KR20170135573A - Apparatus for detecting of driver gaze direction - Google Patents

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Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided is a device for detecting the gaze direction of a driver, comprising: a pattern generation unit installed inside a vehicle to radiate pattern light of a first frequency band on a face of a driver; a first camera unit capturing the face of the driver where the pattern light is projected to generate first image data; a second camera unit capturing a pupil area of the driver to generate second image data; and a control unit detecting the gaze direction of the driver by using the first image data, detecting the pupil direction of the driver by using the second image data, and computing the gaze direction of the driver by combining the pupil direction and the face direction of the driver.

Description

운전자 시선 방향 검출 장치{APPARATUS FOR DETECTING OF DRIVER GAZE DIRECTION}[0001] APPARATUS FOR DETECTING OF DRIVER GAS DIRECTION [0002]

본 발명의 일실시예는 운전자 시선 방향 검출 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 차량에 장착되는 운전자 시선 방향 검출 장치에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a driver's gaze direction detecting device, and more particularly to a driver's gaze direction detecting device mounted on a vehicle.

최근 급격한 IT 기술의 발전은 자동차 산업에도 많은 영향을 미치고 있으며, 다양한 IT 기술이 차량에 접목되고 있는 실정이다.Recently, rapid development of IT technology is affecting the automobile industry, and various IT technologies are being applied to vehicles.

또한, 차량 운행에 있어서의 안전을 보장하기 위한 다양한 안전 운행 보조 기능이 차량에 탑재되고 있다.In addition, various safety assistant functions for assuring safety in vehicle operation are mounted on the vehicle.

이러한 추세에 따라 운전자가 바라보는 방향을 판단하기 위하여 카메라를 이용하여 운전자의 눈동자를 검출하고 눈동자의 방향을 파악함으로써 운전자가 바라보는 시선을 검출하는 방식이 연구 개발 되고 있다. 이와 같이 눈동자를 검출하여 운전자의 시선을 판단하는 방식은 안경, 선글라스, 마스크 등을 착용한 경우 눈동자 검출의 확률이 낮아지거나 오류가 발생할 수 있다. 또한, 운전자의 얼굴이 정면을 바라보고 있지 않은 경우에는 눈동자의 일부가 가려지게 되어 잘못된 결과를 출력한다는 문제가 있다.According to this tendency, in order to determine the direction in which the driver views the vehicle, a method of detecting the eyes of the driver by detecting the eyes of the driver and detecting the direction of the eyes by the camera is being researched and developed. The method of detecting the pupil and determining the gaze of the driver may result in a lower probability of pupil detection or an error when wearing glasses, sunglasses, or a mask. In addition, when the face of the driver is not facing the front, a part of the pupil is obscured and a wrong result is output.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 운전자 안면에 착용된 물체에 상관없이 정확한 운전자의 시선 방향을 검출할 수 있는 운전자 시선 방향 검출 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a driver's gaze direction detecting apparatus capable of accurately detecting a driver's gaze direction irrespective of an object worn on the driver's face.

또한, 운전자의 얼굴 방향, 회전, 움직임에 따른 오류없이 정확한 운전자의 시선 방향을 검출할 수 있는 운전자 시선 방향 검출 장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a driver's gaze direction detecting apparatus capable of accurately detecting the gaze direction of a driver without error in accordance with the direction, rotation, and movement of the driver's face.

또한, 운전자의 시선 방향에 따른 위험 정도를 감지하여 경고 신호를 출력하거나 차량을 자동으로 제동시킬 수 있는 운전자 시선 방향 검출 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a driver's sight line direction detecting apparatus which can detect a danger level according to a direction of a driver's eyes and output a warning signal or automatically brake the vehicle.

본 발명의 실시예에 따르면 차량 내에 설치되어 운전자의 안면에 제1파장 대역의 패턴광을 조사하는 패턴 발생부; 상기 패턴광이 투영된 운전자의 안면을 촬영하여 제1영상 데이터를 생성하는 제1카메라부; 상기 운전자의 눈동자 영역을 촬영하여 제2영상 데이터를 생성하는 제2카메라부; 및 상기 제1영상 데이터를 이용하여 운전자의 안면 방향을 검출하고, 상기 제2영상 데이터를 이용하여 운전자의 눈동자 방향을 검출하며, 상기 운전자의 안면 방향 및 눈동자 방향을 조합하여 운전자의 시선 방향을 산출하는 제어부를 포함하는 운전자 시선 방향 검출 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a pattern generating apparatus comprising: a pattern generating unit installed in a vehicle and irradiating pattern light of a first wavelength band on a face of a driver; A first camera unit for photographing a face of the driver on which the pattern light is projected to generate first image data; A second camera unit for photographing a pupil area of the driver and generating second image data; And detecting the direction of the driver's face by using the first image data, detecting the direction of the driver's eye using the second image data, and calculating the gaze direction of the driver by combining the face direction and the eye direction of the driver A driver's visual-line-direction detecting device including a control section for controlling the driver's visual-line direction.

