KR20170133747A - 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템에서 월드좌표를 활용한 정보 표시 방법 - Google Patents

증강현실 헤드업 디스플레이 시스템에서 월드좌표를 활용한 정보 표시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 HUD의 표시 가능 영역 밖의 표시 컨텐츠에 대한 정보를 표시하여 운전자에게 편의성을 제공하기 위하여, 월드좌표를 기준으로 HUD의 표시 가능 영역 밖의 표시 컨텐츠에 대하여도 정보를 표시하는 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템에서의 정보 표시 방법에 관한 것이다.

Description

증강현실 헤드업 디스플레이 시스템에서 월드좌표를 활용한 정보 표시 방법{Method for Displaying Information using in Augmented Reality Head-up Display System}
본 발명은 증강현실(AR, Augmented Reality) 헤드업 디스플레이(HUD, Head-up Display) 시스템에 관한 것으로서, 특히, 월드좌표를 활용하여 HUD의 표시 가능 영역 밖의 표시 컨텐츠에 대하여도 정보를 표시할 수 있는 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템에서의 정보 표시 방법에 관한 것이다.
종래의 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템은, 도 1과 같이 차량의 유리창에 표시되는 HUD의 표시 가능 영역이 한정되어 있고, 표시 가능 영역 밖의 표시 컨텐츠에 대한 정보는 표시가 불가능하거나 일부만 표시 되는 등의 문제점이 존재한다.
따라서, 운전자 편의성을 위하여 HUD의 표시 가능 영역 밖의 표시 컨텐츠에 대한 정보를 표시할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, HUD의 표시 가능 영역 밖의 표시 컨텐츠에 대한 정보를 표시하여 운전자에게 편의성을 제공하기 위하여, 월드좌표를 기준으로 HUD의 표시 가능 영역 밖의 표시 컨텐츠에 대하여도 정보를 표시하는 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템에서의 정보 표시 방법을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 증강현실 헤드업 디스플레이 방법은, 차량 좌표계 및 월드 좌표계와, 차량 유리면에 디스플레이되는 가상 이미지를 나타내기 위한 HUD 좌표계 간의 관계를 이용하여, 상기 HUD 좌표계에서의 차량 운전자의 눈 위치에 대한 좌표에 대하여 상기 월드 좌표계에서의 아이 포인트 좌표를 계산하는 단계; 소정의 시야각과 투영거리를 이용하여 상기 아이 포인트 좌표로부터 상기 가상 이미지의 크기와 좌표를 산출하는 단계; 상기 차량의 운전자가 상기 가상 이미지 중심을 내려다 볼 때의 소정의 각도를 이용하고, 상기 아이 포인트 좌표, 상기 가상 이미지의 크기 및 상기 투영 거리를 이용하여, 상기 아이 포인트 좌표로부터 상기 가상 이미지의 각 꼭지점을 통과하는 연장선이 도로 바닥과 만나는 점들 내의 영역을 포함하는 표시가능 영역에 대한 크기와 좌표를 산출하는 단계; 및 주행 중인 상기 차량의 전방에 존재하는 정보 표시 대상물에 대한 상기 월드 좌표계에서의 좌표값이 상기 표시가능 영역 내에 위치하는 지 여부에 따라, 구분된 영상 신호를 이용하여, 상기 정보 표시 대상물에 대한 표시 정보를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 표시 정보를 제공하는 단계는, 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하면 상기 가상 이미지의 해당 위치에 표시 정보를 위한 영상 신호를 제공하고, 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하지 않으면 상기 가상 이미지의 대응되는 위치에 간접적인 표시 정보를 위한 영상 신호를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하지 않는 경우는, 상기 정보 표시 대상물이, 상기 표시가능 영역의 좌측 또는 우측에 위치하는 경우, 또는 상기 표시가능 영역의 임의의 점에서 상기 정보 표시 대상물의 높이가, 상기 가상 이미지의 상단부에서 상기 표시가능 영역 상단부로 연장된 선 보다 높을 경우나 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 상단부 보다 멀리 위치한 경우, 또는 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 하단부 보다 가까운 경우를 포함한다.
