KR20200110033A - 영상 디스플레이 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 디스플레이 시스템을 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 운전자의 시야와 구조적 안정성을 동시에 확보할 수 있는 영상 디스플레이 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 입체 스캐닝 수단을 통해 차량의 전방 양측의 외부상황을 촬영하여 공간정보를 갖는 주변영상을 획득하고, 운전자의 양안을 트래킹하여 현재 양안위치에 대응하는 입체영상을 생성하여 A 필러에 구비된 입체 디스플레이를 통해 표시함으로써, 기존 A 필러의 강성을 그대로 유지하면서 운전자의 시야를 보다 확대할 수 있는 효과가 있다.

Description

영상 디스플레이 시스템 및 방법{IMAGE DISPLAY SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 영상 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 특히 탑승자의 시야와 구조적 안정성을 동시에 확보할 수 있는 영상 디스플레이 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 천장을 지지하는 기둥으로서 문과 천장의 중간에 위치하여 차에 강도를 더해주는 필러(pillar)가 존재한다. 이러한 차량 필러에는 프런트 윈도우와 사이드 윈도우의 중간에 구비되는 A 필러(A pillar), 앞뒤 도어의 중간에 구비되는 B 필러(B pillar)와, 리어 도어와 리어 윈도우 사이에 구비되는 리어 필러(C pillar)가 있다.
이중 A 필러는 일반적으로 불투명한 재질로 형성되고, 자동차의 윈도우 사이에 됨에 따라 운전석에 착석한 운전자의 시야를 가리게 되어 전방에 사각을 생성하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 A 필러의 두께를 최대한 얇게 제작하거나, 투명한 재질의 필러를 제작하는 방식 등이 제안되었지만, 이러한 방식에 의하면 필러의 강도가 약해짐에 따라 안정성이 낮아지고 시야가 가려지는 한계가 있었다.
이러한 한계를 극복하기 위해, 공개특허공보 제10-2017-0126149호는 차량의 외측으로 운전자의 사각 영역을 포함하는 영역의 영상을 취득하고, A 필러 내측에 필러 디스플레이를 구비하여 외부 영상을 디스플레이가 표시하도록 하는 구성을 개시하고 있다.
그러나, 전술한 선행기술문헌의 경우, 통상의 CCD 이미지 센서를 이용한 카메라가 촬영한 영상을 A 필러의 내측에 부착되는 플렉서블 디스플레이를 통해 별도의 영상처리 절차없이 그대로 표시해주는 방식임에 따라 휘어진 상태에서 평면 영상을 표시하게 되어 촬영된 외부 상황을 자연스럽게 표시할 수 없게 되는 단점이 있다.
공개특허공보 제10-2017-0126149호(공개일자: 2017.11.17.)
본 발명은 전술한 한계를 극복하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 차량의 전방 양측의 시야를 가리는 A 필러에 대응하는 방향의 외부상황을 입체 스캐닝 수단을 이용하여 입체영상으로 획득하고, 운전자의 시야를 추적하는 아이트래킹 기법을 통해 현재 운전자의 양안 위치에 따라 실시간으로 영상을 변환하여 외부상황을 입체영상으로 제공하는 데 과제가 있다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템은, 차량의 A 필러 외측에 설치되고, 상기 A 필러에 의해 차폐되는 사각지대를 촬영하여 입체정보 및 패턴을 포함하는 주변영상을 생성하는 입체 스캐닝 장치, 차량의 운전석 방향을 촬영하여 운전자의 시선을 실시간으로 추적하는 아이트래킹 장치, 추적된 운전자의 시선에 대응하여 상기 주변영상에서 사각지대에 해당하는 영역에 대한 차폐영상을 생성하는 영상처리 장치 및 상기 영상처리 장치로부터 상기 차폐영상을 전송받아 표시하는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
상기 입체 스캐닝 장치는, TOF(Time-Of-Flight) 방식 카메라, SL(Structured Light) 방식 센서 및 Stereo Vision 방식 카메라 중, 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 아이트래킹 장치는, 차량의 전방유리, 룸미러 및 대시보드 중, 어느 하나에 설치되는 적어도 하나의 CCD 이미지센서를 포함할 수 있다.
상기 주변영상은 상기 A 필러의 전방 외부상황을 일정범위 이상 포함하고, 상기 영상처리 장치는, 상기 주변영상에서 운전자 및 동승자를 포함하는 탑승자의 시선에 따른 사각지대에 대응하는 영역을 표시영역으로 설정하여 상기 차폐영상을 생성할 수 있다.