상기 제1카메라부는 상기 제1파장 대역을 통과시키는 밴드 패스 필터를 더 포함하여 구성될 수 있다.The first camera unit may further include a band-pass filter for passing the first wavelength band.

상기 운전자의 눈동자 영역에 상기 제1파장 대역과 상이한 제2파장 대역의 빛을 조사하는 조명부를 더 포함하여 구성될 수 있다.And a lighting unit for irradiating the pupil region of the driver with light of a second wavelength band different from the first wavelength band.

상기 제2카메라부는 상기 제2파장 대역을 통과시키는 밴드 패스 필터를 더 포함하여 구성될 수 있다.The second camera unit may further include a band-pass filter for passing the second wavelength band.

상기 제1파장 대역은 적외선 영역일 수 있다.The first wavelength band may be an infrared region.

상기 패턴 발생부는 가로줄, 세로줄 또는 격자 모양의 패턴광을 조사할 수 있다.The pattern generator may emit pattern light of a horizontal line, a vertical line, or a lattice pattern.

상기 제어부는 상기 제1영상 데이터에서 제1파장 대역의 패턴을 감지하고, 상기 패턴의 변형 정도를 분석하여 상기 운전자의 안면 방향을 검출할 수 있다.The controller senses a pattern of a first wavelength band in the first image data, and detects a face direction of the driver by analyzing a degree of deformation of the pattern.

상기 제어부는 상기 제2영상 데이터에서 동공의 위치를 분석하여 상기 운전자의 눈동자 방향을 검출할 수 있다.The control unit may detect the pupil direction of the driver by analyzing the pupil position in the second image data.

상기 패턴 발생부 및 상기 제1카메라부 중 적어도 하나는 상기 운전자 안면을 트래킹 할 수 있다.At least one of the pattern generating unit and the first camera unit may track the driver's face.

상기 조명부 및 상기 제2카메라부 중 적어도 하나는 상기 운전자 눈동자 영역을 트래킹 할 수 있다.At least one of the illumination unit and the second camera unit may track the driver's pupil region.

상기 제어부의 제어에 따라 상기 시선 방향이 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 경고 신호를 출력하는 경고부를 더 포함하여 구성될 수 있다.And a warning unit for outputting a warning signal when the viewing direction is out of the preset forward viewing range under the control of the control unit.

상기 제어부의 제어에 따라 상기 상기 시선 방향이 임계 시간을 초과하여 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 경고 신호를 출력하는 경고부를 더 포함하여 구성될 수 있다.And a warning unit for outputting a warning signal when the viewing direction exceeds a predetermined forward viewing range exceeding the threshold time under the control of the control unit.

상기 제어부는 상기 상기 시선 방향이 임계 시간을 초과하여 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 차량 제동신호를 출력할 수 있다.The control unit may output a vehicle braking signal when the viewing direction exceeds the predetermined forward viewing range exceeding the threshold time.

상기 제어부는 상기 차량 전방으로부터 기 설정된 거리 이내에 물체가 감지된 경우에 있어서, 상기 시선 방향이 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 차량 제동신호를 출력할 수 있다.The control unit may output a vehicle braking signal when an object is detected within a predetermined distance from the front of the vehicle and the visual direction is out of a predetermined forward viewing range.

본 발명인 운전자 시선 방향 검출 장치는 운전자 안면에 착용된 물체에 상관없이 정확한 운전자의 시선 방향을 검출할 수 있다.The driver's gaze direction detecting apparatus according to the present invention can accurately detect the driver's gaze direction regardless of the object worn on the driver's face.

또한, 운전자의 얼굴 방향, 회전, 움직임에 따른 오류없이 정확한 운전자의 시선 방향을 검출할 수 있다.In addition, it is possible to accurately detect the driver's gaze direction without any error depending on the direction, rotation, and movement of the driver's face.

또한, 운전자의 시선 방향에 따른 위험 정도를 감지하여 경고 신호를 출력하거나 차량을 자동으로 제동시킬 수 있다.Further, it is possible to output a warning signal or to automatically brake the vehicle by sensing the degree of danger according to the direction of the driver ' s eyes.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 시선 방향 검출 장치의 구성도이고,
도2 내지 도5는 본 발명의 실시예에 따른 운전자 시선 방향 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이고,
도6내지 도7은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 시선 방향 검출 장치의 동작 순서도이다.
1 is a configuration diagram of a driver's gaze direction detecting apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 to 5 are conceptual diagrams for explaining the operation of the driver's gaze direction detecting apparatus according to the embodiment of the present invention,
6 to 7 are operational flowcharts of a driver's gaze direction detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 시선 방향 검출 장치의 구성도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 운전자 시선 방향 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a driver's gaze direction detecting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an operation of a driver's gaze direction detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 운전자 시선 방향 검출 장치(100)는 패턴 발생부(10), 제1카메라부(20), 조명부(30), 제2카메라부(40), 제어부(50) 및 경고부(60)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 운전자 시선 방향 검출 장치(100)는 차량 내부에 장착되어 차량 제어 시스템과 연동될 수 있다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 따른 운전자 시선 방향 검출 장치(100)는 차량 제어 시스템으로부터 차량 센서 데이터, 주행 정보, 운전석 설정 정보 등을 읽어 들여 사용할 수 있으며, 차량을 제어하기 위한 명령을 출력하여 차량을 제어할 수 있다.1 and 2, a driver's gaze direction detecting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a pattern generating unit 10, a first camera unit 20, an illumination unit 30, a second camera unit 40, a control unit 50, and a warning unit 60. The driver's gaze direction detecting apparatus 100 according to the embodiment of the present invention can be mounted inside the vehicle and interlocked with the vehicle control system. For example, the driver's gaze direction detecting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can read and use vehicle sensor data, driving information, driver's seat setting information, and the like from a vehicle control system, and outputs a command for controlling the vehicle The vehicle can be controlled.

