KR20170056753A - 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치 및 방법 - Google Patents

헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치 및 방법에 관한 것으로, 헤드업 디스플레이; 차량 전방의 대상 물체에 대한 원적외선 영상을 획득하는 원적외선 카메라부; 온도차에 대응하는 각 화소별 휘도 성분이 룩업 테이블 형태로 저장되는 메모리; 및 상기 원적외선 영상을 각 화소별 휘도 성분으로 변환하여 휘도 경사를 산출하고, 휘도 경사가 큰 화소를 검출하여 윤곽을 추출한 후, 상기 추출된 윤곽을 헤드업 디스플레이에 표시하는 제어부;를 포함한다.

Description

헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치 및 방법{APPARATUS FOR ASSISTING RUNNING OF VEHICLE USING HEAD-UP DISPLAY AND METHOD THEREOF}
본 발명은 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원적외선 카메라를 이용하여 대상 물체를 헤드업 디스플레이를 통해 표시할 수 있도록 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 대부분의 차량에는 내비게이션이 장착되어, 운전자에게 목적지와 길 안내를 제공하도록 하고 있으며, 또한 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 디스플레이(HUD)를 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.
한편 기존에 차량의 주행 시 전방 시야의 확보는 전적으로 운전자의 시각에 의존하였으나, 주간과 달리 야간에는 주로 전조등의 조명에 의지하여 주행하기 때문에 주간에 비하여 시야가 좁아지고 주의를 뺏기기 쉽고, 더욱이 안개가 낀 날이나 우천시의 야간 주행은 시야 확보에 더욱 어려움이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 적외선 카메라를 이용한 나이트 비전 장치가 제안되었으나, 이것은 근적외선 카메라를 이용하여 검출 대상 물체들의 윤곽을 추출하기 때문에 물체의 감지 거리가 짧아서 감지 거리를 늘리면서도 선명한 윤곽을 추출할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
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 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 원적외선 카메라를 이용하여 검출 대상 물체의 윤곽을 추출하여 헤드업 디스플레이를 통해 표시할 수 있도록 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치는, 헤드업 디스플레이; 차량 전방의 대상 물체에 대한 원적외선 영상을 획득하는 원적외선 카메라부; 온도차에 대응하는 각 화소별 휘도 성분이 룩업 테이블 형태로 저장되는 메모리; 및 상기 원적외선 영상을 각 화소별 휘도 성분으로 변환하여 휘도 경사를 산출하고, 휘도 경사가 큰 화소를 검출하여 윤곽을 추출한 후, 상기 추출된 윤곽을 헤드업 디스플레이에 표시하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 휘도 경사가 큰 화소를 검출하여 윤곽을 추출함에 있어서, 대상 물체와 배경 간의 경계 부분에 있으면서 휘도의 차이가 큰 화소들을 윤곽으로 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 윤곽에 특정 색상을 적용하거나 특정 효과를 적용하며, 상기 특정 효과는 형광, 반짝임, 및 깜박임 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 대상 물체의 영상을 씨모스 카메라 또는 씨씨디 카메라를 이용해 획득하는 가시광선 카메라부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 가시광선 카메라부를 이용하여 촬영한 영상의 휘도 정보와 상기 원적외선 카메라부를 이용하여 촬영한 영상에서 추출한 열 영상 정보를 조합하여 각 화소별 열 정보를 휘도 정보로 변환하거나 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 방법은, 원적외선 카메라부가 대상 물체에 대한 원적외선 영상을 획득하는 단계: 제어부가 상기 원적외선 영상을 각 화소별 휘도 성분으로 변환하는 단계; 상기 제어부가 휘도 성분으로 변환된 각 화소별로 휘도 경사를 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 휘도 경사가 큰 화소를 검출하여 윤곽을 추출하여 헤드업 디스플레이에 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 원적외선 영상을 각 화소별 휘도 성분으로 변환하는 단계는, 상기 제어부가 온도차에 대응하는 각 화소별 휘도 성분이 저장된 룩업 테이블을 참조하여 휘도 성분으로 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 윤곽을 추출하여 헤드업 디스플레이에 표시하는 단계에서, 상기 제어부는, 대상 물체와 배경 간의 경계 부분에 있으면서 휘도의 차이가 큰 화소들을 윤곽으로 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 윤곽을 추출하여 헤드업 디스플레이에 표시하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 윤곽에 특정 색상을 적용하거나 특정 효과를 적용하며, 상기 특정 효과는 형광, 반짝임, 및 깜박임 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 가시광선 카메라부를 이용하여 촬영한 영상의 휘도 정보와 상기 원적외선 카메라부를 이용하여 촬영한 영상에서 추출한 열 영상 정보를 조합하여 각 화소별 열 정보를 휘도 정보로 변환하거나 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 원적외선 카메라를 이용하여 검출 대상 물체의 윤곽을 추출하여 헤드업 디스플레이를 통해 표시할 수 있도록 하여 운전자의 안전운전을 보조하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 원적외선 카메라와 근적외선 카메라의 차이점을 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 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 주행 보조정보 표시 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치는, 원적외선 카메라부(110), 제1 영상 처리부(120), 가시광선 카메라부(130), 제2 영상 처리부(140), 제어부(150), 헤드업 디스플레이(160) 및 메모리(170)를 포함한다.