상기 표시 정보를 제공하는 단계는, 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 밖에 위치하면, 상기 가상 이미지 상에서 전방거리 표시자의 옆의 해당 위치에 상기 정보 표시 대상물까지의 거리 정보를 표시하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 표시 정보를 제공하는 단계는, 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 밖에서 움직이는 경우이거나, 자차의 움직임으로 인해 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역의 밖에서 안쪽으로 또는 안쪽에서 바깥 쪽으로 움직이는 경우, 상기 가상 이미지의 해당 위치에 증강 아이콘을 표시하되, 상기 정보 표시 대상물의 상기 표시가능 영역과의 거리에 따라 상기 증강 아이콘의 이동, 점멸, 또는 알람 정보를 출력하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 표시 정보를 제공하는 단계는, 상기 정보 표시 대상물이 전방주시방향으로 지형지물의 앞 또는 뒤에 위치하는 지 여부에 따라, 상기 가상 이미지 상에 표시하는 해당 증강 아이콘의 모양을 점멸시키거나 해치로 표시하는 단계를 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템은, 차량 좌표계 및 월드 좌표계와, 차량 유리면에 디스플레이되는 가상 이미지를 나타내기 위한 HUD 좌표계 간의 관계를 이용하여, 상기 HUD 좌표계에서의 차량 운전자의 눈 위치에 대한 좌표에 대하여 상기 월드 좌표계에서의 아이 포인트 좌표를 계산하는 아이 포인트 계산부; 소정의 시야각과 투영거리를 이용하여 상기 아이 포인트 좌표로부터 상기 가상 이미지의 크기와 좌표를 산출하는 가상 이미지 분석부; 상기 차량의 운전자가 상기 가상 이미지 중심을 내려다 볼 때의 소정의 각도를 이용하고, 상기 아이 포인트 좌표, 상기 가상 이미지의 크기 및 상기 투영 거리를 이용하여, 상기 아이 포인트 좌표로부터 상기 가상 이미지의 각 꼭지점을 통과하는 연정선이 도로 바닥과 만나는 점들 내의 영역을 포함하는 표시가능 영역에 대한 크기와 좌표를 산출하는 표시가능 영역 계산부; 및 주행 중인 상기 차량의 전방에 존재하는 정보 표시 대상물에 대한 상기 월드 좌표계에서의 좌표값이 상기 표시가능 영역 내에 위치하는 지 여부에 따라, 구분된 영상 신호를 이용하여, 상기 정보 표시 대상물에 대한 표시 정보를 제공하는 표시 정보 제공부를 포함한다.
상기 표시 정보 제공부는, 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하면 상기 가상 이미지의 해당 위치에 표시 정보를 위한 영상 신호를 제공하고, 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하지 않으면 상기 가상 이미지의 대응되는 위치에 간접적인 표시 정보를 위한 영상 신호를 제공한다.
상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하지 않는 경우는, 상기 정보 표시 대상물이, 상기 표시가능 영역의 좌측 또는 우측에 위치하는 경우, 또는 상기 표시가능 영역의 임의의 점에서 상기 정보 표시 대상물의 높이가, 상기 가상 이미지의 상단부에서 상기 표시가능 영역 상단부로 연장된 선 보다 높을 경우나 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 상단부 보다 멀리 위치한 경우, 또는 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 하단부 보다 가까운 경우를 포함한다.
상기 표시 정보 제공부는, 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 밖에 위치하면, 상기 가상 이미지 상에서 전방거리 표시자의 옆의 해당 위치에 상기 정보 표시 대상물까지의 거리 정보를 표시할 수 있다.
