KR101681938B1 - 졸음 운전 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조사광 증대 내지 카메라 유닛의 감도 증대 없이 운전자의 눈을 정확히 검출할 수 있고, 눈 검출을 위한 연산량을 크게 감소시킬 수 있는 졸음 운전 방지 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치는, 적외선 파장대의 광을 출사하는 조명부와; 입사되는 적외선을 제1 방향 및 제2 방향으로 분산시키는 프리즘 렌즈와; 상기 프리즘 렌즈의 일면 상에 구비되어 가시광선은 차단하고 적외선은 통과시키는 적외선 통과 필터와; 상기 프리즘 렌즈의 상기 제1 방향 광 경로 상에 구비되는 중성농도 필터와; 상기 프리즘 렌즈의 상기 제2 방향 광 경로 상에 구비되는 무반사(AR)층과; 상기 중성농도 필터를 통과 후 입사되는 광을 검지하여 제1 영상을 생성하는 제1 촬상소자와; 상기 무반사층을 통과 후 입사되는 광을 검지하여 제2 영상을 생성하는 제2 촬상소자; 및 상기 제1 촬상소자에 의해 생성되는 제1 영상으로부터 상기 운전자 안면 영역을 인식한 후 눈을 포함한 영역을 관심 영역으로 추출하고, 상기 제2 영상 중 상기 관심 영역에 대응하는 영역으로부터 상기 운전자의 눈을 검출하는 중앙처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

졸음 운전 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING DROWSY DRIVING}

본 발명은 졸음 운전 방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 근적외선 조명과 근적외선 카메라를 이용하여 졸음 운전 여부를 판별할 수 있는 졸음 운전 방지 장치 및 졸음 운전 방지 장치용 광학계에 관한 것이다.

일반적으로, 도로에서 차량 주행시 각 차선별로 여러 차량들이 동시에 주행하기 때문에 운전자는 브레이크 조작과 조향 핸들 조작을 주의 깊게 해야 옆 차선의 차량과 충돌하지 않고 안전한 주행을 할 수 있다.

그러나, 운전자가 졸음 운전으로 인해 앞차가 정지되어 있는 것을 알지 못하고 브레이크를 적절하게 작동하지 못하는 경우에 추돌사고를 일으킬 수 있으며, 졸음 운전 중 무의식적으로 조향 핸들을 좌우측으로 조작하는 경우에는 주행 중인 차량이 옆 차선으로 진입하여 해당 차선의 다른 차량과 충돌하게 되어 안전운행을 보장하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

이러한 졸음 운전을 방지하기 위하여 다양한 기술이 제안되고 있는데, 통상적으로 졸음 운전 방지 장치는 카메라로부터 입력되는 운전자 영상에서 눈 영상을 검출하고 검출한 눈 영상을 이용하여 졸음 운전 여부를 판단한다.

그리고, 졸음 운전으로 판단되면 경고음과 같은 소정의 이벤트를 발생시켜 운전자의 주의를 환기시킴으로써 졸음 운전으로 인한 교통사고를 예방할 수 있도록 하고 있다.

예컨대, 선행특허 1에서는 온/오프 신호를 출력하는 스위칭수단과, 운전자의 얼굴 영상을 검출하는 카메라, 카메라의 신호 분석과 함께 눈의 개폐율에 따라 졸음운전을 판단하며 경보를 위한 제어신호를 출력하는 영상 신호 연산부 및 제어수단 등의 구성을 통하여 졸음운전시 경보신호를 출력할 수 있는 졸음운전 방지 장치 및 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래 졸음 운전 방지 장치 내지 방법은 일반 CCD 또는 CMOS 카메라를 사용할 경우 주행 환경이 밤과 같이 어두운 조도 환경이거나 특히 운전자가 선글라스를 착용시에는 운전자의 눈 상태를 판별하기에 충분한 영상을 획득하기 어려운 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 적외선 카메라를 이용하여 영상을 획득하는 방법(선행특허2,3 참조)이 있으나, 상기 경우 다양한 조도 환경 모두에 대해 만족할 만한 영상을 획득하기 어려운 한계가 있었다.