패턴 발생부(10)는 차량 내에 설치되어 운전자(1)의 안면에 제1파장 대역의 패턴광을 조사할 수 있다. 패턴 발생부(10)는 레이저 다이오드, LED 등이 모듈 형태의 광원으로 소형화 되어 차량 계기판 또는 센터페시아에 장착될 수 있다. The pattern generating unit 10 is installed in the vehicle and is capable of irradiating the face of the driver 1 with the pattern light of the first wavelength band. The pattern generating unit 10 can be miniaturized as a module type light source such as a laser diode, an LED, or the like, and can be mounted on a vehicle instrument panel or a center fascia.

패턴 발생부(10)는 가로줄, 세로줄 또는 격자 모양의 패턴광을 조사할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 패턴광은 실선, 점선 및 마크 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 다양한 모양의 패턴을 포함하는 개념일 수 있다. 패턴광은 2차원 패턴으로 구성될 수 있으며 사람의 얼굴 크기와 유사한 영역 내에서 패턴의 왜곡 또는 변형을 검출할 수 있는 간격으로 마크, 실선, 점선 등이 배열되어 있다.The pattern generating section 10 can irradiate pattern light of a horizontal line, a vertical line, or a lattice pattern. However, the present invention is not limited to this, and the pattern light may be configured to include at least one of a solid line, a dotted line, and a mark, and may be a concept including a pattern of various shapes. The pattern light can be composed of a two-dimensional pattern, and marks, solid lines, and dotted lines are arranged at intervals that can detect distortion or deformation of the pattern in a region similar to a face size of a person.

패턴 발생부(10)는 비가시광선 파장 대역의 빛을 운전자(1)의 안면으로 조사할 수 있으며, 예를 들면 적외선 파장 대역의 광을 운전자(1)의 안면으로 조사할 수 있다. 패턴 발생부(10)는 차량 제어 시스템으로부터 수신한 운전석 설정 정보에 따라 운전석의 높이를 판단하여 운전자(1)의 안면 위치로 예측되는 방향으로 패턴광을 조사할 수 있다. The pattern generating unit 10 can irradiate the light of the invisible light wave band to the face of the driver 1 and can irradiate the light of the infrared wavelength band to the face of the driver 1, for example. The pattern generating unit 10 may determine the height of the driver's seat based on the driver's seat setting information received from the vehicle control system and irradiate the pattern light in a direction predicted to the driver's face.

패턴 발생부(10)는 제어부(50)의 제어에 따라 동작할 수 있으며, 제어부(50)는 운전자(1)의 착석 여부, 차량의 주행 여부, 운전석 설정 정보 등을 이용하여 패턴 발생부(10)의 동작 여부를 결정할 수 있다. 패턴 발생부(10)는 틸팅 장치를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 제어부(50)의 제어에 따라 운전자(1)의 안면을 트래킹 하며 패턴광을 조사할 수 있다.The pattern generating unit 10 may operate under the control of the control unit 50. The control unit 50 controls the pattern generating unit 10 using the seating state of the driver 1, Can be determined. The pattern generating unit 10 may further include a tilting device. The pattern generating unit 10 may track the face of the driver 1 under the control of the controller 50 and irradiate the pattern light.

다음으로, 제1카메라부(20)는 패턴광이 투영된 운전자(1)의 안면을 촬영하여 제1영상 데이터를 생성할 수 있다. 제1카메라부(20)는 제1파장 대역을 통과시키는 밴드 패스 필터를 포함하여 구성될 수 있다. 제1카메라부의 렌즈(21)는 패턴 발생부의 광원(11)이 지향하는 방향과 동일한 방향을 지향하면서 운전자(1)의 안면을 촬영하여 제1영상 데이터를 생성한다. 이 때 제1카메라부(20)는 제1파장 대역 이외의 빛은 차단함으로써 운전자(1) 얼굴에 투영된 패턴광에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다. 즉, 제1카메라부(20)가 생성하는 제1영상 데이터는 운전자의 안면에 투영된 패턴광 이미지 또는 영상을 의미할 수 있다. 패턴 발생부(10)에서 조사된 2차원 패턴광은 운전자 안면 윤곽에 따라 변형됨으로써 3차원 형상을 가지게 된다.Next, the first camera unit 20 can photograph the face of the driver 1 on which the pattern light is projected to generate the first image data. The first camera unit 20 may include a band-pass filter for passing the first wavelength band. The lens 21 of the first camera unit photographs the face of the driver 1 while generating a first image data while directing the same direction as the direction of the light source 11 of the pattern generating unit. At this time, the first camera unit 20 can generate image data for the pattern light projected on the face of the driver 1 by blocking light other than the first wavelength band. That is, the first image data generated by the first camera unit 20 may mean a pattern light image or an image projected on the face of the driver. Dimensional pattern light irradiated by the pattern generating section 10 is deformed along the contour of the driver's face to have a three-dimensional shape.