상기 영상처리 장치는, 상기 아이트래킹 장치에 의해 촬영된 운전자영상을 입력받아 운전자의 시선에 따른 좌표정보를 출력하는 양안추적 모듈, 상기 입체 스캐닝 장치로부터 상기 주변영상을 입력받아 각 프레임 별 상기 좌표정보에 대응하는 영역을 추출하는 영상제어 모듈 및 상기 영상제어 모듈에 의해 설정된 영역에 대한 영상을 상기 차폐영상으로서 상기 디스플레이 장치에 제공하는 영상생성 모듈을 포함할 수 있다.
상기 양안추적 모듈은, 운전자영상에 대하여 이진화 처리를 통해 운전자 얼굴 및 양안에 대한 폐곡선을 도출하는 전처리부, 상기 폐곡선이 이루는 얼굴영역상에서 양안부분을 검출하는 눈 검출부 및 검출된 양안부분에 따른 좌표정보를 산출하는 좌표 산출부를 포함할 수 있다.
상기 영상제어 모듈은, 상기 입체 스캐닝 장치에 의해 촬영된 상기 주변영상을 입력받아 일정 프레임 단위로 임시 저장하는 주변영상 입력부, 상기 주변영상의 대표 프레임의 전체영역에 대하여 상기 좌표정보를 매핑하여 포커스를 설정하는 포커스 설정부 및 상기 포커스를 기준으로 하여 상기 A 필러에 의한 사각지대에 대응하는 영역을 추출하는 영역 추출부를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치는, 상기 A 필러의 형상에 대응하고, 좌안 및 우안에 서로 다른 영상을 표시하여 입체 영상을 구현할 수 있다.
상기 좌표정보는 운전자의 양안 서로간의 거리 및, 상기 디스플레이 장치와 운전자간 거리를 포함하고, 상기 영상생성 모듈은, 양안 서로간의 거리 및, 상기 디스플레이 장치와 운전자간 거리에 대응하여 상기 좌안 및 우안 영상을 전환할 수 있다.
또한, 전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 양태의 실시예에 따른 영상 디스플레이 방법은, 차량에 설치되어 A 필러에 의해 차폐되는 사각지대에 대한 차폐영상을 제공하는 영상 디스플레이 시스템에 의한 영상 디스플레이 방법에 있어서, 상기 A 필러의 외측에서 상기 사각지대를 촬영하여 주변영상을 생성하는 단계, 상기 차량의 운전석 방향을 촬영하여 운전자의 시선을 실시간으로 추적하는 단계, 추적된 운전자의 시선에 대응하여 상기 주변영상에서 사각지대에 해당하는 영역에 대한 차폐영상을 생성하는 단계 및 생성된 차폐영상을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 차량의 운전석 방향을 촬영하여 운전자의 시선을 실시간으로 추적하는 단계는, 운전자영상에 대하여 이진화 처리를 통해 운전자 얼굴 및 양안에 대한 폐곡선을 도출하는 단계, 상기 폐곡선이 이루는 얼굴영역상에서 양안부분을 검출하는 단계, 검출된 양안부분에 따른 좌표정보를 산출하는 단계, 상기 주변영상을 입력받아 일정 프레임 단위로 임시 저장하는 단계, 상기 주변영상의 대표 프레임의 전체영역에 대하여 상기 좌표정보를 매핑하여 포커스를 설정하는 단계 및 상기 포커스를 기준으로 하여 상기 A 필러에 의한 사각지대에 대응하는 영역을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 폐곡선이 이루는 얼굴영역상에서 양안부분을 검출하는 단계는, 탑승자영상에 대하여 이진화 처리를 통해 탑승자 얼굴 및 양안에 대한 폐곡선을 도출하는 단계, 상기 폐곡선이 이루는 얼굴영역상에서 양안부분을 검출하는 단계 및 검출된 양안부분에 따른 좌표정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 입체 스캐닝 수단을 통해 차량의 전방 양측의 외부상황을 촬영하여 공간정보를 갖는 주변영상을 획득하고, 운전자의 양안을 트래킹하여 현재 양안위치에 대응하는 입체영상을 생성하여 A 필러에 구비된 입체 디스플레이를 통해 표시함으로써, 기존 A 필러의 강성을 그대로 유지하면서 운전자의 시야를 보다 확대할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템이 차량에 설치되는 양태를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템의 영상처리 장치의 구조를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템의 차폐영상을 추출하는 방식을 모식도로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 방법을 나타낸 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "구비" 또는 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "실시예"라는 용어는 예시, 사례 또는 도해의 역할을 하는 것을 의미하나, 발명의 대상은 그러한 예에 의해 제한되지 않는다. 그리고, "포함하는", "구비하는" 및 "갖는" 등의 다른 유사한 용어가 사용되고 있으나, 청구범위에서 사용되는 경우 임의의 추가적인 또는 다른 구성요소를 배제하지 않는 개방적인 전환어(Transition Word)로서 "포함하는(Comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적으로 사용된다.