이러한 선행특허 2,3의 한계를 해결하기 위해서는, 특히, 선글라스의 경우 적외선 카메라로 전달되는 눈 부위 빛의 양이 2.25~6.25%로 매우 낮아 안경이나 조광렌즈 수준의 카메라로 전달되는 눈 부위 빛의 양을 얻기 위해서는 조명이 10~30배 밝아지거나 카메라 렌즈 및 센서(이하, '카메라 유닛')의 감도가 10~30배 높아져야 하며, 강한 역광, 사광 등의 외부 광원에 대한 영향이 커질 때는 해당하는 빛을 감쇄시키고 조명과 감도를 낮춰야 한다.

그런데, 이와 같이 선글라스를 투과하여 눈 부위의 영상을 획득하기 위해 조사광을 늘리거나 카메라 유닛의 감도를 높이게 되면 다음과 같은 또 다른 문제점이 발생하게 된다.

먼저, 조명의 조사광을 증대시킬 경우 조명의 크기, 소비전류, 발열, 가격 등이 상승하고, 카메라 유닛의 감도를 증대시킬 경우 렌즈 및 이미지 센서의 크기와 가격이 상승하는 문제점이 발생한다.

다음으로, 조사광 증대 또는 카메라 유닛 감도 증대 방식을 개별 또는 동시 적용했을 경우 선글라스를 투과하여 눈의 개구 상태를 확인하기에 충분한 밝기를 확보할 수 있지만 이 때 발생되는 선글라스 외의 구역의 영상 포화가 발생하는 문제가 있다.

그리고, 선글라스를 투과하여 눈 부위를 검출하기 위해 조사광을 늘리거나, 강한 역광, 사광 등 외부 빛이 비춰 안면 인식 동작에 문제가 발생하였을 경우 오동작 등 이후 동작 자체가 불가능해 지거나, 눈이 있을 위치를 확정하지 못하여 관심 영역이 넓어져 연산량이 늘어나는 문제가 있다.

선행특허 1. 한국등록특허 제0295849호 (2001.05.30) 선행특허 2. 한국공개특허 제2006-0066807호 (2006.06.19) 선행특허 3. 한국공개특허 제1997-0036013호 (1997.07.22)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다양한 조도 환경은 물론 운전자의 선글라스를 착용시에도 졸음 운전 여부를 정확히 판별할 수 있는 졸음 운전 방지 장치를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명은 조사광 증대 내지 카메라 유닛의 감도 증대 없이 운전자의 눈을 검출할 수 있고, 눈 검출을 위한 연산량을 감소시킬 수 있는 졸음 운전 방지 장치를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치는, 운전자의 얼굴 측으로 적외선 파장대의 광을 출사하는 조명부와; 상기 운전자 측으로 투사후 입사되는 상기 적외선을 제1 방향 및 제2 방향으로 분산시키는 프리즘 렌즈와; 상기 프리즘 렌즈의 상기 적외선이 입사되는 면 상에 구비되어 가시광선은 차단하고 적외선은 통과시키는 적외선 통과 필터와; 상기 프리즘 렌즈의 상기 제1 방향 광 경로 상에 구비되는 중성농도 필터와; 상기 프리즘 렌즈의 상기 제2 방향 광 경로 상에 구비되는 무반사(AR)층과; 상기 중성농도 필터를 통과 후 입사되는 광을 검지하여 제1 영상을 생성하는 제1 촬상소자와; 상기 무반사층을 통과 후 입사되는 광을 검지하여 제2 영상을 생성하는 제2 촬상소자; 및 상기 제1 촬상소자에 의해 생성되는 제1 영상으로부터 상기 운전자 안면 영역을 인식한 후 눈을 포함한 영역을 관심 영역으로 추출하고, 상기 제2 영상 중 상기 관심 영역에 대응하는 영역으로부터 상기 운전자의 눈을 검출하는 중앙처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치에 의하면, 다양한 조도 환경은 물론 운전자의 선글라스를 착용시에도 졸음 운전 판별에 적합한 영상을 획득할 수 있고, 특히 조명의 조사광을 증대시키거나, 카메라 렌즈 내지 센서의 감도를 증대시키지 않고도 운전자의 눈을 정확히 검출할 수 있으며, 더 나아가 눈 검출을 위한 영상 분석 작업량 내지 연산량을 크게 감소시켜 눈 검출을 위한 처리 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 광학계의 세부 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 조명부에 의해 출사되는 광의 파장 대역을 나타낸 일 례.
도 4는 본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치가 차량 내부에 설치된 모습을 나타낸 일 설치예.
도 5 (a) 및 (b)는 본 발명의 제1 및 제2 촬상소자에 의해 획득되는 제1 영상, 관심영역 및 제2 영상의 예시.

