KR101757263B1 - 근거리 물체 감지 장치 및 방법과 이를 이용한 차량 - Google Patents

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Abstract

개시된 발명은 근거리 물체 감지 장치 및 방법과 이를 이용한 차량에 관한 것으로서, 물체를 향해 밝기가 변조된 광을 조사하는 광 송신부; 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득하는 광 수신부; 및 복수의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출하는 프로세서;를 포함할 수 있다.

Description

근거리 물체 감지 장치 및 방법과 이를 이용한 차량{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING OBJECT OF SHORT RANGE, VEHICLE USING THE SAME}
근거리 물체 감지 장치 및 방법과 이를 이용한 차량에 관한 것이다.
일반적으로 물체를 감지하기 위한 방법으로 카메라가 적외선 엘이디(Infrared Light Emitting Diode)의 온오프 시점을 정확히 인지하여 온오프 시점에 따라 물체를 순차 촬영하여 적외선 반사영상을 획득하는 방법을 적용하였다.
상술한 방식은 반사 영상을 추출하기 위해 카메라가 적외선 발광 타이밍과 적외선 오프 타이밍을 정확하게 인지해야 하며, 기존 일반 카메라의 경우 고속 영상 추출과 적외선 발광 타이밍에 정확히 촬영을 수행하는 것이 어렵기 때문에, 추가적인 하드웨어적 구성이 존재하지 않으면 기술 구현이 어렵다.
개시된 발명은 물체를 향해 변조된 적외선을 조사한 후 관찰하여 배경에 비해 상대적으로 근거리에 위치하는 물체를 감지하는 근거리 물체 감지 장치 및 방법과 이를 이용한 차량을 제공하기 위한 것이다.
개시된 발명의 일 측면의 근거리 물체 감지 장치는, 물체를 향해 밝기가 변조된 광을 조사하는 광 송신부; 상기 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득하는 광 수신부; 및 상기 복수의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출하는 프로세서;를 제공할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하여 밝기 변화가 기준치를 초과하는 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하여 밝기 변화의 주기가 상기 변조된 광의 밝기 변조주기와 일치하는 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출할 수 있다.
또한, 근거리 물체 감지 장치는, 상기 광 송신부로 상기 광의 밝기를 변조하기 위한 광 밝기 변조주기를 제공하는 변조부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 근거리 물체 감지 장치는, 상기 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한 순서에 따라 저장하고, 저장된 상기 반사 이미지 프레임의 수가 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우 저장된 상기 복수의 반사 이미지 프레임 중 가장 오래된 순서로 상기 반사 이미지 프레임을 삭제하는 메모리;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 송신부는 복수의 적외선 엘이디(Infrared Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 수신부는 단일 적외선 카메라일 수 있다.
또한, 상기 광 송신부와 상기 광 수신부는 일체형으로 구현되거나, 또는 각각 별도로 구현될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면의 근거리 물체 감지 방법은, 광의 밝기를 변조하는 단계; 상기 변조된 광을 물체를 향해 조사하는 단계; 상기 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득하는 단계; 및 상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출하는 단계;를 제공할 수 있다.
또한, 상기 근거리 물체를 추출하는 단계는, 상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하는 단계; 분석 결과, 상기 복수의 반사 이미지 프레임 간에 밝기 변화값이 기준치를 초과하는 픽셀이 존재하는지 여부를 확인하는 단계; 및 확인 결과, 상기 밝기 변화값이 상기 기준치를 초과하는 픽셀이 존재하는 경우, 상기 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 근거리 물체를 추출하는 단계는, 상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하는 단계; 분석 결과, 상기 복수의 반사 이미지 프레임 간에 밝기 변화의 주기가 상기 광의 밝기를 변조시킨 주기와 일치하는 픽셀이 존재하는지 여부를 확인하는 단계; 및 확인 결과, 상기 밝기 변화의 주기가 상기 광의 밝기를 변조시킨 주기와 일치하는 픽셀이 존재하는 경우, 상기 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 반사 이미지 프레임을 획득하는 단계는, 획득된 상기 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한 순서에 따라 저장하는 단계; 및 저장된 상기 반사 이미지 프레임의 수가 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우, 상기 복수의 반사 이미지 프레임 중 가장 오래된 순서로 상기 반사 이미지 프레임을 삭제하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광은 적외선(Infrared)일 수 있다.