또한, 본 명세서의 전반에 걸쳐 기재된 "...부(Unit)", "...단말(Terminal)", "...서버(Server)" 및 "...시스템(System)" 등의 용어는 하나 또는 둘 이상의 기능이 조합된 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어, 소프트웨어 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 기법은 하드웨어 또는 소프트웨어와 함께 구현될 수 있거나, 적합한 경우에 이들 모두의 조합과 함께 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "부", "단말", "서버" 및 "시스템" 등의 용어는 마찬가지로 컴퓨터 관련 엔티티(Entity), 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 시의 소프트웨어와 등가로 취급할 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용자 단말 및 서버에서 실행되는 프로그램은 "부" 단위로 구성될 수 있고, 읽기, 쓰기 및 지우기가 가능한 형태로 하나의 물리적 메모리에 기록되거나, 둘 이상의 메모리 또는 기록매체 사이에 분산되어 기록될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템 및 방법을 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템이 차량에 설치되는 양태를 예시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템(100)은 차량내측에 설치되고, 상기 A 필러에 의해 차폐되는 사각지대를 촬영하여 주변영상을 생성하는 입체 스캐닝 장치(200), 차량(10)의 운전석 방향을 촬영하여 운전자의 시선을 실시간으로 추적하는 아이트래킹 장치(300), 추적된 운전자의 시선에 대응하여 상기 주변영상에서 사각지대에 해당하는 영역에 대한 차폐영상을 생성하는 영상처리 장치(400) 및 영상처리 장치(400)로부터 차폐영상을 전송받아 표시하는 디스플레이 장치(500)를 포함할 수 있다.
입체 스캐닝 장치(200)는 적어도 하나 이상의 촬영수단을 포함하고, 차량 운행시 주변상황을 실시간으로 촬영할 수 있다. 이러한 입체 스캐닝 장치(200)는 운전자의 시선 방향 및 양안 위치 등의 변화에 따라 발생하는 A 필러(15)에 의한 사각지대를 고려하여, 운전자의 사각지대에 배치될 수 있고, 운전자가 A 필러(15)를 기준으로 외측을 바라보는 방향을 향하도록 설치될 수 있다.
바람직하게는, 입체 스캐닝 장치(200)는 차량의 안전과 차체 구조를 고려하여 차량(10)의 앞 범퍼의 좌측 모서리 부분 또는 좌측 타이어에 인접하여 차량 좌측 부분에 설치될 수 있다. 즉, 본 발명의 입체 스캐닝 장치(200)는 하나 이상이 운전석을 기준으로 운전자가 바라보는 시점에 대응하는 주변상황을 촬영하는 데 유리한 위치에 하나 이상이 설치될 수 있다.
입체 스캐닝 장치(200)는 주행 중 차량의 주변상황을 촬영하여 영상 처리 장치(400)에 제공하게 된다. 여기서, 입체 스캐닝 장치는 어안렌즈 등을 이용하여 운전자의 시야보다 적어도 넓은 영역에 대한 주변영상을 획득할 수 있고, 그 주변영상을 영상처리 장치(400)에 제공할 수 있다.
또한, 입체 스캐닝 장치로 공지의 라이다(radar)가 이용되는 경우, 탑재된 센서를 회전시켜 광각의 주변영상을 획득할 수 있다.
이러한 입체 스캐닝 장치(200)로는 TOF(Time-Of-Flight) 방식 카메라, SL(Structured Light) 방식 센서 및 Stereo Vision 방식 카메라 중, 어느 하나가 이용될 수 있다. 여기서, TOF 방식 카메라로는 공지된 Lidar가 이용될 수 있다. 이에 따라, 입체 스캐닝 장치(200)는 평면영상 뿐만 아니라 공간정보를 갖는 입체 영상도 획득할 수 있다.
아이트래킹 장치(300)는 차량(10)의 전방 유리(11), 또는 룸미러 등에 부착될 수 있고, 촬영방향이 운전석을 향하도록 설치되어 있으며, 공지의 영상추적 기법이 적용되어 운전자의 눈 위치, 시선, 시각방향 및 머리 방향 등을 감지할 수 있다. 만약, 영상 디스플레이 장치(500)가 양측 A 필러(15) 모두에 설치되는 경우에는 운전석뿐만 아니라 조수석의 탑승자도 촬영할 수 있도록 복수개가 설치될 수 있다.이러한 아이트래킹 장치(300)는, 차량(10)의 주행 중 운전자의 시선을 감지하여 영상처리 장치(400)에 제공함으로써, 영상처리 장치(400)가 현재 운전자의 시선에 따른 사각지대에 대응하는 영역을 검출할 수 있도록 한다.