본 발명에서 사용하는 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 명세서에서, "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.

또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우 뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 광학계의 세부 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 조명부에 의해 출사되는 광의 파장 대역을 나타낸 일 례이고, 도 4는 본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치가 차량 내부에 설치된 모습을 나타낸 일 설치예이고, 도 5는 본 발명의 제1 및 제2 촬상소자(31,32)에 의해 획득되는 제1 영상, 관심영역 및 제2 영상의 예시이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치는 조명부(10), 광학계(20), 적외선 카메라(30), 및 중앙처리부(40)를 포함하고, 특히 적외선 카메라(30)는 제1 촬상소자(31)와 제2 촬상소자(32)를 포함하며, 광학계(20)는 프리즘 렌즈(21), 적외선 통과필터(22), 중성농도 필터(23), 무반사층(24), 대물 렌즈(25)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 조명부(10)는 적외선을 방출하는 발광 소자를 포함하고, 상기 발광 소자는 바람직하게는 근적외선 파장대의 광을 방출하도록 구성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 조명부(10)는 운전자의 적어도 동공을 포함한 안면 부위에 적외선을 투사할 수 있도록 차량 실내에 설치되며, 예컨대, 도 4와 같이 루프 패널(3) 전단 영역에 장착되거나, 차량 앞 유리(1) 상단 영역, 운전석 선바이저(sun visor)(5) 부근, 또는 룸 미러 부근에 장착될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 조명부(10)는 760 ~ 1550 ㎚ 파장대의 근적외선을 발광할 수 있는 램프로 구성되며, 상기 램프는 다수 개의 적외선 엘이디(IR LED) 칩으로 구성할 수 있다.

이와 같은 조명부(10)는 독립적으로 구성된 하나의 물건으로 구비되어 운전자의 전방 영역에 장착되거나, 또는 적외선 카메라(30)에 일체로 구비되어 운전자의 전방 영역에 배치되도록 구성할 수 있다.

한편, 조명부(10)는 투사 조명의 광균일도를 위해 조명용 렌즈, 광확산판, 광확산 필름 및 반사경 등을 더 구비할 수 있다.

그리고, 조명부(10)는 후술할 관심 영역 추출 및 눈 검출을 위해 중앙처리부(40)에 의해 온/오프 및 출력이 제어될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

조명부(10)는 적외선 카메라(30) 주변에 장착된 다수 개의 적외선 엘이디 칩으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 운전자의 안면에 균일하고 충분한 조명이 투사될 수 있도록 다수 개의 적외선 엘이디 칩이 적외선 카메라(30)의 외주 상에 등간격으로 배치되게 구성할 수 있다.

본 발명의 광학계(20)는 입사광(I1)을 2개의 광으로 분할하여 후술할 제1 영상(P1)과 제2 영상(P2)을 획득할 수 있도록 기능하는 구성으로서, 세부적으로 대물 렌즈(25), 프리즘 렌즈(21), 적외선 통과필터(22), 중성농도 필터(23), 및 무반사층(24)을 포함한다

광학계(20)의 대물 렌즈(25)는 운전자의 얼굴에 투사 후 반사되는 적외선 광을 집광하여 프리즘 렌즈(21)로 제공하는 구성이다.

따라서, 대물 렌즈(25)는 운전자의 얼굴에 투사된 후 프리즘 렌즈(21)로 입사되는 광(I1)의 경로 상에 배치되며, 바람직하게는 적외선 통과필터(22)가 구비되는 프리즘 렌즈(21)의 일면 상에 배치될 수 있다.

광학계(20)의 프리즘 렌즈(21)는 대물 렌즈(25)를 통과하여 입사되는 적외선 광(I1)을 제1 방향(K1) 및 상기 제1 방향(K1)과 상이한 제2 방향(K2)으로 분산 굴절시키는 구성이다.