상기 표시 정보 제공부는, 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 밖에서 움직이는 경우이거나, 자차의 움직임으로 인해 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역의 밖에서 안쪽으로 또는 안쪽에서 바깥 쪽으로 움직이는 경우, 상기 가상 이미지의 해당 위치에 증강 아이콘을 표시하되, 상기 정보 표시 대상물의 상기 표시가능 영역과의 거리에 따라 상기 증강 아이콘의 이동, 점멸, 또는 알람 정보를 출력할 수 있다.
상기 표시 정보 제공부는, 상기 정보 표시 대상물이 전방주시방향으로 지형지물의 앞 또는 뒤에 위치하는 지 여부에 따라, 상기 가상 이미지 상에 표시하는 해당 증강 아이콘의 모양을 점멸시키거나 해치로 표시할 수 있다.
본 발명에 따른 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템에서의 정보 표시 방법에 따르면, 월드좌표를 기준으로 HUD의 표시 가능 영역 밖의 표시 컨텐츠에 대하여도 정보를 표시함으로써, 전방의 차량, 장애물 등에 대한 더 많은 정보를 제공하여 운전자에게 운전의 편의성을 제공할 수 있다.
도 1은 일반적인 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템에서의 HUD의 표시 가능 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에서 사용되는 월드 좌표계, 차량 좌표계 및 HUD 좌표계 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에서 HUD 가상 이미지의 크기와 좌표를 산출하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에서 표시가능 영역을 산출하는 방법을 설명하기 위해 아이 포인트와 도로 바닥면의 관계를 나타내는 측면뷰와 정면뷰이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명에서 표시가능 영역의 산출예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에서 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)이 표시가능 영역 내에 위치하지 않는 경우에 대한 예시들이다.
도 8은 표시 컨텐츠가 HUD 가상 이미지 중심으로부터 전방 20~30m, 표시가능영역 좌측 외곽으로부터 20m에 위치할 때, 본 발명에서의 간접적 정보 표시 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 표시 컨텐츠가 HUD 가상 이미지 중심으로부터 전방 20~30m, 표시가능영역 좌측 외곽으로부터 30m에 위치할 때, 본 발명에서의 간접적 정보 표시 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 표시 컨텐츠가 움직이는 경우, 본 발명에서의 간접적 정보 표시 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 표시 컨텐츠가 움직이는 경우, 본 발명에서 표시 가능영역과의 접근 거리에 따른 간접적 정보 표시 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12은 표시 컨텐츠가 지형 지물 뒤쪽에 위치한 경우, 본 발명에서의 간접적 정보 표시 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 표시 컨텐츠가 지형 지물 뒤쪽에 위치한 경우, 본 발명에서 표시 간섭을 없애기 위하여 지형 지물의 표시 방법과 다른 방법으로 표시하는 간접적 정보 표시 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에서 지형 지물 앞뒤의 표시 컨텐츠를 표시하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템의 구현 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템(100)을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템(100)은, 아이 포인트(Eye point) 계산부(110), 가상 이미지 분석부(120), 표시가능 영역 계산부(130), 및 표시 정보 제공부(140)를 포함할 수 있다. 이와 같은 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템(100)의 각부 구성요소들은 반도체 프로세서와 같은 하드웨어, 응용 프로그램과 같은 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다.
아이 포인트 계산부(110)는, 월드 좌표계를 기준으로, HUD 좌표계(차량 유리면에 HUD 가상 이미지를 디스플레이 할 때의 HUD 가상 이미지의 위치 표시 좌표계)에서의 차량 운전자의 눈 위치(Eye point, 아이 포인트)에 대한 좌표(예, 위도, 경도, 고도)를 계산한다. 예를 들어, 도 3과 같이, WGS84와 같은 월드 좌표계는 단일 지심 좌표계로서 지구의 질량중심(지심)을 원점으로 위치를 표시하기 위한 절대 좌표 체계이다. 도 3과 같이, 차량 좌표계(차량의 소정의 기준점을 중심으로 각부 위치를 표시하기 위한 좌표계)의 중심(원점)에 대한 월드 좌표계에서의 차량 위치 벡터(20)와 HUD 좌표계의 중심(원점)에 대한 차량 좌표계에서의 HUD 위치 벡터(21)를 합산하여, 월드 좌표계를 기준으로 HUD 좌표계의 중심(원점)에 대한 좌표를 산출할 수 있고, 이를 기초로 HUD 좌표계에서의 차량 운전자의 눈 위치(Eye point)에 대한 좌표(예, 위도, 경도, 고도)가 산출될 수 있다.