상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 아이트래킹 장치(300)는 운전자가 머리를 운전석의 목 받침대에 붙인 상태이거나 전방 유리방향으로 내민 상태인지, 시선이 전방 유리를 바라보는 상태이거나 A 필러(15) 방향을 바라보고 있는 상태인지 감지할 수 있다.
일례로서, 운전자가 머리를 운전석의 목 받침대에 붙인 상태에서 A 필러(15)를 바라보는 경우의 시선과, 고개를 앞으로 내민 상태에서 A 필러(15) 방향을 바라보는 경우의 시선은 서로 다름에 따라 아이트래킹 장치(300)는 실시간으로 운전자의 시선을 추적하여 영상처리 장치(400)에 알려줄 수 있다.
이는, A 필러(15)에 의한 사각지대에 대응하는 주변상황은 운전자의 눈의 위치에 따라 달라지게 됨에 따라, 차폐영상이 고정된 영상인 경우 창 밖으로 보이는 주변상황과 이질감이 발생하는 문제를 개선하기 위한 기능이다. 이러한 문제를 개선하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템(100)은 아이트래킹 장치(300)를 통해 운전자의 시선을 감지하고, 현재 시선에 대응하도록 주변영상 내 일정영역을 설정하여 차폐영상을 생성 및 표시함으로써 보다 자연스러운 영상을 운전자가 시청할 수 있도록 한다.
영상처리 장치(400)는 입체 스캐닝 장치(200) 또는 아이트래킹 장치(300)로부터 주변영상과 운전자영상을 수신하고, 이에 기초하여 A 필러(15)에 의해 발생하는 사각지대에 대응하는 차폐영상을 생성하여 디스플레이 장치(500)에 출력할 수 있다.
이러한 영상처리 장치(400)는 소정의 인쇄회로기판 상에 탑재되는 프로그래밍된 MCU, 메모리 소자 등으로 구현될 수 있고, 차량(10)의 대시보드 내 또는 기타 차량 내부에 실장될 수 있으나, 그 위치가 특정 공간으로 한정되는 것은 아니다.
영상처리 장치(400)는 입체 스캐닝 장치(200)로부터 A 필러(15)의 외측에서 외부 상황을 촬영한 주변영상을 제공받고, 아이트래킹 장치(300)로부터 운전자의 시선을 추적한 운전자영상을 제공받을 수 있다. 여기서, 주변영상은 적어도 사용자의 시야에 대응하는 영역보다 넓은 영역을 갖는 영상이며, 영상처리 장치(400)는 운전자영상으로부터 운전자 시선에 따른 좌표정보를 산출하고, 주변영상에 좌표정보를 매칭함으로써 현재 운전자의 시선에 따른 A 필러(15)의 사각지대에 대응하는 영역을 추출하고, 추출된 영역에 대한 영상인 차폐영상을 디스플레이 장치(500)에 출력할 수 있다.
디스플레이 장치(500)는 운전자측 A 필러(15) 및/또는 조수석측 A 필러(15)의 내측으로 부착되어 있고, 그 위치의 주변상황에 대응하는 영상 즉, A 필러(15)에 의한 차폐영상을 표시할 수 있다.
이러한 디스플레이 장치(500)는 공지의 평판표시장치인 액정디스플레이(LCD), 유기전계 발광 디스플레이(OLED) 또는 전기영동 디스플레이(EPD) 등의 평판표시장치로 구현될 수 있고, 플렉서블 디스플레이(flexible display)가 이용될 수 있다.
특히, 플렉서블 디스플레이를 이용하는 경우, 통상적으로 A 필러(15)가 굴곡이 형성됨에 따라 그 형태에 따라 휘어진 상태로 부착될 수 있다.
또한, A 필러(15)는 운전석과 보조석의 양 측단에 한 쌍이 존재하고, 디스플레이 장치(500)는 설계자의 의도에 따라, 운전석뿐만 아니라 보조석의 A 필러(15)에도 대응하도록 추가 설치될 수 있다.
한편, 전술한 디스플레이 장치(500)는 일반적인 2D 디스플레이 장치뿐만 아니라, 운전자의 좌안 및 우안에 대응하여 각각 서로 다른 영상을 표시하는 3D 입체 디스플레이 장치가 이용될 수 있다.