적외선 통과필터(22)는 조명부(10)에 의해 운전자의 얼굴에 투사된 후 반사되는 적외선 광(I1)이 입사되는 프리즘 렌즈(21)의 일면(이하, '제1 면'이라 칭함) 상에 배치되어 가시광선은 차단하고 적외선은 통과시키는 역할을 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 적외선 통과필터(22)는 프리즘 렌즈(21)로 입사되는 광(I1) 중, 가시 광선은 차단하고 근적외선은 특정 대역의 근적외선만 통과시키는 광학 대역통과 필터(OBPF) 또는 광학 저역통과 필터(OLPF)로 구성할 수 있다.

여기서, 광학 대역통과 필터(OBPF)에 의해 통과되는 '특정 대역의 근적외선'이란 근적외선 파장대에서 구분되는 다수 개의 대역 중 어느 하나의 대역일 수 있으며, 예컨대, 도 3과 같은 제1 대역(B1), 제2 대역(B2), 또는 제3 대역(B3) 중 어느 하나의 대역일 수 있다.

조명부(10)는 근적외선의 파장대 중 협대역 단파장으로 구획되는 제1 대역(B1), 광대역 중간파장으로 구획되는 제2 대역(B2) 및 협대역 장파장으로 구획되는 제3 대역(B3)의 광을 선택적으로 출사할 수 있도록 구성된다.

여기서, 제1 대역(B1)의 대역폭은 최소 840 ~ 880 ㎚ 범위에서 최대 760 ~ 880 ㎚로 구성할 수 있고, 제2 대역(B2)의 대역폭은 최소 840 ~ 1020 ㎚ 범위에서 최대 760 ~ 1550 ㎚로 구성할 수 있으며, 제3 대역(B3)의 대역폭은 최소 920 ~ 1020 ㎚ 범위에서 최대 880 ~ 1550 ㎚로 구성할 수 있다.

따라서, 적외선 통과필터(22)를 광학 대역통과 필터로 구성할 경우, 세부적으로 적외선 통과필터(22)는 제1 대역(B1)의 광만을 통과시키는 협대역통과 필터(Narrow Band-Pass Filter), 제2 대역(B2)의 광만을 통과시키는 광대역통과 필터(Wide Band-Pass Filter) 또는 제3 대역(B3)의 광만을 통과시키는 협대역통과 필터 (Narrow Band-Pass Filter)로 구성할 수 있다.

이와 같이, 프리즘 렌즈(21)의 제1 면 측으로 입사되는 광(I1)은 적외선 통과필터(22)를 통과하며 특정 대역의 근적외선 성분으로 필터링된 후 프리즘 렌즈(21)에 의해 제1 방향(K1)과 제2 방향(K2)으로 분산 굴절된다.

광학계(20)의 중성농도 필터(NDF,24)는 제1 방향(K1)으로 진행하는 (근)적외선의 각 파장에 대해 그 광량을 균등하게 감소시키는 기능을 한다. 즉, 중성농도 필터(NDF,24)는 동적인 운전자 영상으로부터 안면 영역을 보다 정확히 인식하기 위한 구성으로서, 구체적으로 피사계 심도를 얕게하여 운전자 외의 배경은 뭉그러뜨림으로써 운전자를 강조하고 이로부터 안면 영역을 보다 정확히 추출할 수 있도록 기능한다.

이러한 중성농도 필터(NDF,24)는 프리즘 렌즈(21)로 입사되어 제1 방향(K1)으로 진행하는 광 경로 상에 구비되는데, 바람직하게는 프리즘 렌즈(21)의 제1 면과 상이한 제2 면 상에 배치될 수 있다.

이와 같이, 프리즘 렌즈(21)의 제1 면 측으로 입사된 후 제2 면 측(즉, 제1 방향(K1))으로 분산 굴절된 (근)적외선은 중성농도 필터(23)를 통과하며 광량이 감소된 후 제1 촬상소자(31)로 입사되어 제1 영상(P1)을 생성하게 된다. 그리고, 이렇게 생성되는 제1 영상(P1)으로부터 후술할 관심 영역(D1)을 추출할 수 있게 된다.