제1카메라부(20)는 제어부(50)의 제어에 따라 동작할 수 있으며, 제어부(50)는 운전자(1)의 착석 여부, 차량의 주행 여부, 운전석 설정 정보 등을 이용하여 제1카메라부(20)의 동작 여부를 결정할 수 있다. 제1카메라부(20)는 틸팅 장치를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 제어부(50)의 제어에 따라 운전자의 안면을 트래킹하며 촬영할 수 있다.The first camera unit 20 may operate under the control of the controller 50. The controller 50 may control the operation of the first camera unit 20 based on whether the driver 1 is seated, It is possible to determine whether the operation unit 20 operates. The first camera unit 20 may further include a tilting device. The first camera unit 20 may track and photograph the face of the driver under the control of the controller 50.

다음으로, 조명부(30)는 운전자(1)의 눈동자 영역에 제1파장 대역과 상이한 제2파장 대역의 빛을 조사할 수 있다. 조명부(30)는 차량 내에 설치되어 운전자(1)의 안면에 제2파장 대역의 빛을 조사할 수 있다. 조명부(30)는 레이저 다이오드, LED 등이 모듈 형태의 광원으로 소형화 되어 차량 계기판 또는 센터페시아에 장착될 수 있다. Next, the illumination unit 30 can irradiate the pupil region of the driver 1 with the light of the second wavelength band different from the first wavelength band. The lighting unit 30 can be installed in the vehicle and can irradiate the light of the second wavelength band to the face of the driver 1. [ The lighting unit 30 can be miniaturized as a module type light source such as a laser diode, an LED, or the like, and can be mounted on a vehicle instrument panel or a center fascia.

제2파장 대역의 빛은 가시광선을 포함할 수 있으며, 조명부(30)는 눈의 피로를 최소화하는 파장 대역의 빛을 운전자(1)의 눈동자 영역으로 조사할 수 있다. 또한, 조명부(30)는 주변 조도에 따라 상이한 밝기의 빛을 조사할 수 있으며 자연광에 의하여 제2영상 데이터에서 눈동자 영역이 용이하게 검출 가능한 경우에는 동작하지 않을 수도 있다.The light in the second wavelength band may include visible light, and the illumination unit 30 may irradiate the light of the wavelength band that minimizes eye fatigue to the pupil area of the driver 1. [ In addition, the illumination unit 30 may emit light of different brightness depending on the ambient illuminance, and may not operate when the pupil area can be easily detected in the second image data due to natural light.

조명부(30)는 차량 제어 시스템으로부터 수신한 운전석 설정 정보에 따라 운전석의 높이를 판단하여 운전자(1)의 눈동자 영역으로 예측되는 방향으로 빛을 조사할 수 있다. 조명부(30)는 틸팅 장치를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 제어부(50)의 제어에 따라 운전자(1)의 눈동자 영역을 트래킹하며 빛을 조사할 수 있다.The illuminating unit 30 can determine the height of the driver's seat based on the driver's seat setting information received from the vehicle control system and irradiate light in a direction predicted by the pupil region of the driver 1. [ The illumination unit 30 may further include a tilting device and may track the pupil area of the driver 1 under the control of the control unit 50 and irradiate light.

조명부(30)는 제어부(50)의 제어에 따라 동작할 수 있으며, 제어부(50)는 운전자(1)의 착석 여부, 차량의 주행 여부, 운전석 설정 정보 등을 이용하여 조명부(30)의 동작 여부를 결정할 수 있다.The lighting unit 30 can operate according to the control of the control unit 50. The control unit 50 determines whether the lighting unit 30 is operated or not based on whether the driver 1 is seated, Can be determined.