이 경우, 입체 스캐닝 장치(100)는 공간정보를 갖는 주변영상을 획득 및 영상처리 장치(400)에 제공하고, 영상처리 장치(400)는 아이트래킹 장치(300)가 추적한 운전자의 시선에 대응하여 좌안영상 및 우안영상을 화면상에서 화소단위로 쉬프트(shift)하여 실시간으로 변환된 차폐영상을 디스플레이 장치(500)에 제공함으로써 번짐현상이 최소화된 무안경 방식 입체 영상을 구현할 수 있도록 한다.
전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템은 운전석 및/또는 조수석의 탑승자들이 외부 상황에 대하여 사각지대가 최소화된 환경을 제공할 수 있어 사각지대에 의한 사고발생을 방지할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템의 영상처리 장치를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템의 영상처리 장치의 구조를 블록도로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상처리 장치(400)는 아이트래킹 장치에 의해 촬영된 운전자영상(tck)을 입력받아 운전자의 시선에 따른 좌표정보를 출력하는 양안추적 모듈(410), 입체 스캐닝 장치로부터 주변영상(img_i)을 입력받아 각 프레임 별 좌표정보에 대응하는 영역을 추출하는 영상제어 모듈(420) 및 영상제어 모듈(430)에 의해 설정된 영역에 대한 영상을 차폐영상으로서 디스플레이 장치에 제공하는 영상생성 모듈(430)을 포함할 수 있다.
양안추적 모듈(410)은 아이트래킹 장치가 제공하는 운전자영상(tck)에 기초하여 사용자의 시선이 향하는 좌표정보를 산출할 수 있다. 이러한 기능을 구현하기 위해, 양안추적 모듈(410)은 운전자영상에 대하여 이진화 처리를 통해 운전자 얼굴 및 양안에 대한 폐곡선을 도출하는 전처리부(411), 폐곡선이 이루는 얼굴영역상에서 양안부분을 검출하는 눈 검출부(413) 및 검출된 양안부분에 따른 좌표정보를 산출하는 좌표 산출부(415)를 포함할 수 있다.
전처리부(411)는 운전자영상에 대하여 이진화 기법을 적용하여 영상내 각 화소들의 계조를 0 gray 또는 255 gray의 두 이진화된 값으로 변환함으로써 전처리를 수행할 수 있다. 이진화된 영상에서 얼굴 부분 및 양안부분은 각각 폐곡선을 이루게 된다.
전처리부(411)는 이진화 과정을 통해 운전자의 얼굴 및 눈 부분을 제외한 다른 부위를 배제할 수 있다. 이러한 이진화 과정에서는 소정의 임계값이 이용되어 영상 내 임계값 이상의 계조는 흑색 미만의 계조는 백색으로 이진화 될 수 있고, 설계자는 차량(10)내 조도 등을 참조하여 적절한 임계값을 설정해야 한다.
눈 검출부(413)는 전처리된 영상 내 폐곡선을 식별하여 운전자의 얼굴부분을 식별하고, 그 얼굴부분 내에 인접한 두 폐곡선을 식별하여 운전자의 양안을 검출 할 수 있다.
좌표 산출부(415)는 눈 검출부(413)에 의해 식별된 양안에 대한 좌표정보를 산출할 수 있고, 운전자의 시선방향을 포함하는 좌표정보를 영상제어 모듈(430)에 제공하게 된다.
영상제어 모듈(420)은 추정된 운전자의 시선방향에 따라, 현재 사용자의 시선이 향하는 외부상황에 대한 영상을 추출할 수 있다. 이러한 기능을 구현하기 위해, 영상제어 모듈(420)은 입체 스캐닝 장치에 의해 촬영된 주변영상을 입력받아 일정 프레임 단위로 임시 저장하는 주변영상 입력부(432), 주변영상의 대표 프레임의 전체영역에 대하여 좌표정보를 매핑하여 포커스를 설정하는 포커스 설정부(434) 및 포커스를 기준으로 하여 상기 A 필러에 의한 사각지대에 대응하는 영역을 추출하는 영역 추출부(436)를 포함할 수 있다.
주변영상 입력부(432)는 입체 스캐닝 장치로부터 실시간으로 주변영상(img_i)을 입력받아 일정한 프레임 단위로 임시 저장할 수 있고, 실시간으로 입력되는 주변영상(img_i)을 일정한 프레임 단위로 임시 저장하고, 그 프레임에서 대표 프레임, 일례로서 최초 프레임에 대하여 좌표정보를 매핑하여 차폐영상(video)에 대응하는 영역을 추출할 수 있다.
포커스 설정부(434)는 임시 저장된 주변영상(img_i)의 대표 프레임 상에 좌표정보에 따른 시선방향을 매핑함으로써, 운전자의 시선이 주변영상(img_i)에서 어느 영역에 포커스가 맞추어져 있는지 설정할 수 있다.