광학계(20)의 무반사(Anti-Reflection)층(24)은 제2 방향(K2)으로 진행하는 광 경로 상에 구비되는데, 바람직하게는 전술한 제1 면 및 제2 면과 상이한 제3 면 즉, 제2 방향(K2)으로 진행하는 (근)적외선이 프리즘 렌즈(21)를 투과하여 외부로 출사되는 면 상에 형성될 수 있다.

참고로, 후술할 제2 영상(P2)은 제1 영상(P1)에서 획득한 관심 영역(D1)에 대응하는 부분(D2)에서 눈을 실질적으로 검출함에 사용되는 영상이며, 이러한 제2 영상(P2)은 제2 방향(K2)으로 진행하는 (근)적외선으로부터 생성된다. 따라서, 제2 영상(P2)은 노이즈 유입이 최대한 차단되고, 제1 영상(P1) 대비 더 선명한 영상이 요구된다.

구체적으로, 프리즘 렌즈(21)의 제1 면 측으로 입사된 후 제3 면 측(즉, 제2 방향(K2))으로 분산 굴절된 (근)적외선은 제2 촬상소자(32)로 입사되어 제2 영상(P2)을 생성하게 되는데, 무반사층(24)은 이와 같이 제2 방향(K2)의 (근)적외선이 제2 촬상소자(32)로 입사시 외부 광이 프리즘 렌즈(21)에 반사되어 제2 영상(P2) 생성시 노이즈가 유입되는 것을 억제하는 기능을 한다.

일 실시예에 따르면, 무반사층(24)은 프리즘 렌즈(21)의 제3 면에 코팅 형성되어 외부 입사광을 흡수하는 코팅층, 제3 면을 요철 가공하여 외부 입사광을 난반시키는 가공층, 또는 유리섬유로 만든 필터 등의 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 적외선 카메라(30)는 운전자의 얼굴에 투사되는 적외선을 검지하여 화상을 생성할 수 있는 이미지 센서를 포함하여 구성된다. 만약, 조명부(10)가 근적외선 파장대의 광을 출사하도록 구성한다면, 적외선 카메라(30)는 근적외선 카메라로 구성된다. 바람직하게는 근적외선 카메라(30)는 근적외선 CCD 또는 CMOS 카메라로 구성할 수 있다.

적외선 카메라(30)는 운전자의 적어도 안면 영역을 촬상할 수 있도록 운전자 전방 영역에 장착된다. 적외선 카메라(30)에 의해 획득되는 영상 신호는 중앙처리부(40)로 입력되고, 이를 전송받은 중앙처리부(40)는 해당 영상을 분석하여 운전자의 졸음 여부를 판단하게 된다.

특히, 본 발명의 적외선 카메라(30)는 제1 촬상소자(31)와 제2 촬상소자(32)로 분리 구성되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 제1 촬상소자(31)는 제1 방향(K1)으로 진행하는 광 즉, 프리즘 렌즈(21)와 중성농도 필터(23)를 순차적으로 통과 후 입사되는 광을 검지하여 제1 영상(P1)을 생성한다.

제1 촬상소자(31)에 의해 획득되는 제1 영상(P1)은 운전자의 안면 영역을 인식하여 관심 영역(D1)을 설정하기 위하여 사용된다.

제2 촬상소자(32)는 제2 방향(K2)으로 진행하는 광 즉, 프리즘 렌즈(21)와 무반사층(24)을 순차적으로 통과 후 입사되는 광을 검지하여 제2 영상(P2)을 생성한다.

제2 촬상소자(32)에 의해 획득되는 제2 영상(P2)은 제1 영상(P1)에 의해 설정된 관심 영역(D1)을 기반으로 운전자의 눈을 실질적으로 검출하기 위하여 사용된다.

그리고, 이와 같이 제1 촬상소자(31)와 제2 촬상소자(32)에 의해 확득되는 제1 영상(P1)과 제2 영상(P2)을 분석하여 눈을 검출하는 처리 과정은 후술할 중앙처리부(40)에 의해 수행된다.

