KR101387594B1 - 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템 - Google Patents

투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종의 카메라로 촬영된 영상을 적절한 투명도로 결합하여 투명 디스플레이에 출력하여 시야 확보가 어려운 장소에서 안전한 운행을 할 수 있도록 하는 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에 관한 것으로, 열화상 카메라 및 CCD 카메라로 구성되는 카메라 촬영부; 상기 카메라 촬영부에서 촬영된 영상에 투명도를 조절하여 출력하는 영상 제어부 및 상기 영상 제어부에서 출력되는 영상을 표시하는 투명 디스플레이;를 포함하여 구성되되, 상기 영상 제어부는 상기 열화상 카메라와 상기 CCD 카메라의 촬영 영상에 각각 투명도를 조절하는 영상 처리부; 상기 영상 처리부에서 투명도가 조절된 영상을 결합하는 영상 결합부 및 상기 결합된 영상을 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템{SAFETY SYSTEM USING TRANSPARENT DISPLAY}
본 발명은 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이종의 카메라로 촬영된 영상을 적절한 투명도로 결합하고 이를 투명 디스플레이에 출력하여 시야 확보가 어려운 장소에서 안전한 운행을 할 수 있도록 하는 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에 관한 것이다.
적외선 카메라는 피사체의 실물을 보여주는 것이 아닌 피사체의 표면으로부터 복사(방사)되는 전자파의 일종인 적외선 파장 형태의 에너지(열)를 검출, 피사체 표면 복사열의 강도를 측정하여 강도의 양에 따라 흑백 또는 슈도컬러(Psedo-color)로 표현해 주는 카메라이다.
적외선 카메라는 크게 적외선 저조도 카메라(Infrared Low Light Camera)와 적외선 열화상 카메라(Infrared Thermal Camera)로 구분된다.
적외선 저조도 카메라는 근적외선 카메라로도 호칭되며, 근적외선을 방사하고 피사체로부터 반사되는 적외선을 수신하여 촬영한다.
적외선 열화상 카메라(이하 '열화상 카메라'라 한다)는 피사체에서 자체 방사되는 적외선을 검출하여 촬영한다.
특히, 열화상 카메라는 야간감시 목적의 군사목적으로 개발되어 왔지만 요즘에는 PCB 기판, 방열판 등 전기전자제품의 발열량을 측정해 불량품을 적출 장치, 변압기의 발열을 검사 장치 등에 사용되거나 보안 및 감시 애플리케이션에 활용되고 있다.
또한, 열화상 카메라는 사람의 신체 온도변화, 즉 발열에 의한 고열 측정, 신체의 체온변화, 일반건물 및 사물에 대한 화재감지, 고전압 설비의 국부적인 발열 진단장비로도 활용되고 있다.
열화상 카메라를 활용한 일 예로서, 공개특허공보 제10-2012-0069914호에 나이트 비전 시스템 및 그 제어방법이 게시되어 있으며, 이를 첨부된 도면의 도 1에 나타내었다. 위에 게시된 기술을 개략적으로 살펴보면, 차량에서의 전방 시야 확보가 어려운 주행환경에서 주변 이미지를 열 감지 영상으로 확보하여, 이를 운전자에게 제공해 주는 나이트 비전 시스템 및 그 제어방법으로 그 구성은 열상감지 카메라 촬영부와; 센서부와; 열상감지 카메라 촬영부에서 획득한 촬영 영상과 센서부에 제공하는 차량의 이동 경로 정보 및 속도 정보를 기반으로 영상의 표시를 제어하는 영상처리부; 및 영상을 화면에 표시해주는 표시장치를 포함한다.
위에 제시된 기술은 열화상 카메라를 이용하여 시야 확보가 어려운 주행환경에서 사고를 미연에 방지하기 위한 것에 관한 것이나, 고정된 일반적인 표시장치(디스플레이)를 이용하여 열화상 이미지를 출력하기 때문에 운전 중 시야의 위치가 전방의 유리창을 주시하면서 표시장치를 번갈아 주시해야 하므로 시야 이동에 따른 사고 발생의 원인이 된다.
