선 정보를 검출하는 단계;
    제어부가 상기 차선 정보를 이용해 현재 주행도로의 차로와 차선을 인식하는 단계; 및
    상기 차선의 위치에 맞춰 가상의 차선을 헤드업 디스플레이 화면을 통해 증강현실로 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 인식된 차선을 전/후방으로 연장하여 연속된 라인 형태로 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 차량이 현재 주행하고 있는 차로가 도로 전체의 차로 중 몇 번째 차로인지 인식하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 인식된 차선을 기준으로 차량이 현재 위치하고 있는 차로의 위치에 맞춰 내비게이션 정보를 상기 헤드업 디스플레이의 화면을 통해 증강현실로 표시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 차선 표시 방법.
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