개시된 발명의 일 측면의 차량은, 물체를 향해 밝기가 변조된 광을 조사하는 광 송신부; 상기 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득하는 광 수신부; 및 상기 복수의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출하는 프로세서;를 제공할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하여 밝기 변화가 기준치를 초과하는 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하여 밝기 변화의 주기가 상기 변조된 광의 밝기 변조주기와 일치하는 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출할 수 있다.
또한, 상기 차량은, 상기 광 송신부로 상기 광의 밝기를 변경하기 위한 광 밝기 변조주기를 제공하는 변조부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량은, 상기 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한 순서에 따라 저장하고, 저장된 상기 반사 이미지 프레임의 수가 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우 저장된 상기 복수의 반사 이미지 프레임 중 가장 오래된 순서로 상기 반사 이미지 프레임을 삭제하는 메모리;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 송신부는 복수의 적외선 엘이디(Infrared Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 수신부는 차량의 운전석, 보조석 및 후석 중 적어도 하나에 착석한 사용자의 손을 감지할 수 있는 위치에 설치될 수 있다.
또한, 상기 광 수신부는 단일 적외선 카메라일 수 있다.
개시된 발명은 적외선 엘이디를 고속으로 변조하면서 나타나는 반사 영상 프레임의 밝기 변화를 이용하기 때문에, 외부 광원에 의한 영향을 최소화한 근거리 물체를 추출할 수 있어, 근거리 물체 검출 결과에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 개시된 발명은 하나의 카메라를 이용하여 카메라로부터 가까운 거리의 물체를 추출하는 것이 가능하다는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 차량의 외관을 도시하는 도면이다.
도 2는 차량의 내부를 도시하는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 의한 반사 이미지를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 의한 근거리 물체 감지를 위한 구성을 나타내는 제어 블럭도이다.
도 5는 반사 이미지 프레임을 저장하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 근거리 물체를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 의한 근거리 물체 감지를 위한 차량의 구성을 나타내는 제어 블럭도이다.
도 8은 차량 내 근거리 물체 감지 장치를 적용한 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 차량 내 근거리 물체 감지 장치를 적용한 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 적외선 엘이디와 적외선 카메라의 결합 구조를 나타내는 정면도이다.
도 11은 적외선 엘이디와 적외선 카메라의 결합 구조를 나타내는 평면도이다.
도 12 내지 도 14는 근거리 물체를 감지한 결과의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15 내지 도 17은 거리에 따른 밝기 변화의 차이를 나타내는 도면이다.
도 18은 반사 이미지 추출 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 일 실시예에 의한 근거리 물체 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 20은 다른 실시예에 의한 근거리 물체 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 차량의 외관을 도시하는 도면이고, 도 2는 차량의 내부를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(1)의 외관은 차량(1)의 외관을 형성하는 본체(10), 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 윈드 스크린(windscreen)(11), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(12), 차량(1) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(13) 및 차량의 전방에 위치하는 앞바퀴(21), 차량의 후방에 위치하는 뒷바퀴(22)를 포함하여 차량(1)을 이동시키기 위한 바퀴를 포함할 수 있다.
윈드 스크린(11)은 본체(10)의 전방 상측에 마련되어 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다. 또한, 사이드 미러(12)는 본체(10)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러를 포함하며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
도어(13)는 본체(10)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 차량(1)의 내부는 운전자가 차량(1)을 조작하기 위한 각종 기기가 설치되는 대시 보드(dashboard)(14), 차량(1)의 운전자가 착석하기 위한 운전석(15), 차량(1)의 동작 정보 등을 표시하는 클러스터 표시부(51, 52), 운전자의 조작 명령에 따라 경로 안내 정보를 비롯하여 오디오 및 비디오 기능을 제공하기 위한 AVN 장치(60)를 포함할 수 있다.
대시 보드(14)는 윈드 스크린(11)의 하부로부터 운전자를 향하여 돌출되게 마련되며, 운전자가 전방을 주시한 상태로 대시 보드(14)에 설치된 각종 기기를 조작할 수 있도록 한다.
운전석(15)은 대시 보드(14)의 후방에 마련되어 운전자가 안정적인 자세로 차량(1)의 전방과 대시 보드(14)의 각종 기기를 주시하며 차량(1)을 운행할 수 있도록 한다.
클러스터 표시부(51, 52)는 대시 보드(14)의 운전석(15) 측에 마련되며, 차량(1)의 운행 속도를 표시하는 주행 속도 게이지(51), 동력 장치(미도시)의 회전 속도를 표시하는 알피엠(rpm) 게이지(52)를 포함할 수 있다.