영역 추출부(436)는 운전자의 포커스에 따라 주변영역에서 A 필러에 의한 사각지대가 어느 영역인지 판단하여 추출할 수 있다. 운전자의 포커스는 A 필러를 향하거나, A 필러의 좌측 또는 우측을 향할 수 있으며, 그에 따라 실제 눈으로 볼 수 있는 부분과 A 필러에 의해 가려져 보이지 않는 부분이 존재하게 된다. 영역 추출부(436)는 설정된 포커스를 기준으로 하여 주변영상에서 A 필러에 의한 사각지대에 대응하는 영역을 추출하게 된다.
영상생성 모듈(430)은 전체 주변영상에서 영상제어 모듈(430)에 의해 추출된 사각지대에 대한 영역에 대응하는 부분에 대한 영상 또는 패턴을 포함하는 차폐영상(video)을 생성하여 디스플레이 장치에 출력할 수 있다.
또한, 영상생성 모듈(430)은 디스플레이 장치가 입체 영상을 구현하는 3D 디스플레이인 경우, 전술한 좌표정보를 참조하여 디스플레이 장치를 기준으로 양안의 위치 및 거리에 따라 좌안 영상과 우안 영상이 각각 운전자의 좌안 및 우안에 입사되도록 좌안 영상과 우안 영상이 표시되는 화소를 좌방향 또는 우방향으로 쉬프트하여 변환된 영상을 디스플레이 장치에 입력함으로써, 주행 중 운전자의 얼굴 및 시선의 이동에 따라 이질감 없는 입체영상을 표시할 수 있도록 한다.
전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 영상처리 장치는 운전자의 시선을 실시간으로 추적하여 좌표정보를 산출하고, 차량의 주행에 따라 실시간으로 변경되는 외부 상황에 대한 주변영상에서 현재 운전자의 시선에 적합한 A 필러의 사각지대의 차폐영상을 플랙서블 디스플레이에 매칭되는 곡면 뷰포트(viewport)로 출력할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 운전자의 시선에 따른 본 발명의 영상 디스플레이 시스템의 차폐영상 구현방식을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템의 차폐영상을 추출하는 방식을 모식도로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 차량의 전방 좌측방향에서는 운전석에 탑승한 운전자(1)에 대하여 외부 상황에 대하여 가시영역(A1) 및 차량 전방 측단에 배치된 A 필러(15)에 의한 사각지대 즉, 비가시영역(B1)이 형성된다. 이에 따라 운전자는 운전 중, 비가시영역(B1)에 대한 외부 상황을 확인할 수 없다.
이러한 문제를 개선하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템은 A 필러(15)의 외측으로 입체 스캐닝 장치(200)와, A 필러(15)의 내측으로 디스플레이 장치(500)를 구비하고, 입체 스캐닝 장치(200)가 촬영한 비가시영역(B1)에 대응하는 차폐영상을 표시함으로써 운전자(1)가 전체 외부 상황(A1+B1)을 확인할 수 있도록 한다.
또한, 영상 디스플레이 시스템에서는 운전자(1)의 얼굴의 위치가 변경되거나, 시선방향이 변경될 경우 가시영역(A1) 및 비가시영역(B1)이 달라짐에 따라, 변경된 방향에 따라 차폐영상을 전환하여 표시할 수 있다.
상세하게는, 입체 스캐닝 장치(200)는 외부 상황에 대하여 적어도 운전자(1)의 가시영역(A1) 보다 적어도 확장된 범위의 제1 영역(A2) 및 제2 영역(B2)을 촬영한 주변영상을 제공하고, 영상처리 장치(미도시)는 추적된 운전자(1)의 얼굴위치 및 시선에 대응하여 전체 주변영상(A2+B2)에서 제2 영역(B2)의 위치를 조정하여 디스플레이 장치(500)에 표시되도록 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(500)는 외부 상황을 2D 평면 영상뿐만 아니라, 양안시차에 따른 3D 입체 영상으로 표시할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 시스템을 이용한 영상 디스플레이 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 방법을 나타낸 도면이다. 이하의 설명에서 각 단계는 소정의 마이크로 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 형태로 구현되고, 읽고 쓰기가 가능한 기록매체에 기록되어 영상 디스플레이 시스템에 탑재될 수 있다.