가상 이미지 분석부(120)는, 운전자의 소정의 FOV(Field of View, 시야각)와 투영거리를 이용하여 상기 아이 포인트 좌표로부터 HUD 가상 이미지의 크기와 좌표를 산출한다. 도 4와 같이, FOV와 투영거리는 차종별로 또는 HUD 스펙에 따라 달라지며, 해당 차량에서의 FOV와 투영거리 값은 미리 정해진다. 가상 이미지의 수평방향 크기(H)는 [수학식1]과 같이 산출될 수 있으며, 이를 기초로 소정의 비율에 따라 가상 이미지의 수직방향 크기(V)가 계산될 수 있고, 가상 이미지의 전체 영역에 대한 좌표가 산출될 수 있다.
[수학식1]
가상 이미지의 수평방향 크기(H) = 2*투영거리*tan(FOV/2)
표시가능 영역 계산부(130)는, 소정의 내려다 보는 각도 θ(Look down angle, 운전자가 가상 이미지 중심을 내려다 볼 때의 수평 방향으로부터의 각도)를 이용하여, 상기 아이 포인트 좌표, 가상 이미지의 크기(좌표 포함 가능) 및 투영 거리로부터, 월드 좌표계를 기준으로 표시가능 영역의 크기와 좌표를 구한다. 예를 들어, 도 5a 및 도 5b와 같이, 가상 이미지를 Look down angle과 투영 거리가 만족되는 위치에 배치하면, 아이 포인트 좌표(10)로부터 가상 이미지의 각 꼭지점을 통과하는 연장선이 도로 바닥과 만나는 점들 내의 영역(예, 사다리꼴 또는 사각 영역)이 표시가능 영역으로 산출될 수 있다.
도 6a와 도 6b는 본 발명에서 표시가능 영역의 산출예를 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 6a와 같이, 가상 이미지의 수직방향 크기(V)와 수평방향 크기(H)가 같다고 가정하면, [수학식1]과 같이, 가상 이미지의 크기(V=H)가 정해지고, 아이 포인트 좌표로부터 가상 이미지의 위 및 아래 위치를 지나는 직선의 방정식들을 이용할 때, 아이 포인트 좌표(10)로부터 전방 방향에 대한 위치들(30,40)에 대한 좌표가 산출될 수 있다. 이를 이용하면, 도 6b와 같이, 아이 포인트 좌표(10)와 30 위치 간의 중심선으로부터 좌우로 소정의 거리(예, HB/(2(Ltanθ-H/2))) 만큼 떨어진 표시가능 영역의 상단부 좌우 좌표들(31, 32)이 정해질 수 있으며, 40위치로부터 좌우로 소정의 거리 (예, HB/(2(Ltanθ+H/2))) 만큼 떨어진 표시가능 영역의 하단부 좌우 좌표들(41, 42)이 정해질 수 있다. 여기서, B는 소정의 가중치일 수 있다. 이와 같이, 아이 포인트 좌표(10), look down angle(θ), 투영거리, FOV를 이용하여 가상 이미지의 위치와 크기를 구하고 아이 포인트 좌표(10)로부터 가상 이미지 외곽까지 연장선을 그어 도로에 매칭되는 부분의 좌표값(31, 32, 41, 42)을 구함으로써, 표시가능 영역을 산출할 수 있다.