다음으로, 제2카메라부(40)는 운전자(1)의 눈동자 영역을 촬영하여 제2영상 데이터를 생성할 수 있다. 제2카메라부(40)는 제2파장 대역의 빛을 통과시키는 밴드 패스 필터를 포함하여 구성될 수 있다. 제2카메라부의 렌즈(41)는 조명부의 광원(31)이 지향하는 방향과 동일한 방향을 지향하면서 운전자의 눈동자 영역을 촬영하여 제2영상 데이터를 생성한다. 이 때 제2카메라부(40)는 제2파장 대역 이외의 빛은 차단함으로써 패턴 발생부(10)에서 조사한 패턴광의 영향을 받지 않고 운전자(1)의 눈동자 영역을 선명하게 촬영할 수 있다. Next, the second camera unit 40 can photograph the pupil area of the driver 1 and generate second image data. The second camera unit 40 may include a band-pass filter for passing light of a second wavelength band. The lens 41 of the second camera unit photographs the pupil area of the driver while generating the second image data while directing the same direction as the direction of the light source 31 of the illumination unit. At this time, the second camera unit 40 can cut out light other than the second wavelength band, so that the pupil area of the driver 1 can be clearly photographed without being influenced by the pattern light irradiated by the pattern generating unit 10. [

제2카메라부(40)는 제어부(50)의 제어에 따라 동작할 수 있으며, 제어부(50)는 운전자(1)의 착석 여부, 차량의 주행 여부, 운전석 설정 정보 등을 이용하여 제2카메라부(40)의 동작 여부를 결정할 수 있다. 제2카메라부(40)는 틸팅 장치를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 제어부(50)의 제어에 따라 운전자(1)의 눈동자 영역을 트래킹하며 촬영할 수 있다.The second camera unit 40 may operate under the control of the control unit 50. The control unit 50 may control the operation of the second camera unit 40 based on whether the driver 1 is seated, (40). The second camera unit 40 may further include a tilting device. The second camera unit 40 may track the pupil area of the driver 1 under the control of the controller 50.

제어부(50)는 제1영상 데이터를 이용하여 운전자(1)의 안면 방향을 검출하고, 제2영상 데이터를 이용하여 운전자(1)의 눈동자 방향을 검출하며, 운전자(1)의 안면 방향 및 눈동자 방향을 조합하여 운전자(1)의 시선 방향을 산출할 수 있다.The control unit 50 detects the face direction of the driver 1 using the first image data and detects the eye direction of the driver 1 using the second image data and detects the face direction of the driver 1 and the eye direction of the driver 1, Direction of the driver 1 can be calculated by combining the directions.

도3 내지 도4는 본 발명의 실시예에 따른 운전자 시선 방향 검출 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.3 to 4 are conceptual diagrams for explaining the operation of the driver's gaze direction detecting apparatus according to the embodiment of the present invention.

도3을 참고하면, 제어부는 제1영상 데이터(12)에서 제1파장 대역의 패턴을 감지하고, 패턴의 변형 정도를 분석하여 운전자(1)의 안면 방향을 검출할 수 있다. 2차원 평면 형태의 격자 구조를 가지는 패턴광은 운전자(1)의 안면에 투영되면 운전자의 안면 구조, 눈, 코, 입 등에 의하여 변형 또는 왜곡된 3차원 형태를 가지게 된다. 제어부는 패턴광을 구성하는 격자선의 변형 또는 왜곡 정도를 분석함으로써 운전자의 눈, 코, 입의 위치를 파악하게 되고 이를 통하여 운전자(1)의 안면 방향을 검출하게 된다. 패턴광의 변형 또는 왜곡 정도는 운전자(1)의 안면 방향에 따라 상이하게 되므로 제어부는 제1영상 데이터(12)의 변형 또는 왜곡 정도를 분석함으로써 운전자(1)의 안면이 향하고 있는 방향을 검출할 수 있다.Referring to FIG. 3, the controller may detect the pattern of the first wavelength band in the first image data 12, and may detect the face direction of the driver 1 by analyzing the degree of deformation of the pattern. When a pattern light having a two-dimensional planar lattice structure is projected on the face of the driver 1, the pattern light has a deformed or distorted three-dimensional shape due to the face structure of the driver, eyes, nose, mouth, The control unit analyzes the degree of distortion or distortion of the grating lines constituting the pattern light to grasp the position of the driver's eyes, nose, and mouth, thereby detecting the face direction of the driver 1. [ The degree of deformation or distortion of the pattern light differs depending on the direction of the face of the driver 1 so that the controller can detect the direction in which the face of the driver 1 faces by analyzing the degree of distortion or distortion of the first image data 12 have.

도4를 참고하면, 제어부는 제2영상 데이터(22)에서 동공(3)의 위치를 분석하여 운전자(1)의 눈동자 방향을 검출할 수 있다. 제어부는 원의 기하학적 특성을 이용하여 동공(3)의 중심과 반경을 검출할 수 있으며, 예를 들면 제2영상 데이터에서 수리 형태학 연산을 통해 동공의 원형 윤곽 후보점들을 추출한 후, 원형 윤곽 상의 네 점을 이용하여 두 개의 선분을 구하고 이 두 선분의 수직이등분선들 간의 교차점을 원의 중심으로 삼음으로써 동공(3)의 중심과 반경을 검출할 수 있다. 제어부는 동공(3)의 반경과 중심을 검출함으로써 눈동자 영역의 일부가 가려져 있어도 동공(3)의 위치를 검출할 수 있다.Referring to FIG. 4, the control unit can detect the pupil direction of the driver 1 by analyzing the position of the pupil 3 in the second image data 22. The control unit can detect the center and radius of the pupil 3 using the geometric characteristics of the circle. For example, after extracting the circular contour candidate points of the pupil through the mathematical morphological operation in the second image data, The center and radius of the pupil (3) can be detected by obtaining two line segments using the point and taking the intersection point between the vertical bisectors of these line segments as the center of the circle. The control unit can detect the position of the pupil 3 even when a part of the pupil region is covered by detecting the radius and the center of the pupil 3.