본 발명은 위의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자하는 과제는 이종의 카메라로 촬영된 영상을 각각 적절한 투명도로 조절하여 결합하거나 각각의 영상을 별개로 투명 디스플레이에 출력하여 전방 주시를 유도하면서 시야 확보가 어려운 장소에서 안전한 운행을 할 수 있도록 하는 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120)로 구성되는 카메라 촬영부(100); 카메라 촬영부(100)에서 촬영된 영상에 투명도를 조절하여 출력하는 영상 제어부(200) 및 영상 제어부(200)에서 출력되는 영상을 표시하는 투명 디스플레이(300);를 포함하여 구성되되, 영상 제어부(200)는 열화상 카메라(110)와 CCD 카메라(120)의 촬영 영상에 각각 투명도를 조절하는 영상 처리부(210); 영상 처리부(210)에서 투명도가 조절된 영상을 결합하는 영상 결합부(220) 및 결합된 영상을 출력하는 출력부(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.
본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템은 시야 확보가 어려운 장소에서 열화상 카메라로 촬영된 영상과 가시광 카메라로 촬영된 영상이 결합하거나 또는 별개로 사용자의 전방 투명 디스플레이에 표시됨으로, 정방을 주시하면서 운행할 수 있게 되어 안전 운행을 도모할 수 있다.
뿐만 아니라, 사용자의 육안으로 관측할 수 없는 장애물을 투명 디스플레이에 표시할 수 있으므로, 본 발명의 시스템을 선박에 장착할 경우 야간 및 안개 속에서도 운행이 가능하다.
도 1은 종래 나이트 비전 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에서 열화상 카메라로 촬영한 영상(a)과 촬영된 영상에 투명도를 처리한 영상(b)의 도면 대용 사진,
도 4는 본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에서 열화상 카메라로 촬영한 영상에서 배경이 삭제되기 전의 도면 대용 사진,
도 5는 본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에서 열화상 카메라로 촬영한 영상에서 배경이 삭제되기 후의 도면 대용 사진,
도 6은 본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에서 열화상 카메라로 촬영한 영상에 투명도를 처리한 영상의 도면 대용 사진이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에 관한 것으로, 그 구성은 크게, 카메라 촬영부(100), 영상 제어부(200), 투명 디스플레이(300), 조도센서(410), 내비게이션(420)을 포함하며, 카메라 촬영부(100)에서 촬영된 영상이 투명 디스플레이(300)에 출력되어 전방 주시를 유도하면서 시야 확보가 어려운 장소에서 안전한 운행을 할 수 있도록 하는 안전 시스템이다.
카메라 촬영부(100)는 열화상 카메라(110)와 CCD 카메라(120)를 포함한다.
열화상 카메라(110)는 물체에서 발산하는 적외선을 감지하여 촬영 영상을 출력하는 장치이다. 여기서 적외선은 에너지 전달형태의 일종으로 가시광선(Visible wave)보다 파장이 길고 마이크로 광선(Micro wave) 보다 짧은 3~14㎛파장 대역의 전자파를 의미한다. 이러한 적외선은 실화상과 유사한 형태의 특성을 가지고 빛의 속도로 공간을 이동하여 반사, 굴절, 흡수 및 방사 등의 현상이 나타난다. 또한 열화상 카메라(110)는 촬영 이미지를 통하여 적외선 분포에 따라 피사체의 온도를 측정할 수 있다.
CCD 카메라(120, charge-coupled device camera)는 가시광 카메라라고도 불리우며, 육안으로 보여지는 영상과 동일한 영상을 촬영한다.
본 발명에서는 주간에는 이종의 카메라 즉, 열화상 카메라(110)와 CCD 카메라(120)에서 촬영되는 영상을 이용하고, 야간에는 열화상 카메라로 촬영하는 영상을 이용하여 적절한 투명도로 조절하여 육안으로 볼 수 없는 피사체(물체)를 촬영하고 이를 후술하는 투명 디스플레이(300)에 출력하여 안전 운행을 도모한다.
영상 제어부(200)는 카메라 촬영부(100)에서 촬영된 영상에 투명도 등의 영상을 처리하여 출력하는 모듈로서, 영상 처리부(210), 영상 결합부(220), 출력부(230), 수신부(240) 및 데이터베이스(250, 이하 'DB'라 함)를 포함한다.