또한, 이하의 각 단계의 실행주체는 별도의 기재가 없더라도 전술한 본 발명의 디스플레이 시스템 및 이를 구성하는 각 구성부가 된다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 방법은 차량에 설치되어 A 필러에 의해 차폐되는 사각지대에 대한 차폐영상을 제공하는 영상 디스플레이 시스템에 의한 영상 디스플레이 방법에 있어서, A 필러의 외측에서 사각지대를 촬영하여 주변영상을 생성하는 단계(S100), 차량의 운전석 방향을 촬영하여 운전자의 시선을 실시간으로 추적하는 단계(S110), 추적된 운전자의 시선에 대응하여 변환되는 차폐영상을 생성하는 단계(S120) 및 생성된 차폐영상을 표시하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
먼저, A 필러의 외측에서 사각지대를 촬영하여 주변영상을 생성하는 단계(S100)로서, 차량 외부에 설치된 입체 스캐닝 장치가 A 필러에 의해 발생하는 운전자의 사각지대를 촬영하여 외부 상황에 대한 주변영상을 생성하는 단계이다. 이렇게 생성된 주변영상은 영상처리 장치에 입력되게 된다.
다음으로, 차량의 운전석 방향을 촬영하여 운전자의 시선을 실시간으로 추적하는 단계(S110)로서, 차량 내부에 설치된 아이트래킹 장치가 실시간으로 촬영된 운전자에 대한 운전자영상을 생성하여 영상처리 장치에 입력하고, 영상처리 장치는, 전처리 단계, 추적 단계, 저장 단계, 포커스 설정 단계 및 영역 추출 단계를 수행하게 된다.
상세하게는, S110 단계는 아래와 같이 복수의 단계로 세분화 될 수 있다. 운전자영상이 입력되면 영상처리 장치는 전처리 과정으로서 운전자영상에 대하여 이진화 처리를 통해 운전자 얼굴 및 양안에 대한 폐곡선을 도출하고, 폐곡선이 이루는 운전자의 얼굴영역상에서 양안부분을 검출하여 검출된 양안부분에 따른 좌표정보를 산출한다.
또한, 영상처리 장치는 주변영상을 입력받아 일정 프레임 단위로 임시 저장하고, 주변영상의 대표 프레임의 전체영역에 대하여 상기의 산출된 좌표정보를 매핑하여 포커스를 설정한 후, 포커스를 기준으로 하여 A 필러에 의한 사각지대에 대응하는 영역을 추출하게 된다.
전술한 단계에 따라, 영상처리 장치는 운전자의 시선에 대응하는 영상을 획득할 수 있고, 추적된 운전자의 시선에 대응하여 변환되는 차폐영상을 생성하는 단계(S120)에서는 영상처리 장치가 주변영상에서 운전자의 시선 추적결과를 실시간으로 반영하여 사각지대에 대한 영역을 추출하여 디스플레이 장치의 크기를 고려하여 차폐영상을 생성하게 된다.
이어서, 생성된 차폐영상을 표시하는 단계(S130)로서, 영상처리 장치가 생성된 차폐영상을 디스플레이 장치에 출력하여 표시함으로써 운전자가 외부상황과 더불어 A 필러에 의한 사각지대에 해당하는 영상을 확인할 수 있다. 또한, 전술한 단계에 따라 운전자의 얼굴이 이동하거나 시선이 변경되어도 시선에 따라 영상이 실시간으로 갱신됨에 따라 이질감이 최소화된 영상을 제공할 수 있다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
10 : 차량 11 : 차량 전방유리
15 : A 필러 100 : 영상 디스플레이 시스템
200 : 입체 스캐닝 장치 300 : 아이트래킹 장치
400 : 영상처리 장치 410 : 양안 추적모듈
420 : 영상제어 모듈 430 : 영상 생성모듈
500 : 디스플레이 장치

Claims (12)

  1. 차량 내부에 설치되고, A 필러에 의해 차폐되는 사각지대를 촬영하여 주변영상을 생성하는 입체 스캐닝 장치;
    상기 차량의 좌석 방향을 촬영하여 탑승자의 시선을 실시간으로 추적하는 아이트래킹 장치;
    추적된 탑승자의 시선에 대응하여 상기 주변영상에서 사각지대에 해당하는 영역에 대한 차폐영상을 생성하는 영상처리 장치; 및
    상기 영상처리 장치로부터 상기 차폐영상을 전송받아 표시하는 디스플레이 장치
    를 포함하는 영상 디스플레이 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입체 스캐닝 장치는,
    상기 주변영상 및 상기 주변영상에 등장하는 피사체로부터 입체정보 또는 패턴을 획득하는 TOF(Time-Of-Flight) 방식 카메라, SL(Structured Light) 방식 센서 및 Stereo Vision 방식 카메라 중, 어느 하나를 포함하는 영상 디스플레이 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아이트래킹 장치는,