또는 제어부는 제2영상 데이터(22)에서 명암 대비를 통하여 동공(3)의 위치를 분석할 수 있다. 즉, 제어부는 홍채 영역과 동공 영역을 구분하여 대비 명암이 높게 나타나는 영역을 동공(3)의 위치로 분석하여 운전자의 눈동자 방향을 검출할 수 있다.Alternatively, the controller may analyze the position of the pupil 3 through the contrast in the second image data 22. That is, the control unit can detect the direction of the driver's eye by analyzing the iris region and the pupil region and analyzing the region where contrast contrast is high to the position of the pupil (3).

도5를 참고하면, 제어부는 안면방향과 눈동자 방향을 조합하여 운전자의 시선 방향을 산출한다. 운전자의 코를 기준으로 양분하는 기준선을 중심으로 하여 오른쪽 방향을 양의 방향으로, 왼쪽 방향을 음의 방향으로 정의했을 때 운전자의 시선 방향은 안면방향의 각도와 눈동자 방향의 각도의 합산값이 된다.Referring to FIG. 5, the controller calculates the gaze direction of the driver by combining the face direction and the pupil direction. When the right direction is defined as the positive direction and the left direction is defined as the negative direction centering on the reference line bisecting the nose of the driver, the driver's gaze direction is the sum of the angle in the facial direction and the angle in the pupil direction .

제어부는 하기 수학식 1에 따라 운전자의 시선 방향을 검출할 수 있다.The control unit can detect the driver's gaze direction according to the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

즉, 운전자의 시선 방향은 운전자의 안면이 지향하고 있는 방향에서 눈동자의 움직임을 고려한 것으로 운전자가 보고 있는 방향을 정확하게 검출하기 위한 것이다. 예를 들어 운전자의 안면은 정면을 향하고 있지만 눈동자는 오른쪽을 바라보고 있거나, 운전자의 안면은 오른쪽을 향하고 눈동자는 왼쪽을 향하는 경우 등에 있어서, 운전자의 안면 방향 또는 눈동자 방향의 검출만으로는 정확한 운전자의 시선을 검출할 수 없다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 운전자의 안면 방향과 눈동자의 방향을 조합함으로써 정확한 운전자의 시선 방향을 검출할 수 있다.That is, the driver's gaze direction is designed to accurately detect the direction the driver is looking at, considering the movement of the pupil in the direction in which the driver's face is oriented. For example, if the driver's face is facing the front, the eyes are looking to the right, the driver's face is facing to the right, and the pupil is facing to the left, the detection of the driver's face direction or pupil direction alone Can not be detected. Therefore, in the embodiment of the present invention, the direction of the driver's eyes can be accurately detected by combining the face direction of the driver and the direction of the pupil.

다시 도1을 참조하면, 경고부(60)는 시선 방향이 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 경고 신호를 출력할 수 있다. 전방 주시 범위는 주행 시 전방 시야 확보가 가능한 임계 범위를 의미할 수 있으며 경고부(60)는 제어부(50)의 제어에 따라 운전자의 시선 방향이 전방 주시 범위를 벗어난 경우에는 시각적 또는 청각적 경고 신호를 외부로 출력할 수 있다.Referring again to FIG. 1, the warning unit 60 may output a warning signal when the visual direction is out of the preset forward viewing range. The forward viewing range may mean a critical range in which a front view can be ensured at the time of traveling and the warning unit 60 may display a visual or audible warning signal when the driver's sight direction is out of the forward viewing range under the control of the controller 50. [ Can be output to the outside.

또는 경고부(60)는 시선 방향이 임계 시간을 초과하여 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 경고 신호를 출력할 수 있다. 제어부(50)는 경고부(50)를 제어하여 운전자의 시선 방향이 전방 주시 범위를 벗어나 있는 시간이 길어지는 경우에 시각적 또는 청각적 경고 신호를 외부로 출력할 수 있다. 이 때 임계 시간은 주행 상태에 따라 달라질 수 있으며 예를 들면 주행속도에 따라 상이하게 설정될 수 있다.Or the warning unit 60 may output a warning signal when the visual direction exceeds the predetermined forward viewing range exceeding the threshold time. The controller 50 controls the warning unit 50 to output a visual or auditory warning signal to the outside when the driver's visual direction is out of the forward viewing range. In this case, the critical time may vary depending on the running state, and may be set differently depending on, for example, the running speed.