AVN 장치(60)는 차량(1)이 주행하는 도로의 정보 또는 운전자가 도달하고자 하는 목적지까지의 경로를 제공하는 내비게이션 기능을 표시하기 위한 디스플레이 및 운전자의 조작 명령에 따라 음향을 출력하는 스피커(41)를 포함할 수 있다.
또한, AVN 장치(60)는 내비게이션 기능뿐만 아니라 오디오, 비디오 기능을 포함할 수 있다.
차량(1)은 상술한 구성 이외에도 바퀴(21, 22)을 회전시키는 동력 장치(미도시), 차량(1)의 이동 방향을 변경하는 조향 장치(미도시), 바퀴(21, 22)의 이동을 정지시키는 제동 장치(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 동력 장치는 본체(10)가 전방 또는 후방으로 이동하도록 앞바퀴(21) 또는 뒷바퀴(22)에 회전력을 제공한다. 이와 같은 동력 장치는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(engine) 또는 축전기(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 포함할 수 있다.
조향 장치는 운전자로부터 주행 방향을 입력받는 조향 핸들(42), 조향 핸들(42)의 회전 운동을 왕복 운동으로 전환하는 조향 기어(미도시), 조향 기어(미도시)의 왕복 운동을 앞바퀴(21)에 전달하는 조향 링크(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 같은 조향 장치는 바퀴(21, 22)의 회전축의 방향을 변경함으로써 차량(1)의 주행 방향을 변경할 수 있다.
제동 장치는 운전자로부터 제동 조작을 입력받는 제동 페달(미도시), 바퀴(21, 22)와 결합된 브레이크 드럼(미도시), 마찰력을 이용하여 브레이크 드럼(미도시)의 회전을 제동시키는 브레이크 슈(미도시) 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 제동 장치는 바퀴(21, 22)의 회전을 정지시킴으로써 차량(1)의 주행을 제동할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 의한 반사 이미지를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 일 실시예에 의한 근거리 물체 감지를 위한 구성을 나타내는 제어 블럭도이다.
이하에서는, 반사 이미지 프레임을 저장하는 방법을 설명하기 위한 도 5 및 근거리 물체를 감지하는 방법을 설명하기 위한 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4에서 도시하는 바와 같이, 근거리 물체 감지 장치(100)는 변조부(110), 광 송신부(120), 광 수신부(130), 메모리(140) 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다.
변조부(110)는 광 송신부(120)로 광의 밝기를 변경하기 위한 광 밝기 변조주기를 제공한다.
이때, 광 밝기 변조주기는 자연환경에서 발생하지 않는 패턴이거나, 주변 환경으로 인해 간섭이 일어나지 않는 패턴이거나, 또는 주변 환경에서 주기성을 갖는 패턴과 차별할 수 있는 패턴으로, 본 발명에서 개시하는 광 이외에 간섭으로 작용하는 광(예를 들어, 자연광 등)의 패턴과 차별화할 수 있도록 인위적으로 밝기를 변경시킬 수 있도록 하는 것이다.
광 송신부(120)는 물체(도 3의 O1, O2)를 향해 밝기가 변조된 광을 조사한다.
이때, 광 송신부(120)는 변조 회로의 전압조절로 밝기를 변화시킬 수 있다. 여기에서, 변화는 100Hz로 진행될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상술한 광 송신부(120)는 복수의 적외선 엘이디(Infrared Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.
상기 적외선 엘이디는 광원의 밝기를 임의로 변조하는 것이 가능하기 때문에, 외부 광원(예를 들어, 햇빛과 같이 자연적으로 발생하는 자연광원)의 영향보다 큰 진폭과 짧은 변화주기를 가지도록 변조하여 외부 광원과 차별화될 수 있도록 적용하는 것이다.
광 수신부(130)는 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한다. 이때, 광 수신부(130)는 단일 적외선 카메라일 수 있으며, 가시광선 차단 필터를 포함할 수 있다.
광 수신부(130)는 광 송신부(120)를 통해 변조된 광이 조사되는 환경으로부터 반사된 이미지 프레임을 획득하는 것이다.
상술한 광 송신부(120)와 상기 광 수신부(130)는 일체형으로 구현되거나, 또는 각각 별도로 구현될 수 있다.
메모리(140)는 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한 순서에 따라 저장하고, 저장된 반사 이미지 프레임의 수가 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우 저장된 상기 복수의 반사 이미지 프레임 중 가장 오래된 순서로 상기 반사 이미지 프레임을 삭제한다. 이때, 메모리(140)는 일정 프레임을 저장할 수 있는 구조의 큐(Queue) 형태일 수 있다.