    차량 내부에 설치되는 적어도 하나의 CCD 센서를 포함하는 영상 디스플레이 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변영상은 상기 A 필러의 전방 외부상황을 일정범위 이상 포함하고,
    상기 영상처리 장치는,
    상기 주변영상에서 탑승자의 시선에 따른 사각지대에 대응하는 영역을 표시영역으로 설정하여 상기 차폐영상을 생성하는 영상 디스플레이 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 영상처리 장치는,
    상기 아이트래킹 장치에 의해 촬영된 탑승자영상을 입력받아 탑승자의 시선에 따른 좌표정보를 출력하는 양안추적 모듈;
    상기 입체 스캐닝 장치로부터 상기 주변영상을 입력받아 각 프레임 별 상기 좌표정보에 대응하는 영역을 추출하는 영상제어 모듈; 및
    상기 영상제어 모듈에 의해 설정된 영역에 대한 영상을 상기 차폐영상으로서 상기 디스플레이 장치에 제공하는 영상생성 모듈
    을 포함하는 영상 디스플레이 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 양안추적 모듈은,
    탑승자영상에 대하여 이진화 처리를 통해 탑승자 얼굴 및 양안에 대한 폐곡선을 도출하는 전처리부;
    상기 폐곡선이 이루는 얼굴영역상에서 양안부분을 검출하는 눈 검출부; 및
    검출된 양안부분에 따른 좌표정보를 산출하는 좌표 산출부
    를 포함하는 영상 디스플레이 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상제어 모듈은,
    상기 입체 스캐닝 장치에 의해 촬영된 상기 주변영상을 입력받아 일정 프레임 단위로 임시 저장하는 주변영상 입력부;
    상기 주변영상의 대표 프레임의 전체영역에 대하여 상기 좌표정보를 매핑하여 포커스를 설정하는 포커스 설정부; 및
    상기 포커스를 기준으로 하여 상기 A 필러에 의한 사각지대에 대응하는 영역을 추출하는 영역 추출부
    를 포함하는 영상 디스플레이 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는,
    상기 A 필러의 형상에 대응하고, 좌안 및 우안에 서로 다른 영상을 표시하여 입체 영상을 구현하는 플렉서블 디스플레이인 영상 디스플레이 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 좌표정보는 탑승자의 양안 서로간의 거리 및, 상기 디스플레이 장치와 탑승자간 거리를 포함하고,
    상기 영상생성 모듈은,
    양안 서로간의 거리 및, 상기 디스플레이 장치와 탑승자간 거리에 대응하여 상기 좌안 및 우안 영상을 전환하는 영상 디스플레이 시스템.
  10. 차량에 설치되어 A 필러에 의해 차폐되는 사각지대에 대한 차폐영상을 제공하는 영상 디스플레이 시스템에 의한 영상 디스플레이 방법에 있어서,
    상기 A 필러에 의한 사각지대를 촬영하여 주변영상을 생성하는 단계;
    상기 차량의 좌석 방향을 촬영하여 탑승자의 시선을 실시간으로 추적하는 단계;
    추적된 탑승자의 시선에 대응하여 상기 주변영상에서 사각지대에 해당하는 영역에 대한 차폐영상을 생성하는 단계; 및
    생성된 차폐영상을 표시하는 단계
    를 포함하는 영상 디스플레이 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 차량의 좌석 방향을 촬영하여 탑승자의 시선을 실시간으로 추적하는 단계는,
    탑승자영상에 대하여 이진화 처리를 통해 탑승자의 얼굴 및 양안에 대한 폐곡선을 도출하는 단계;
    상기 폐곡선이 이루는 얼굴영역상에서 양안부분을 검출하는 단계;
    검출된 양안부분에 따른 좌표정보를 산출하는 단계;
    상기 주변영상을 입력받아 일정 프레임 단위로 임시 저장하는 단계;
    상기 주변영상의 대표 프레임의 전체영역에 대하여 상기 좌표정보를 매핑하여 포커스를 설정하는 단계; 및
    상기 포커스를 기준으로 하여 상기 A 필러에 의한 사각지대에 대응하는 영역을 추출하는 단계
    를 포함하는 영상 디스플레이 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 폐곡선이 이루는 얼굴영역상에서 양안부분을 검출하는 단계는, 탑승자영상에 대하여 이진화 처리를 통해 탑승자 얼굴 및 양안에 대한 폐곡선을 도출하는 단계;
    상기 폐곡선이 이루는 얼굴영역상에서 양안부분을 검출하는 단계; 및
    검출된 양안부분에 따른 좌표정보를 산출하는 단계
    를 포함하는 영상 디스플레이 방법.
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