표시 정보 제공부(140)는 차량 주행 중의 전방 주변 사물(예, 차량, 가드레일, 방지턱이나 기타 장애물 등) 등 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)에 대한 월드 좌표계에서의 좌표값(월드 좌표값)이, 위와 같이 산출된 표시가능 영역 내에 위치하는 지 여부(표시가능 영역영역부터 벗어난 정도의 판단 등)를 판단하고, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)이 표시가능 영역 내에 위치하면, HUD 가상 이미지에 해당 위치에 표시 정보(예, 차량, 가드레일, 방지턱이나 기타 장애물 등을 알리는 표시)가 표시되도록 영상신호(표시 정보)를 제공하고, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)이 표시가능 영역 내에 위치하지 않으면, 하기와 같이 HUD 가상 이미지의 대응되는 위치에 간접적인 표시 정보를 표시하기 위한 영상 신호를 생성한다.
차량 중 전방 주변 사물(예, 차량, 가드레일, 방지턱이나 기타 장애물 등) 등 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)에 대한 월드 좌표값은, 차량에 설치된 내비게이션 단말을 이용해 획득될 수 있으며, V2X(Vehicle to Everything) 통신 기술을 이용해 주변 차량이나 네트워크 상의 서버 등을 통해 제공 받을 수도 있다.
정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)이 표시가능 영역(70) 내에 위치하지 않는 경우는, 도 7과 같이, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)이 표시가능 영역(70)을 벗어나 좌측 방향(-z)에 존재(71)하는 경우, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)이 표시가능 영역(70)을 벗어나 우측 방향(+z)에 존재(72)하는 경우, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)이 표시가능 영역(70)을 벗어나 위쪽 방향(x)에 위치(73)하는 경우로서 표시가능영역(70) 임의의 점(x)에서 높이(y)가 가상 이미지의 상단부에서 표시가능영역(70) 상단부로 연장된 선 보다 높을 경우나 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)까지의 거리(x)가 최장 거리(표시가능영역(70) 상단부)보다 먼 경우, 또는 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)이 표시가능 영역(70)을 벗어나 아래쪽 방향(x)에 위치(74)하는 경우로서 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)까지의 거리(x)가 표시가능 영역 최단거리(표시가능영역(70) 하단부))보다 가까운 경우 등을 포함할 수 있다.
표시 정보 제공부(140)는 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)이 표시가능 영역 내에 위치하지 않는 위와 같은 경우들에 대하여, HUD 가상 이미지의 대응되는 위치에 간접적인 표시 정보를 표시할 수 있다.
예를 들어, 표시 정보 제공부(140)는, 도 8과 같이, HUD 가상 이미지의 중심으로부터 전방거리 20~30m 떨어져 있는 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(81)이 표시가능 영역(70) 밖의 왼쪽에 위치하면, HUD 가상 이미지 상에서 좌측의 전방거리 표시자의 해당 전방거리(예, 20~30m) 표시부분 옆에 좌측 해당 거리(예, 20m) 정보를 표시함으로써, 간접적으로 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(81)의 존재를 알릴 수 있다. 여기서, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(81)까지의 거리(예, 20m)는 표시가능 영역의 에지(edge)로부터의 거리 또는 HUD 가상 이미지의 중심으로부터의 거리 등 다양한 로직이 이용될 수 있다.
또한, 표시 정보 제공부(140)는, 도 9와 같이, HUD 가상 이미지의 중심으로부터 전방거리 20~30m 떨어져 있는 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(91)이 표시가능 영역(70) 밖의 왼쪽에 위치하면, HUD 가상 이미지 상에서 좌측의 전방거리 표시자의 해당 전방거리(예, 20~30m) 표시부분 옆에 좌측 해당 거리(예, 30m) 정보를 표시함으로써, 간접적으로 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(91)의 존재를 알릴 수 있다. 여기서, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(91)까지의 거리(예, 30m)는 표시가능 영역의 에지(edge)로부터의 거리 또는 HUD 가상 이미지의 중심으로부터의 거리 등 다양한 로직이 이용될 수 있다.