또는 제어부는 시선 방향이 임계 시간을 초과하여 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 차량 제동신호를 출력할 수 있다. 차량 제동신호는 차량 제어 시스템을 통하여 차량 제동 장치를 동작시키게 된다. 이 때 제어부는 경고 신호를 출력하기 위한 임계 시간과 차량 제동신호를 출력하기 위한 임계시간을 상이하게 설정할 수 있다.Alternatively, the control unit may output the vehicle braking signal when the visual direction exceeds the predetermined forward viewing range exceeding the threshold time. The vehicle braking signal causes the vehicle braking device to operate through the vehicle control system. At this time, the control unit may set the threshold time for outputting the warning signal and the threshold time for outputting the vehicle braking signal differently.

또는 제어부는 차량 전방으로부터 기 설정된 거리 이내에 물체가 감지된 경우에 있어서, 시선 방향이 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 차량 제동신호를 출력할 수 있다. 제어부는 차량 제어 시스템으로부터 물체 감지 정보를 수신할 수 있다.Or the control unit may output a vehicle braking signal when an object is detected within a predetermined distance from the front of the vehicle and the visual direction is out of the predetermined forward viewing range. The control unit may receive object detection information from the vehicle control system.

도6내지 도7은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 시선 방향 검출 장치의 동작 순서도이다.6 to 7 are operational flowcharts of a driver's gaze direction detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도6을 참고하면, 제어부는 시선 방향이 전방 주시 범위 내에 있는지를 지속적으로 판단한다(S601).Referring to FIG. 6, the control unit continuously determines whether the viewing direction is within the forward viewing range (S601).

제어부는 시선 방향이 전방 주시 범위를 벗어나 있는 경우 1차 경고신호를 출력한다. 1차 경고 신호는 예를 들면 청각적 신호일 수 있다(S602).The control unit outputs a primary warning signal when the visual direction is out of the forward viewing range. The primary warning signal may be, for example, an audible signal (S602).

다음으로, 제어부는 시선 방향이 제1임계 시간 동안 전방 주시 범위를 벗어나 있는 경우 2차 경고신호를 출력한다. 2차 경고 신호는 1차 경고 신호보다 크기가 강한 청각적 신호 일 수 있으며, 시각적 신호가 함께 출력될 수 있다(S603~604).Next, the control unit outputs a secondary warning signal when the visual direction is out of the forward viewing range for the first threshold time. The secondary warning signal may be an auditory signal whose magnitude is larger than the primary warning signal, and a visual signal may be output together (S603 to 604).

다음으로, 제어부는 시선 방향이 제2임계 시간 동안 전방 주시 범위를 벗어나 있는 경우 차량 제동 신호를 출력한다. 제2임계 시간은 제1임계 시간보다 길게 설정되어 있으며, 차량 주행 정보에 따라 자동으로 변경 설정될 수 있다(S605~606).Next, the control unit outputs a vehicle braking signal when the visual direction is out of the forward viewing range for the second threshold time. The second threshold time is set longer than the first threshold time, and can be automatically changed according to the vehicle running information (S605 to 606).

즉, 차량 주행 중에 운전자의 시선 방향이 전방 주시 범위를 벗어난 시간대에 따라 1차 경고 신호, 2차 경고 신호를 순차적으로 출력하며 사고 위험이 있다고 판단되는 시간에 이르는 경우에는 자동으로 차량 제동 신호를 출력하여 차량을 멈추도록 할 수 있다.That is, when the driver's line of sight is out of the forward-looking range during driving, the first warning signal and the second warning signal are sequentially outputted. When the time for judging that there is an accident risk is reached, the vehicle braking signal is automatically outputted So that the vehicle can be stopped.

도7을 참고하면, 제어부는 시선 방향이 전방 주시 범위를 벗어나 있는 경우 경고신호를 출력한다. 경고 신호는 예를 들면 청각적 신호일 수 있다(S701~702).Referring to FIG. 7, the control unit outputs a warning signal when the visual direction is out of the forward viewing range. The warning signal may be, for example, an audible signal (S701 to S702).

다음으로, 제어부는 차량 전방으로부터 기 설정된 거리 이내에 물체가 감지된 상태에서, 시선 방향이 지속적으로 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어나 있다면 차량 제동신호를 출력할 수 있다(S703~704). Next, in a state where an object is detected within a predetermined distance from the front of the vehicle, the control unit may output the vehicle braking signal if the visual direction is continuously out of the predetermined forward viewing range (S703 to 704).

즉, 차량 주행 중에 운전자의 시선 방향이 전방 주시 범위를 벗어난 경우 1차적으로 경고 신호를 출력하며, 이 상태에서 전방에 물체가 감지된 경우에는 자동으로 차량 제동 신호를 출력하여 차량을 멈추도록 할 수 있다.That is, the warning signal is firstly output when the driver's sight direction deviates from the forward viewing range during driving of the vehicle, and when an object is detected in front of this state, the vehicle can be stopped by automatically outputting the vehicle braking signal have.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.As used in this embodiment, the term " portion " refers to a hardware component such as software or an FPGA (field-programmable gate array) or ASIC, and 'part' performs certain roles. However, 'part' is not meant to be limited to software or hardware. &Quot; to " may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors. Thus, by way of example, 'parts' may refer to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and components may be further combined with a smaller number of components and components or further components and components. In addition, the components and components may be implemented to play back one or more CPUs in a device or a secure multimedia card.