상술한 광 송신부(120)가 적외선 카메라인 경우, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 메모리(140)가 별도로 구현되거나, 또는 적외선 카메라 내부에 구현되는 것이 가능하다 할 것이다.
도 5를 참조하면, 메모리(140)에 복수의 반사 이미지 프레임(Image #1, Image #2 ~ Image #N)이 저장된 상태에서, 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우, 새로운 반사 이미지 프레임이 저장(도 5의 New Input)되면, 가장 오래된 반사 이미지 프레임(도 5의 Old one)을 메모리(140)로부터 삭제하는 것이다.
프로세서(150)는 복수의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출한다.
이를 위해, 프로세서(150)는 복수의 반사 이미지 프레임으로부터 밝기 변화를 분석하기 위한 변화 감지부(151)와 분석된 밝기 변화를 통해 근거리 물체를 추출하기 위한 대상 추출부(153)를 포함할 수 있다.
즉, 프로세서(150)는 광 수신부(130)를 통해 획득된 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 반사 이미지 프레임에 포함된 적어도 하나의 물체에 대한 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출하는 것이다.
도 6을 참조하면, 광 송신부(120)가 물체(도 6의 O1, O2)를 향해 광을 조사한 이후, 광 수신부(130)를 통해 반사 이미지 프레임을 획득하여 반사 이미지 프레임의 밝기 변화를 분석함에 따라 근거리 물체(O3)를 추출하는 것이다. 이때, 근거리 물체(O3)를 추출하는 방법은 후술하는 두 가지 방법을 적용할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 프로세서(150)는 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하여 밝기 변화가 기준치를 초과하는 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출한다.
또한, 프로세서(150)는 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하여 밝기 변화의 주기가 변조된 광의 밝기 변조주기와 일치하는 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출한다.
도 7은 다른 실시예에 의한 근거리 물체 감지를 위한 차량의 구성을 나타내는 제어 블럭도이다.
이하에서는, 차량 내 근거리 물체 감지 장치를 적용한 일 예를 나타내는 도8, 차량 내 근거리 물체 감지 장치를 적용한 다른 예를 나타내는 도 9, 적외선 엘이디와 적외선 카메라의 결합 구조를 나타내는 정면도인 도 10, 적외선 엘이디와 적외선 카메라의 결합 구조를 나타내는 평면도인 도 11, 근거리 물체를 감지한 결과의 일 예를 나타내는 도 12 내지 도 14, 거리에 따른 밝기 변화의 차이를 나타내는 도 15 내지 도 17, 반사 이미지 추출 과정을 설명하기 위한 도 18을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 차량(200)은 변조부(210), 광 송신부(220), 광 수신부(230), 메모리(240) 및 프로세서(250)를 포함할 수 있다. 이때, 차량(200)은 프로세서(250)와 연결되어, 차량(200) 내 각종 서비스를 제공하기 위한 AVN 장치(60)를 포함할 수 있다.
변조부(210)는 광 송신부(220)로 광의 밝기를 변경하기 위한 광 밝기 변조주기를 제공한다.
광 송신부(220)는 물체를 향해 밝기가 변조된 광을 조사한다.
예를 들어, 광 송신부(220)는 차량(200) 내 탑승한 운전자의 손을 향해 변조된 광을 조사할 수 있으며, 이를 위해 운전자의 손을 향해 광을 조사할 수 있는 위치에 장착되어야 함은 당연하다 할 것이다.
이때, 광 송신부(220)를 통해 조사되는 변조된 광은 운전자의 손 뿐만 아니라 손 주변에 위치하는 차량 내 각종 장비에도 도달할 수 있다. 만약, 차량(200) 내 탑승한 사용자의 손의 제스처(gesture)를 분석하여 차량 내 각종 서비스를 구동하기 위한 기술을 적용할 경우, 광 송신부(220)는 손과 차량 내 각종 장비 중 손과 더 근접한 거리에 위치할 수 있도록 설치되어야함은 당연하다 할 것이다.
또한, 광 송신부(220)는 복수의 적외선 엘이디(Infrared Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.
광 수신부(230)는 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한다.
이때, 광 수신부(230)는 단일 적외선 카메라일 수 있으며, 가시광선 차단 필터를 포함할 수 있다. 한편, 광 수신부(230)는 단일 적외선 카메라에 한정되지 않으며, 운용자의 필요에 따라 다른 형태의 카메라로 대체함이 가능하다 할 것이다.