이외에도 표시 정보 제공부(140)는 도 7과 같이 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)이 표시가능 영역 내에 위치하지 않는 위와 같은 모든 경우들에 대하여, HUD 가상 이미지 상의 전방거리 표시자의 해당 위치에 위와 같이 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(91)까지의 거리 정보를 표시하는 방법으로 간접적으로 표시 정보를 제공할 수 있다.
또한, 표시 정보 제공부(140)는, 도 10과 같이, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(92)이 표시가능 영역(70) 밖에서 움직이는 경우이거나, 자차의 움직임으로 인해 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(92)이 표시 가능영역(70)의 바깥에서 안쪽으로 또는 안쪽에서 바깥 쪽으로 움직이는 경우, HUD 가상 이미지의 해당 위치(예, 표시 콘텐츠의 중심 높이에 해당하는 위치)에 증강 아이콘으로 표시하되, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(92)의 표시 가능영역(70)과의 접근 거리에 따라 증강 아이콘의 이동, 점멸, 알람 등의 추가 정보를 출력할 수 있다.
정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(92)이 교차로 등에서 지나가는 상대방 차량인 경우를 예로 들어 설명한다. 예를 들어, 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템(100)에서 V2X 통신을 통해 교차로 등에서 지나가는 상대 차량으로부터 해당 차량의 월드좌표 정보를 획득하면, 먼저, 표시 정보 제공부(140)는 상대 차량이 표시가능영역(70) 좌측 외부에 존재하는 동안, 도 11과 같이, 표시가능영역(70)으로부터 소정의 거리 이상 떨어진 경우에는 증강 아이콘(93)(예, 자동차 모양)을 아직 HUD 가상 이미지 상에 표시하지 않으며(S100), 소정의 거리 보다 작아지면 증강 아이콘(93)을 생성해 표시가능영역(HUD 가상 이미지) 좌측에 점선 등의 표시 방법으로 대기(표시)시킨다(S100). 이때 대기(표시) 상태에서, 상대 차량의 접근 잔여 거리에 따라 HUD 가상 이미지 상에 거리 표시, 점멸 속도의 변경 등 다양한 알림 방법으로 정보를 표시할 수 있다.
이후 상대방 차량의 월드좌표가 표시가능영역(70) 안으로 진입하고 HUD 가상 이미지 상에 증강 아이콘(93)을 표시하기 시작하되, 표시 정보 제공부(140)는 차량이동에 맞추어 HUD 가상 이미지 상에 증강 아이콘(93)이 이동하는 모양으로 표시되게 영상 신호를 생성할 수 있다(S200~S300).
이후 상대방 차량의 월드좌표가 표시가능영역(70) 밖으로 나가게 되면, 표시 정보 제공부(140)는 증강 아이콘(93)을 표시가능영역(HUD 가상 이미지) 우측에 점선 등의 표시 방법으로 대기(표시)시키고(S400), 표시가능영역(70)으로부터 소정의 거리 이상 떨어져 멀어진 경우에는 HUD 가상 이미지 상에서 증강 아이콘(93)을 제거한다(S400). 이때 대기(표시) 상태에서, 상대 차량의 멀어진 거리에 따라 HUD 가상 이미지 상에 거리 표시, 점멸 속도의 변경 등 다양한 알림 방법으로 정보를 표시할 수 있다.