영상 처리부(210)는 열화상 카메라(110)와 CCD 카메라(120)에서 촬영된 영상에 각각 투명도를 조절하는 모듈로서, 투명 디스플레이(300)에 영상을 출력하기 위한 전처리 과정을 수행한다.
이때, 열화상 카메라(110)로 촬영된 영상 중에서 배경이 되는 화면은 운전(운행)에 불필요한 부분으로 삭제되도록 영상(도 5 참조)이 될 수 있다.
배경이 되는 화면으로는 구름을 포함하는 하늘, 해수면 및 멀리 보이는 산 등이 될 수 있다.
영상 결합부(220)는 열화상 카메라(110)와 CCD 카메라(120)로 각각 촬영된 영상에 투명도를 조절하고, 투명도가 조절된 각각의 영상을 하나의 영상으로 결합하는 모듈이다.
이때, 영상 결합부(220)에서 열화상 카메라(110)와 CCD 카메라(120)로 각각 촬영된 영상은 동일한 장소에서 촬영하더라도 약간의 편차가 발생될 수 있다. 즉, 열화상 카메라(110)와 CCD 카메라(120)가 동일 위치에서 동일 방향을 촬영하더라도 촬영범위 또는 촬영위치에 의해서 오차가 발생된다. 이에 오차를 줄여서 투명 디스플레이(300)에 겹으로 보이지 않도록 하는 영상 보정이 요구된다.
영상 보정은 열화상 카메라(110) 또는 CCD 카메라(120)로 촬영된 영상 중 어느 한쪽의 영상을 상·하·좌·우로 이동하거나 촬영된 영상을 분석하여 피사체 중에서 하나를 선택하여 이를 기준 피사체로 설정하고, 기준 피사체를 서로 중첩하는 것으로 영상 보정이 이루어질 수 있다.
출력부(230)는 영상 결합부(220)에서 결합된 영상을 출력하는 모듈로서, 투명 디스플레이(300)에 적합한 신호로 출력한다.
수신부(240)는 외부 기기에서 데이터를 수신하는 모듈로서, 외부 기기는 조도 센서(410), 내비게이션(430) 및 GPS(450) 등을 포함할 수 있다.
DB(250)는 영상 제어부(200)에 관련된 정보가 저장되거나 갱신된 정보가 저장 관리된다.
투명 디스플레이(300)는 화면이 투과도를 가지고 있어, 화면의 뒤 배경을 볼 수 있는 특징이 있다. 이러한 투명 디스플레이(300)에는 무기 형광체 내애 가속된 전자가 통과하면서 형광체를 여기시켜 빛을 내는 투명 TFEL, 유기 발광층 양쪽에서 전자와 정공의 주입하여 이들이 유기 발광층 내에서 결합되면서 빛을 발산하는 원리로 동작되는 투명 OLED 및 액정입자를 유리형광판 소자에 입자를 충돌시켜 빛을 발산하는 원리로 동작되는 투명 LCD 등이 있다. 특히 투명 LCD는 BLU(Back Light Unit)를 배제하여 구성될 수 있다.
영상 처리부(210)에서 투명도가 조절된 영상은 투명 디스플레이(300)에 출력되어 주위가 밝은 장소에서는 투명 디스플레이(300)를 통해 전방을 주시하면서 운행할 수 있으며, 주위가 어두운 경우 또는 전방을 식별할 수 없는 경우에는 카메라 촬영부(100)에서 촬영된 영상이 투명 디스플레이(300)에 출력되어 전방을 관찰할 수 있다. 이에 따라 전방 식별이 곤란한 경우에도 전방의 피사체를 확인할 수 있어 안전 운행의 환경을 제공할 수 있다.
한편, 수신부(240)를 통하여 외부 기기의 데이터 값을 투명 디스플레이(300)에 출력되도록 구성하여 더욱 안전한 운행 환경을 제공할 수 있다. 이러한 투명 디스플레이는 운전석 전면에 세워 놓거나 플렉시블(Flexible) 디스플레이를 사용하는 경우에는 운전석 앞 유리창에 부착하여 별도의 설치공간이 필요치 않을 수도 있다. 이는 수신부(240)에 연결되는 별도의 외부 기기에서 각각의 데이터를 수신하여 이를 영상처리하고 출력하는 것으로 이루어질 수 있다.