이하에서는, 중앙처리부(40)가 제1 영상(P1)과 제2 영상(P2)을 기반으로 눈을 검출하기 위한 처리 방법과 이를 바탕으로 운전자의 졸음 여부를 판단하여 경고 이벤트를 발생하는 동작에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 중앙처리부(40)는 먼저 제1 촬상소자(31)에 의해 생성되는 제1 영상(P1)으로부터 해당 운전자 안면 영역을 인식한 후 눈을 포함한 영역을 관심 영역(D1)으로 설정하는 처리를 행한다.

여기서 상기 '눈을 포함한 영역'이란, 동공, 홍채를 포함한 눈 부위를 비롯하여 운전자의 안면 전체 내지 일부를 지칭한다.

상기 관심 영역(D1)의 설정이 완료되면, 다음으로 중앙처리부(40)는 제2 영상(P2) 중 제1 영상(P1)으로부터 추출된 관심 영역(D1)에 대응하는 영역(D2)에 노출 초점을 맞추어 영상 제어를 시행함으로써 제2 영상(P2)에 포함된 운전자의 눈을 검출하도록 구성된다.

환언하면, 중앙처리부(40)는 약화 처리된 제1 영상(P1)에서 1차적으로 운전자 안면 영역을 정확히 인지하여 관심 영역(D1)을 추출할 수 있게 되고, 관심 영역(D1) 추출 후 해당 관심 영역(D1)에 해당하는 또 다른 선명한 영상(즉, 제2 영상(P2)에서 관심 영역(D1)에 대응하는 부분(D2))에서 눈을 검출하도록 구성된다.

이에 따라, 중앙처리부(40)의 눈 검출 정확도를 향상시킬 수 있고, 특히 제2 영상(P2)에서 관심 영역(D1)에 매칭되는 영역(D2)만 분석하면 되는 바, 영상 분석을 위한 작업량 내지 연산량이 크게 감소하여 눈 검출을 위한 처리 속도를 향상시킬 수 있게 된다.

전술한 처리에 의해 운전자의 눈 검출이 완료되면, 중앙처리부(40)는 이를 분석하여 운전자의 졸음 여부를 판단하게 된다.

구체적으로, 중앙처리부(40)는 검출된 눈 영상을 메모리(60)에 기저장되어 있는 정상상태의 눈 영역 영상과 비교하거나, 또는 눈의 개폐(예컨대, 개구 여부 내지 개구율)를 분석하여 운전자의 졸음 여부를 판단하도록 구성할 수 있다.

그리고, 상기 판단 결과 졸음 운전으로 판별된 경우, 경고 이벤트 발생부(50)를 제어하여 운전자에게 경고를 발생시키도록 구성된다. 여기서, 경고 이벤트 발생부(50)는 스피커, 진동 수단, 냉풍 발생기 등과 같이 사용자의 주의를 환기시킬 수 있는 수단 중에서 적어도 어느 하나를 채용할 수 있다.

한편, 본 발명의 중앙처리부(40)는 다음과 같은 처리를 더 수행하도록 구성될 수 있다.

중앙처리부(40)는 조명부(10)의 조명 출력을 제한하여 제1 영상(P1)을 취득한 후 안면을 인식한다. 이때 안면 인식에 실패하면 조명 출력을 변경하여 다시 영상을 취득하여 안면 인식을 수행하도록 구성된다.

안면 인식에 성공하면, 제1 영상(P1)에서 관심 영역(D1)을 추출한 뒤 조명 출력 제한을 해제한 후 제2 영상(P2)을 취득한다. 그리고, 제2 영상(P2) 중 상기 관심 영역(D1)에 대응하는 영역(D2)에서 상기 운전자의 눈을 검출하는 처리를 수행한다.

이때, 눈 검출에 실패하면 조명 출력을 변경하여 다시 제2 영상(P2)을 취득하여 관심 영역(D1)에 대응하는 영역(D2)에서 눈을 검출하는 처리를 수행한다.

그리고, 눈 검출이 성공적으로 완료되면, 전술한 눈의 개폐(예컨대, 개구 여부 내지 개구율)를 분석하여 운전자의 졸음 여부를 판단하도록 구성할 수 있다.