이외에도, 표시 정보 제공부(140)는, 도 12/도 13과 같이, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(94)(예, 자동차)이 전방주시방향(x)으로 지형지물(95)(예, 펜스)의 앞 또는 뒤에 위치하는 경우, 그들의 월드 좌표값을 기초로, 운전자에게 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(94)(예, 자동차)이 지형지물(95)(예, 펜스)의 앞쪽에 위치하는지 뒤쪽에 위치하는지 여부를 판단하여, 그 결과에 따라 서로 다르게 표시함으로써, 운전의 편의성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(94)(예, 자동차)이 지형지물(95)(예, 펜스)의 앞에 있는 경우에는 HUD 가상 이미지 상에 증강 아이콘(94)을 소정의 색상으로 채워진 소정의 모양(예, 자동차 모양)으로 표시할 수 있다(도 14의 410). 또한, 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(94)(예, 자동차)이 지형지물(95)(예, 펜스)의 뒤에 있는 경우에는 HUD 가상 이미지 상에 증강 아이콘(94)을 소정의 색상으로 채워진 소정의 모양(예, 자동차 모양)으로 표시하되 점멸되는 형태로 할 수 있고(도 14의 420), 또는 소정의 모양(예, 자동차 모양) 내부를 해치(hatch) 처리(사선, 점 등을 이용)하여 표시할 수도 있다(도 14의 430, 440). 이에 따라 운전자는 정보 표시 대상물(표시 콘텐츠)(94)(예, 자동차)이 지형지물의 앞쪽에 있는지 뒤쪽에 있는지 용이하게 확인할 수 있게 된다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템(100)의 구현 방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템(100)은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템(100)은 도 15와 같은 컴퓨팅 시스템(1000)으로 구현될 수 있다.
컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다. 프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory)(1310) 및 RAM(Random Access Memory)(1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 증강현실 헤드업 디스플레이(AR HUD) 시스템(100)에서는, 월드좌표를 기준으로 HUD의 표시 가능 영역 밖의 표시 컨텐츠에 대하여도 정보를 표시함으로써, 전방의 차량, 장애물 등에 대한 더 많은 정보를 제공하여 운전자에게 운전의 편의성을 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
아이 포인트 계산부(110)
가상 이미지 분석부(120)
표시가능 영역 계산부(130)
표시 정보 제공부(140)

Claims (12)

  1. 차량 유리면에 디스플레이되는 가상 이미지를 나타내기 위한 HUD 좌표계에서의 차량 운전자의 눈 위치에 대한 좌표에 대하여 월드 좌표계에서의 아이 포인트 좌표를 계산하는 단계;
    소정의 시야각과 투영거리를 이용하여 상기 아이 포인트 좌표로부터 상기 가상 이미지의 크기와 좌표를 산출하는 단계;
    상기 차량의 운전자가 상기 가상 이미지 중심을 내려다 볼 때의 소정의 각도를 이용하고, 상기 투영 거리를 이용하여, 상기 아이 포인트 좌표로부터 상기 가상 이미지의 각 꼭지점을 통과하는 연장선이 도로 바닥과 만나는 점들 내의 영역을 포함하는 표시가능 영역에 대한 크기와 좌표를 산출하는 단계; 및
    주행 중인 상기 차량의 전방에 존재하는 정보 표시 대상물에 대한 상기 월드 좌표계에서의 좌표값이 상기 표시가능 영역 내에 위치하는 지 여부에 따라, 구분된 영상 신호를 이용하여, 상기 정보 표시 대상물에 대한 표시 정보를 제공하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시 정보를 제공하는 단계는,
    상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하면 상기 가상 이미지의 해당 위치에 표시 정보를 위한 영상 신호를 제공하고, 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하지 않으면 상기 가상 이미지의 대응되는 위치에 간접적인 표시 정보를 위한 영상 신호를 제공하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하지 않는 경우는,
    상기 정보 표시 대상물이, 상기 표시가능 영역의 좌측 또는 우측에 위치하는 경우, 또는
    상기 표시가능 영역의 임의의 점에서 상기 정보 표시 대상물의 높이가, 상기 가상 이미지의 상단부에서 상기 표시가능 영역 상단부로 연장된 선 보다 높을 경우나 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 상단부 보다 멀리 위치한 경우, 또는
    상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 하단부 보다 가까운 경우
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표시 정보를 제공하는 단계는,
    상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 밖에 위치하면, 상기 가상 이미지 상에서 전방거리 표시자의 옆의 해당 위치에 상기 정보 표시 대상물까지의 거리 정보를 표시하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 표시 정보를 제공하는 단계는,
    상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 밖에서 움직이는 경우이거나, 자차의 움직임으로 인해 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역의 밖에서 안쪽으로 또는 안쪽에서 바깥 쪽으로 움직이는 경우,
    상기 가상 이미지의 해당 위치에 증강 아이콘을 표시하되, 상기 정보 표시 대상물의 상기 표시가능 영역과의 거리에 따라 상기 증강 아이콘의 이동, 점멸, 또는 알람 정보를 출력하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표시 정보를 제공하는 단계는,
    상기 정보 표시 대상물이 전방주시방향으로 지형지물의 앞 또는 뒤에 위치하는 지 여부에 따라, 상기 가상 이미지 상에 표시하는 해당 증강 아이콘의 모양을 점멸시키거나 해치로 표시하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 방법.