외부 기기는 조도 센서(410), 내비게이션(430) 및 GPS(450) 등 다양하게 구성될 수 있다.
여기서, 투명 디스플레이(300)에 출력되는 영상은 주변 밝기에 따라 투명도를 조절해야 보다 선명하게 디스플레이된다.
조도 센서(410)는 촬영에 따른 주변 밝기를 센싱하여 투명도를 조절하기 위한 구성으로, 촬영 현장의 조도를 센싱하여 센싱된 조도값을 수신부(240)로 전송한다. 영상 제어부(200)는 조도센서(410)로부터 센싱된 조도값을 수신부(240)에서 수신하며, 센싱된 조도값에 따라 열화상 카메라(110)에서 촬영된 영상 및 CCD 카메라(120)에서 촬영된 영상의 투명도를 조절한다.
이때, 조도값에 따라 조절되는 투명도에 대한 데이터는 DB(250)에 저장되어 관리될 수 있으며, 사용자가 임의로 조절가능하게 구성될 수 있다.
수신부(240)에 연결되는 별도의 외부 기기로 내비게이션(420)이 포함될 수 있다.
내비게이션(240)은 지도 안내를 통해 길 찾기를 도와주는 장치 혹은 프로그램을 의미하는 것으로, 위성위치추적시스템(GPS) 수신기를 통해 현재 위치 및 속도 등을 출력한다.
수신부(240)는 내비게이션(420)으로부터 전송되는 영상 데이터를 수신하며, 영상 처리부(210)는 수신부(240)에서 수신된 영상 데이터에 투명도를 조절하여 출력하도록 구성된다. 또한, 내비게이션(420)으로부터 전송되는 영상은 투명 디스플레이(300)의 일부분에 출력되도록 구성하여 내비게이션(240)에서 출력되는 영상이 전방시야를 가리지 않도록 구성될 수 있다.
본 발명이 선박에 장착될 경우에 내비게이션(240)은 전자해도 시스템(ECDIS)으로 대체될 수 있다.
전자해도 시스템(Electronic Chart Display and Information System )은 항해장비들로부터의 위치신호를 시스템전자해도(SENC)의 정보와 함께 디스플레이하여 항해계획, 항해감시 작업을 돕고, 필요한 경우 항해 관련한 추가정보들을 보여줄 수 있는 시스템이다.
항해장비로는 선박자동 식별장치(430, AIS(Automatic Identification System)), GPS(450) 및 레이더(440) 등을 포함한다.
AIS(430)는 선박의 위치, 침로, 속력 등 항해 정보를 실시간으로 제공하여 해상에서 선박의 충돌을 방지하기 위한 장치로서, 국제 해사 기구(IMO)가 추진하는 의무 사항이다. AIS(430)가 추가로 설치되면 주위의 선박을 인식할 수 없는 경우에도 타선의 존재와 진행 상황 판단이 가능하고, 시계가 좋지 않은 경우에도 선명ㆍ침로ㆍ속력 식별이 가능하여 선박 충돌 방지, 광역 관제, 조난 선박의 수색 및 구조 활동 등 안전 관리를 더욱 효과적으로 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에서 열화상 카메라로 촬영한 영상(a)과 촬영된 영상에 투명도를 처리한 영상(b)의 도면 대용 사진이다.
첨부된 도면 대용 사진에 따르면, 열화상 카메라로 촬영된 영상은 영상 처리부에서 적절한 투명도로 변환되어 투명 디스플레이에 출력되더라도 뒷 배경이 보여지며, 이에 열화상 카메라 및 투명 디스플레이의 장점을 조합하여 안전한 운전 시스템을 제공할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명을 설명하기 위한 도면 대용 사진을 나타낸 것으로, 도 4는 본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에서 열화상 카메라로 촬영한 영상에서 배경이 삭제되기 전의 도면 대용 사진이며, 도 5는 본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에서 열화상 카메라로 촬영한 영상에서 배경이 삭제되기 후의 도면 대용 사진이고, 도 6은 본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템에서 열화상 카메라로 촬영한 영상에 투명도를 처리한 영상의 도면 대용 사진이다.