또한, 광 수신부(230)는 차량의 운전석, 보조석 및 후석 중 적어도 하나에 착석한 사용자의 손을 감지할 수 있는 위치에 설치될 수 있다.
예를 들어, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 광 수신부(230)는 차량(200) 내 운전석 또는 보조석에 착석한 사용자의 손을 용이하게 인식할 수 있도록 센터페시아(center fascia)의 230a 및 230b 위치에 설치될 수 있다. 이때, 센터페시아는 대시 보드(14) 중에서 운전석과 조수석 사이에 있는 컨트롤 패널 부분을 의미하는 것으로, 대시 보드(14)와 시프트레버가 수직으로 만나는 영역이며, 이곳에는 AVN 장치(60)를 비롯하여 오디오, 에어콘, 히터의 컨트롤러, 송풍구, 시거잭과 재떨이, 컵홀더 등을 설치할 수 있다. 상술한, 센터페시아는 센터콘솔과 함께 운전석과 조수석을 구분하는 역할도 할 수 있다.
또한, 도 9에서 도시하는 바와 같이, 광 수신부(230)는 차량(200) 내 운전석과 조수석을 포함하는 전석과 후석에 착석한 사용자의 손(O1)을 인식할 수 있도록 차량(200) 전석의 천장과 후석의 천장에 230c 및 230d 위치에 설치될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
도 10 및 도 11을 참고하면, 상술한 광 송신부(220a, 220b, 220c, 220d)와 광 수신부(230)는 서로 일체형으로 구현되는 것이 가능하며, 이에 한정되지 않고, 각각이 별도로 구현되는 것도 가능하다 할 것이다.
도 11을 참고하면, 광 송신부(220)가 물체를 향해 광을 조사하면, 광 수신부(230)가 물체로부터 반사되는 반사 이미지 프레임을 획득하는 것이다.
메모리(240)는 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한 순서에 따라 저장하고, 저장된 상기 반사 이미지 프레임의 수가 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우 저장된 상기 복수의 반사 이미지 프레임 중 가장 오래된 순서로 상기 반사 이미지 프레임을 삭제한다. 이때, 메모리(240)에 저장된 반사 이미지 프레임은 최근 이미지 프레임이 저장되도록 관리되기 때문에, 매 순간 근거리 물체(예를 들어, 손) 추출과 이후 알고리즘 진행 시 병렬로 작동되어 호출 기준으로 일정한 프레임을 관찰할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
프로세서(250)는 복수의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출한다.
즉, 프로세서(250)는 광 수신부(230)를 통해 획득된 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 반사 이미지 프레임에 포함된 적어도 하나의 물체에 대한 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출하는 것이다.
이를 위해, 프로세서(250)는 복수의 반사 이미지 프레임으로부터 밝기 변화를 분석하기 위한 변화 감지부(251)와 분석된 밝기 변화를 통해 근거리 물체를 추출하기 위한 대상 추출부(253)를 포함할 수 있다.
도 12 내지 도 14에서 도시하는 바와 같이, 프로세서(250)는 반사 이미지 프레임 상에서 손(O1)과 배경 물체(O2)(도 12 내지 14의 좌측 도면참고) 중 손만을 근거리 물체(O3)로 추출(도 12 내지 14의 우측 도면참고)하는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 프로세서(250)는 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하여 밝기 변화가 기준치를 초과하는 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출한다.
또한, 프로세서(250)는 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하여 밝기 변화의 주기가 변조된 광의 밝기 변조주기와 일치하는 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출한다.
예를 들어, 도 15 내지 도 17은 광 송신부(220)를 통해 적외선 엘이디의 밝기를 사인 형태로 변조하여 물체를 향해 광을 조사하였을 경우를 나타낸 도면으로, 프로세서(250)는 A 위치의 물체와 B 위치의 물체의 밝기 변화를 나타내는 복수의 반사 이미지 프레임(도 15의 (a), (b) 및 (c))을 광 수신부(230)를 통해 획득할 수 있다. 이때, 도 15에서 도시하는 A 위치는 광 수신부(230)로부터 30cm 이격된 위치이고, B 위치는 광 수신부(230)로부터 2.50m 이격된 위치일 수 있다.