상기 원적외선 카메라부(110)는 FIR(Far Infrared Ray)을 이용해 대상물체에서 발생하는 열을 감지하여 원적외선 영상을 촬영한다.
상기 원적외선 카메라부(110)는 주로 야간에 사람이 보지 못하는 적외선 대역의 빛을 투영하여 영상을 획득한다. 특히 FIR 대역은 온도에 따라 파장이 변하기 때문에 온도를 구별할 수 있는 장점이 있다.
참고로 적외선 카메라 중에는 근적외선(NIR : Near Infrared Ray) 카메라가 있는데, 상기 근적외선 카메라는 적외선을 송신하여 대상 물체에서 반사되는 신호를 검출하여 영상을 촬영하는 것으로서, 원적외선 카메라와는 그 동작 방식이 다르고, 또한 대상 물체의 검출 거리가 매우 짧아서 자동차와 같이 주행 속도가 빠른 장치에 사용하기에는 효율이 떨어지는 문제점이 있다(도 2 참조).
도 2는 상기 도 1에 있어서, 원적외선 카메라와 근적외선 카메라의 차이점을 설명하기 위한 예시도이다.
상기 제1 영상 처리부(120)는 상기 원적외선 카메라부(110)를 통해 촬영한 영상을 처리하여 원적외선 영상을 출력한다.
상기 가시광선 카메라부(130)는 차량 전방의 영상을 촬영하기 위한 수단으로서, 디지털 이미지 센서를 포함하는 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하여 구성된다.
상기 가시광선 카메라부(130)는 주시방향(또는 차량 주행방향)을 촬영하여 보행자(또는 장애물) 영상을 획득한다. 본 실시예에서는 차선(또는 차로)을 검출하거나 도로의 주변에 있는 건물, 물체, 동물 및 보행자 등의 영상을 촬영하는데 이용할 수 있다.
상기 가시광선 카메라부(130)는 CMOS 카메라(또는 CCD 카메라)를 포함한다.
참고로 상기 CMOS 카메라(또는 CCD 카메라)는 주로 주간이나 가로등이 있는 구간에서 가시광 영역의 빛을 감지하여 투영하는 역할을 하기 때문에 사람의 눈으로 보는 것과 비슷한 영상을 획득한다.
상기 제2 영상 처리부(140)는 상기 가시광선 카메라부(130)를 통해 촬영한 영상을 처리하여 가시광선 영상을 출력한다.
상기 제어부(150)는 상기 가시광선 카메라부(130)를 이용하여 촬영한 영상과 상기 원적외선 카메라부(110)를 이용하여 촬영한 영상에서 추출한 정보(대상 물체 정보)를 조합하거나, 상기 원적외선 카메라부(110)에서 촬영한 영상에서 추출한 정보를 단독으로 이용하여 주행 보조 정보(예 : 대상 물체의 윤곽)를 생성하여 헤드업 디스플레이(160)를 통해 출력할 수 있다.
즉, 상기 제어부(150)는, 상기 가시광선 카메라부(130)를 이용하여 촬영한 영상의 휘도 정보와 상기 원적외선 카메라부(110)를 이용하여 촬영한 영상에서 추출한 열 영상 정보를 조합하여 각 화소별 열 정보를 휘도 정보로 변환하거나 보정할 수 있다.