이후, 졸음 여부로 판단되면 경고 이벤트를 발생시킨 뒤 전술한 제2 영상(P2) 획득 과정을 반복하며 운전자의 눈 검출을 위한 처리 작업을 연속적으로 수행해 나간다.

만약, 반복적인 눈 검출 처리 작업이 연속적으로 실패하면, 전술한 조명 출력 제한 후 제1 영상(P1) 획득 그리고 관심 영역(D1) 설정 작업과, 이어지는 조명 출력 제한 해제 후 제2 영상(P2)에서의 눈 검출 수행 작업을 다시 수행하도록 구성된다.

상기와 같이, 조명 출력의 제한 및 해제에 따른 제1 및 제2 영상 획득 과정을 더 포함되게 구성할 경우, 보다 정확히 눈을 검출할 수 있는 장점이 있다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

10: 조명부 20: 광학계
21: 프리즘 렌즈 22: 적외선 통과필터
23: 중성농도 필터 24: 무반사층
25: 대물 렌즈 30: 적외선 카메라
31: 제1 촬상소자
32: 제2 촬상소자 40: 중앙처리부
50: 경고이벤트 발생부 P1: 제1 영상
P2: 제2 영상 D1: 관심 영역
D2: 관심 영역 매칭 영역

Claims (8)

1. 운전자의 얼굴 측으로 적외선 파장대의 광을 출사하는 조명부;
   상기 운전자 측으로 투사후 입사되는 상기 적외선을 제1 방향 및 제2 방향으로 분산시키는 프리즘 렌즈;
   상기 프리즘 렌즈의 상기 적외선이 입사되는 면 상에 구비되어 가시광선은 차단하고 적외선은 통과시키는 적외선 통과필터;
   상기 프리즘 렌즈의 상기 제1 방향 광 경로 상에 구비되는 중성농도 필터;
   상기 프리즘 렌즈의 상기 제2 방향 광 경로 상에 구비되는 무반사(AR)층;
   상기 중성농도 필터를 통과 후 입사되는 광을 검지하여 제1 영상을 생성하는 제1 촬상소자;
   상기 무반사층을 통과 후 입사되는 광을 검지하여 제2 영상을 생성하는 제2 촬상소자; 및
   상기 제1 촬상소자에 의해 생성되는 제1 영상으로부터 상기 운전자의 안면 영역을 인식한 후 눈을 포함한 영역을 관심 영역으로 추출하고, 상기 제2 영상 중 상기 관심 영역에 대응하는 영역으로부터 상기 운전자의 눈을 검출하는 중앙처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 중앙처리부는,
   상기 관심 영역의 추출이 완료되면, 상기 제2 영상 중 상기 관심 영역에 대응하는 영역에 초점을 맞추는 영상 제어를 행함으로써 상기 제2 영상에 포함된 상기 운전자의 눈을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 장치.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 중앙처리부는,
   상기 조명부의 조명 출력을 제한하여 상기 제1 영상을 취득하고, 상기 제1 영상으로부터 상기 안면 영역을 인식하여 상기 관심 영역을 추출하며,
   상기 안면 영역 인식에 성공하면, 상기 조명부의 조명 출력 제한을 해제한 후 상기 제2 영상을 취득하고, 상기 제2 영상 중 상기 관심 영역에 대응하는 영역으로부터 상기 운전자의 눈을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 장치.
   
4. 제3 항에 있어서,
   상기 중앙처리부는,
   상기 안면 영역 인식에 실패하면, 상기 조명 출력을 변경하여 다시 상기 제1 영상을 취득한 후 상기 안면 영역 인식을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 장치.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 적외선 통과 필터 상에 구비되는 대물 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 장치.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 적외선 통과 필터는 상기 프리즘 렌즈로 입사되는 광 중 특정 대역의 근적외선만 통과시키는 대역통과 필터인 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 장치.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 조명부에서 출사되는 적외선은 근적외선 파장대의 광인 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 장치.
   
8. 제1 항에 있어서,
   상기 중앙처리부는 검출된 눈 영상을 메모리에 기저장되어 있는 정상상태의 눈 영역 영상과 비교하거나, 또는 눈의 개폐를 분석하여 상기 운전자의 졸음 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 졸음 운전으로 판별된 경우 소정의 경고 이벤트를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 장치.
   

Images