첨부된 도면의 도 4에 나타난 바와 같이, 열화상 카메라로 촬영된 영상에서 배경을 삭제하지 않은 경우, CCD 카메라와 영상 결합시 CCD 카메라에서 촬영된 영상은 열화상 카메라에서 촬영된 영상에 의해 보이지 않게 된다.
도 5를 참조하면 열화상 카메라로 촬영된 영상에서 배경을 삭제하여 출력하는 것으로, CCD 카메라에서 촬영된 영상과 결합시 배경이 표시될 수 있어 안전한 운행을 제공할 수 있다. 그러나 더욱 바람직하게는 도 6이 도시된 바와 같이, 열화상 카메라로 촬영된 영상에 적절한 투명도를 조절하여 표시하는 것으로 CCD 카메라에서 촬영된 영상을 결합하였을 경우 피사체를 더욱 용이하게 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템은 시야 확보가 어려운 장소에서 열화상 카메라로 촬영된 영상과 가시광 카메라로 촬영된 영상이 사용자의 전방 투명 디스플레이에 표시됨으로, 정방을 주시하면서 운행할 수 있게 되어 안전 운행을 도모할 수 있다. 또한, 사용자의 육안으로 관측할 수 없는 장애물을 투명 디스플레이에 표시할 수 있으므로, 본 발명의 시스템을 선박에 장착할 경우 야간 및 안개 속에서도 운행이 가능하다.
한편, 상기에서 도 2 내지 도 3을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 2 내지 도 3의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
100: 카메라 촬영부 110: 열화상 카메라
120: CCD 카메라 200: 영상 제어부
210: 영상 처리부 220: 영상 결합부
230: 출력부 240: 수신부
250: DB 300: 투명 디스플레이
410: 조도 센서 420: 내비게이션
430: AIS 440: 레이더
450: GPS 460: 통신단말기

Claims (5)

  1. 열화상 카메라(110) 및 CCD 카메라(120)로 구성되는 카메라 촬영부(100);
    상기 카메라 촬영부(100)에서 촬영된 영상에 투명도를 조절하여 출력하는 영상 제어부(200);
    상기 영상 제어부(200)에서 출력되는 영상을 표시하는 투명 디스플레이(300) 및
    주변 밝기를 센싱하는 조도센서(410)를 포함하여 구성되되,
    상기 영상 제어부(200)는
    상기 열화상 카메라(110)와 상기 CCD 카메라(120)의 촬영 영상에 각각 투명도를 조절하며, 상기 열화상 카메라(110)로 촬영된 영상에서 배경 화면을 삭제하는 영상 처리부(210);
    상기 영상 처리부(210)에서 투명도가 조절된 영상을 결합하되, 상기 열화상 카메라(110) 또는 CCD 카메라(120)로 촬영된 영상 중 어느 한쪽의 영상을 상·하·좌·우로 이동하거나 촬영된 영상을 분석하여 피사체 중에서 하나를 선택하여 이를 기준 피사체로 설정하고 상기 기준 피사체를 서로 중첩하는 것으로 영상 보정을 수행하여 결합하는 영상 결합부(220) 및
    상기 결합된 영상을 출력하는 출력부(230)를 포함하여 구성되어,
    상기 조도센서(410)에서 센싱된 조도값에 따라 상기 열화상 카메라(110)와 CCD 카메라(120)에서 촬영되는 영상을 이용하거나 상기 열화상 카메라로 촬영하는 영상만을 이용하여 상기 열화상 카메라(110)에서 촬영된 영상 및 CCD 카메라(120)에서 촬영된 영상의 투명도를 조절하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 제어부(200)에 수신부(240)와 별도의 내비게이션(420)을 더 포함하고,
    상기 영상 제어부(200)는 상기 내비게이션(420)으로부터 전송되는 영상 데이터를 상기 수신부(240)에서 수신하며,
    상기 영상 처리부(210)는 상기 전송된 영상 데이터의 투명도를 조절하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 내비게이션(420)으로부터 전송되는 영상은 상기 투명 디스플레이(300)의 일부분에 출력되는 것으로 특징으로 하는 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 내비게이션(420)은 전자해도 시스템(ECDIS)인 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이를 이용한 안전 시스템.
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