상기와 같이 주행 보조 정보(예 : 대상 물체의 윤곽)를 헤드업 디스플레이(160)를 통해 출력함으로써 운전자의 시야 확보가 어려운 야간이나 흐린 날씨에 운전자의 안전 운전에 도움을 주는 효과가 있다.
다만 상기 원적외선 영상은 휘도 성분으로 구성된 영상이 아니라 일종의 열 영상이기 때문에 상기 원적외선 영상으로부터 상기 헤드업 디스플레이(160)에 출력할 주행 보조 정보(예 : 대상 물체의 윤곽)를 생성하는데 어려움이 있다.
따라서 본 실시예에서 상기 제어부(150)는 상기 대상 물체의 화소별 원적외선 영상의 온도차를 해석(예 : 대상 물체의 주변 환경의 온도 분포 및 온도차가 있는 영역을 판단)하고, 상기 각 화소별로 해석된 온도차에 대응하는 휘도 성분으로 변환한다.
이때 상기 온도차에 대응하는 각 화소별 휘도 성분은 미리 룩업 테이블 형태로 메모리(170)에 저장해 둘 수 있다.
상기와 같이 열 영상이 각 화소별 휘도 성분으로 변환되면, 상기 제어부(150)는 각 화소별 휘도 경사를 산출한다. 즉, 각 화소별 휘도의 차이가 큰 화소들을 산출한다. 예컨대 상기 휘도의 차이가 큰 화소들은 대부분 대상 물체와 배경간의 경계 부분에 있는 화소가 해당된다.
따라서 상기 제어부(150)는 상기 산출된 화소별 휘도 경사가 큰 화소들을 이용하여 대상 물체의 윤곽을 추출한다.
상기와 같이 대상 물체의 윤곽이 추출되면, 상기 헤드업 디스플레이(160)를 통해 출력한다. 이때 상기 윤곽은 특정 색상이 적용되거나 특정 효과(예 : 형광, 반짝임, 깜박임 등)가 적용될 수 있다.
상기와 같이 본 실시예는 상기 원적외선 영상으로부터 상기 헤드업 디스플레이(160)에 출력할 주행 보조 정보(예 : 대상 물체의 윤곽)를 생성하여 상기 헤드업 디스플레이(160)에 표시함으로써 운전자는 대상 물체의 종류를 쉽게 인지할 수 있게 되고, 단순히 대상 물체 전체를 둘러싸는 박스 형태를 표시하는 방식에 비하여 운전자의 안전 운전에 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(150)는 원적외선 카메라부(110)를 이용하여 촬영한 원적외선 영상을 획득한다(S101).
이때 상기 원적외선 영상은 가시광선 카메라(130)를 이용해 촬영한 영상과는 달리 휘도 성분으로 구성된 영상이 아니라 일종의 열 영상이기 때문에 상기 원적외선 영상으로부터 상기 헤드업 디스플레이(160)에 출력할 주행 보조 정보(예 : 대상 물체의 윤곽)를 생성하는데 어려움이 있다.
따라서 상기 제어부(150)는 상기 원적외선 영상의 각 화소별 온도차를 해석(예 : 대상 물체의 주변 환경의 온도 분포 및 온도차가 있는 영역을 판단)한다(S102).
다음 상기 제어부(150)는 상기 해석된 온도차에 대응하는 휘도 성분으로 각 화소를 변환한다(S103).
이때 상기 온도차에 대응하는 각 화소별 휘도 성분은 미리 룩업 테이블 형태로 메모리(170)에 저장해 둘 수 있다.
상기와 같이 원적외선 카메라부(110)를 이용해 촬영한 원적외선 영상이 각 화소별 휘도 성분으로 변환되면, 상기 제어부(150)는 각 화소별 휘도 경사를 산출한다(S104). 즉, 각 화소별 휘도의 차이가 큰 화소들을 산출한다.
여기서 상기 휘도의 차이가 큰 화소들은 대부분 대상 물체와 배경간의 경계 부분에 있는 화소가 해당된다. 즉, 상기 경계 부분에 있는 화소를 검출하여 윤곽선으로 표시할 수 있다.
다음 상기 제어부(150)는 상기 산출된 화소별 휘도 경사가 큰 화소들을 이용하여 대상 물체의 윤곽을 추출한다(S105). 이때 상기 윤곽은 특정 색상이 적용되거나 특정 효과(예 : 형광, 반짝임, 깜박임 등)가 적용될 수 있다.