10: 패턴 발생부
20: 제1카메라부
30: 조명부
40: 제2카메라부
50: 제어부
60: 경고부
10: pattern generator
20: First camera section
30:
40:
50:
60: Warning section

Claims (14)

차량 내에 설치되어 운전자의 안면에 제1파장 대역의 패턴광을 조사하는 패턴 발생부;
상기 패턴광이 투영된 운전자의 안면을 촬영하여 제1영상 데이터를 생성하는 제1카메라부;
상기 운전자의 눈동자 영역을 촬영하여 제2영상 데이터를 생성하는 제2카메라부; 및
상기 제1영상 데이터를 이용하여 운전자의 안면 방향을 검출하고, 상기 제2영상 데이터를 이용하여 운전자의 눈동자 방향을 검출하며, 상기 운전자의 안면 방향 및 눈동자 방향을 조합하여 운전자의 시선 방향을 산출하는 제어부를 포함하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
A pattern generating unit installed in the vehicle and irradiating a pattern light of a first wavelength band to a face of a driver;
A first camera unit for photographing a face of the driver on which the pattern light is projected to generate first image data;
A second camera unit for photographing a pupil area of the driver and generating second image data; And
A face direction of the driver is detected using the first image data, a direction of a pupil of the driver is detected using the second image data, and a direction of a driver's gaze is calculated by combining the face direction and the pupil direction of the driver A driver's visual line direction detecting device comprising a control unit.
제1항에 있어서,
상기 제1카메라부는 상기 제1파장 대역을 통과시키는 밴드 패스 필터를 더 포함하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first camera unit further comprises a band-pass filter for passing the first wavelength band.
제1항에 있어서,
상기 운전자의 눈동자 영역에 상기 제1파장 대역과 상이한 제2파장 대역의 빛을 조사하는 조명부를 더 포함하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
And a lighting unit for irradiating light of a second wavelength band different from the first wavelength band to the pupil region of the driver.
제3항에 있어서,
상기 제2카메라부는 상기 제2파장 대역을 통과시키는 밴드 패스 필터를 더 포함하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method of claim 3,
Wherein the second camera unit further comprises a band-pass filter for passing the second wavelength band.
제1항에 있어서,
상기 제1파장 대역은 적외선 영역인 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first wavelength band is an infrared region.
제1항에 있어서,
상기 패턴 발생부는 가로줄, 세로줄 또는 격자 모양의 패턴광을 조사하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the pattern generating unit irradiates pattern light of a horizontal line, a vertical line, or a lattice pattern.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1영상 데이터에서 제1파장 대역의 패턴을 감지하고, 상기 패턴의 변형 정도를 분석하여 상기 운전자의 안면 방향을 검출하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the controller detects a pattern of a first wavelength band in the first image data and detects a face direction of the driver by analyzing a degree of deformation of the pattern.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제2영상 데이터에서 동공의 위치를 분석하여 상기 운전자의 눈동자 방향을 검출하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit analyzes the pupil position in the second image data to detect the pupil direction of the driver.
제1항에 있어서,
상기 패턴 발생부 및 상기 제1카메라부 중 적어도 하나는 상기 운전자 안면을 트래킹하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the pattern generating unit and the first camera unit tracks the face of the driver.
제3항에 있어서,
상기 조명부 및 상기 제2카메라부 중 적어도 하나는 상기 운전자 눈동자 영역을 트래킹하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method of claim 3,
And at least one of the illumination unit and the second camera unit tracks the driver's eyeball region.
제1항에 있어서,
상기 제어부의 제어에 따라 상기 시선 방향이 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 경고 신호를 출력하는 경고부를 더 포함하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a warning unit for outputting a warning signal when the viewing direction is out of a predetermined forward viewing range under the control of the control unit.
제1항에 있어서,
상기 제어부의 제어에 따라 상기 상기 시선 방향이 임계 시간을 초과하여 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 경고 신호를 출력하는 경고부를 더 포함하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
And a warning unit for outputting a warning signal when the gaze direction exceeds a predetermined forward viewing range exceeding a threshold time under the control of the control unit.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 상기 시선 방향이 임계 시간을 초과하여 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 차량 제동신호를 출력하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the controller outputs a vehicle braking signal when the viewing direction exceeds the predetermined forward viewing range exceeding the threshold time.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 차량 전방으로부터 기 설정된 거리 이내에 물체가 감지된 경우에 있어서, 상기 시선 방향이 기 설정된 전방 주시 범위를 벗어난 경우 차량 제동신호를 출력하는 운전자 시선 방향 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit outputs a vehicle braking signal when an object is detected within a predetermined distance from the front of the vehicle and the visual direction is out of a predetermined forward viewing range.
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