  7. 차량 유리면에 디스플레이되는 가상 이미지를 나타내기 위한 HUD 좌표계에서의 차량 운전자의 눈 위치에 대한 좌표에 대하여 월드 좌표계에서의 아이 포인트 좌표를 계산하는 아이 포인트 계산부;
    소정의 시야각과 투영거리를 이용하여 상기 아이 포인트 좌표로부터 상기 가상 이미지의 크기와 좌표를 산출하는 가상 이미지 분석부;
    상기 차량의 운전자가 상기 가상 이미지 중심을 내려다 볼 때의 소정의 각도를 이용하고, 상기 투영 거리를 이용하여, 상기 아이 포인트 좌표로부터 상기 가상 이미지의 각 꼭지점을 통과하는 연장선이 도로 바닥과 만나는 점들 내의 영역을 포함하는 표시가능 영역에 대한 크기와 좌표를 산출하는 표시가능 영역 계산부; 및
    주행 중인 상기 차량의 전방에 존재하는 정보 표시 대상물에 대한 상기 월드 좌표계에서의 좌표값이 상기 표시가능 영역 내에 위치하는 지 여부에 따라, 구분된 영상 신호를 이용하여, 상기 정보 표시 대상물에 대한 표시 정보를 제공하는 표시 정보 제공부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 표시 정보 제공부는,
    상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하면 상기 가상 이미지의 해당 위치에 표시 정보를 위한 영상 신호를 제공하고, 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하지 않으면 상기 가상 이미지의 대응되는 위치에 간접적인 표시 정보를 위한 영상 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 내에 위치하지 않는 경우는,
    상기 정보 표시 대상물이, 상기 표시가능 영역의 좌측 또는 우측에 위치하는 경우, 또는
    상기 표시가능 영역의 임의의 점에서 상기 정보 표시 대상물의 높이가, 상기 가상 이미지의 상단부에서 상기 표시가능 영역 상단부로 연장된 선 보다 높을 경우나 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 상단부 보다 멀리 위치한 경우, 또는
    상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 하단부 보다 가까운 경우
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 표시 정보 제공부는,
    상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 밖에 위치하면, 상기 가상 이미지 상에서 전방거리 표시자의 옆의 해당 위치에 상기 정보 표시 대상물까지의 거리 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 표시 정보 제공부는,
    상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역 밖에서 움직이는 경우이거나, 자차의 움직임으로 인해 상기 정보 표시 대상물이 상기 표시가능 영역의 밖에서 안쪽으로 또는 안쪽에서 바깥 쪽으로 움직이는 경우,
    상기 가상 이미지의 해당 위치에 증강 아이콘을 표시하되, 상기 정보 표시 대상물의 상기 표시가능 영역과의 거리에 따라 상기 증강 아이콘의 이동, 점멸, 또는 알람 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 표시 정보 제공부는,
    상기 정보 표시 대상물이 전방주시방향으로 지형지물의 앞 또는 뒤에 위치하는 지 여부에 따라, 상기 가상 이미지 상에 표시하는 해당 증강 아이콘의 모양을 점멸시키거나 해치로 표시하는 것을 특징으로 하는 증강현실 헤드업 디스플레이 시스템.
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