상기와 같이 대상 물체의 윤곽이 추출되면, 상기 대상 물체의 윤곽을 상기 헤드업 디스플레이(160)를 통해 출력할 수 있으며, 상기와 같이 본 실시예는 상기 원적외선 영상으로부터 상기 헤드업 디스플레이(160)에 출력할 주행 보조 정보(예 : 대상 물체의 윤곽)를 생성하여 상기 헤드업 디스플레이(160)에 표시함으로써, 운전자는 대상 물체의 종류를 쉽게 인지할 수 있게 된다.
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 : 원적외선 카메라부
120 : 제1 영상 처리부
130 : 가시광선 카메라부
140 : 제2 영상 처리부
150 : 제어부
160 : 헤드업 디스플레이
170 : 메모리

Claims (9)

  1. 헤드업 디스플레이;
    차량 전방의 대상 물체에 대한 원적외선 영상을 획득하는 원적외선 카메라부;
    온도차에 대응하는 각 화소별 휘도 성분이 룩업 테이블 형태로 저장되는 메모리; 및
    상기 원적외선 영상을 각 화소별 휘도 성분으로 변환하여 휘도 경사를 산출하고, 휘도 경사가 큰 화소를 검출하여 윤곽을 추출한 후, 상기 추출된 윤곽을 헤드업 디스플레이에 표시하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 휘도 경사가 큰 화소를 검출하여 윤곽을 추출함에 있어서,
    대상 물체와 배경 간의 경계 부분에 있으면서 휘도의 차이가 큰 화소들을 윤곽으로 추출하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 윤곽에 특정 색상을 적용하거나 특정 효과를 적용하며,
    상기 특정 효과는 형광, 반짝임, 및 깜박임 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 대상 물체의 영상을 씨모스 카메라 또는 씨씨디 카메라를 이용해 획득하는 가시광선 카메라부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 가시광선 카메라부를 이용하여 촬영한 영상의 휘도 정보와 상기 원적외선 카메라부를 이용하여 촬영한 영상에서 추출한 열 영상 정보를 조합하여 각 화소별 열 정보를 휘도 정보로 변환하거나 보정하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 장치.
  5. 원적외선 카메라부가 대상 물체에 대한 원적외선 영상을 획득하는 단계:
    제어부가 상기 원적외선 영상을 각 화소별 휘도 성분으로 변환하는 단계;
    상기 제어부가 휘도 성분으로 변환된 각 화소별로 휘도 경사를 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 휘도 경사가 큰 화소를 검출하여 윤곽을 추출하여 헤드업 디스플레이에 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 원적외선 영상을 각 화소별 휘도 성분으로 변환하는 단계는,
    상기 제어부가 온도차에 대응하는 각 화소별 휘도 성분이 저장된 룩업 테이블을 참조하여 휘도 성분으로 변환하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 윤곽을 추출하여 헤드업 디스플레이에 표시하는 단계에서,
    상기 제어부는, 대상 물체와 배경 간의 경계 부분에 있으면서 휘도의 차이가 큰 화소들을 윤곽으로 추출하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 윤곽을 추출하여 헤드업 디스플레이에 표시하는 단계에서,
    상기 제어부는, 상기 윤곽에 특정 색상을 적용하거나 특정 효과를 적용하며,
    상기 특정 효과는 형광, 반짝임, 및 깜박임 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는,
    가시광선 카메라부를 이용하여 촬영한 영상의 휘도 정보와 상기 원적외선 카메라부를 이용하여 촬영한 영상에서 추출한 열 영상 정보를 조합하여 각 화소별 열 정보를 휘도 정보로 변환하거나 보정하는 것을 특징으로 하는 헤드업 디스플레이를 이용한 주행 보조정보 표시 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170137102A (ko) * 2015-03-13 2017-12-12 탈레스 비저닉스 아이엔씨. 다른 조명 조건들에서의 이미징을 위한 듀얼-모드 일루미네이터
KR101964211B1 (ko) * 2017-12-20 2019-04-01 (주)티에이치엔 차량에서 적외선 카메라 및 hud 기술을 이용한 전방 시야 보조 시스템 및 이를 수행하는 방법

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