도 16에서 도시하는 바와 같이, A 위치의 물체의 밝기 변화는 적외선 엘이디의 밝기 변화인 사인 형태와 유사하게 사인 형태의 큰 폭으로 변하는 모습을 확인할 수 있다. 이에 반해, 도 17에서 도시하는 B 위치의 물체의 밝기 변화는 A 위치의 물체의 밝기 변화에 비해 작은 폭으로 밝기 변화가 발생하는 것을 확인할 수 있다. B 위치에서는 광 송신부(220)에서 인위적으로 조사한 광 이외에 자연광원의 영향을 더 많이 받는 위치이기 때문에 기본적인 밝기의 세기는 크지만 광 송신부(220)(예를 들어, 적외선 엘이디)와의 이격 거리가 커서 광 송신부(220)에 의해 조사된 변조된 광에 의한 밝기 변화가 적은 것이다.
도 18은 광 송신부(220)를 통해 적외선 엘이디의 밝기 변화를 도 15와 같이 연속적으로 수행하지 않고 큰 폭의 지그재그 형태로 변조하여 물체를 향해 광을 조사한 경우이다. 이때, 프로세서(250)는 광 수신부(230)를 통해 도 18과 같은 복수의 반사 이미지 프레임을 획득할 수 있다. 이러한 경우, 복수의 반사 이미지 프레임 간 밝기 변화는 도 15의 경우보다 크기 때문에 적은 반사 이미지 프레임으로 근거리 물체를 추출할 수 있다.
도 18에서 도시하는 바와 같이, 광 송신부(220)와 책상에 비해 근거리에 위치하는 손은 광의 밝기 변조에 따라 획득되는 반사 이미지 프레임 상에서도 손의 밝기 변화가 뚜렷하게 나타나는 것에 비해, 배경 물체인 책상의 밝기 변화는 거의 없는 것을 확인할 수 있다.
도 19는 일 실시예에 의한 근거리 물체 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 근거리 물체 감지 장치(100)는 광의 밝기를 변조할 수 있다(S101). 상기 광은 적외선(Infrared)일 수 있다.
다음, 근거리 물체 감지 장치(100)는 상기 변조된 광을 물체를 향해 조사할 수 있다(S103).
다음, 근거리 물체 감지 장치(100)는 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득할 수 있다(S105).
이때, 근거 물체 감지 장치(100)는 획득된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한 순서에 따라 저장할 수 있다.
또한, 근거리 물체 감지 장치(100)는 저장된 반사 이미지 프레임의 수가 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우, 복수의 반사 이미지 프레임 중 가장 오래된 순서로 상기 반사 이미지 프레임을 삭제할 수 있다.
다음, 근거리 물체 감지 장치(100)는 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출할 수 있다(S107 ~ S111).
보다 상세히 설명하면, 근거리 물체 감지 장치(100)는 복수의 반사 이미지 프레임 각각에 대해 각 픽셀의 밝기를 분석할 수 있다(S107).
분석 결과, 상기 복수의 반사 이미지 프레임 간에 밝기 변화값이 기준치를 초과하는 픽셀이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다(S109).
확인 결과, 상기 밝기 변화값이 상기 기준치를 초과하는 픽셀이 존재하는 경우, 상기 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출할 수 있다(S111).
만약, 단계 S109의 확인 결과, 밝기 변화값이 기준치와 동일하거나 미만인 경우, 근거리 물체 감지 장치(100)는 단계 S101부터 재 수행할 수 있다.
도 20은 다른 실시예에 의한 근거리 물체 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 근거리 물체 감지 장치(100)는 광의 밝기를 변조할 수 있다(S201). 상기 광은 적외선(Infrared)일 수 있다.
다음, 근거리 물체 감지 장치(100)는 상기 변조된 광을 물체를 향해 조사할 수 있다(S203).
다음, 근거리 물체 감지 장치(100)는 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득할 수 있다(S205).
이때, 근거 물체 감지 장치(100)는 획득된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한 순서에 따라 저장할 수 있다.
또한, 근거리 물체 감지 장치(100)는 저장된 반사 이미지 프레임의 수가 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우, 복수의 반사 이미지 프레임 중 가장 오래된 순서로 상기 반사 이미지 프레임을 삭제할 수 있다.
다음, 근거리 물체 감지 장치(100)는 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출할 수 있다(S207 ~ S211).
보다 상세히 설명하면, 근거리 물체 감지 장치(100)는 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석할 수 있다(S207).
분석 결과, 상기 복수의 반사 이미지 프레임 간에 밝기 변화의 주기가 상기 광의 밝기를 변조시킨 주기와 일치하는 픽셀이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다(S209).
확인 결과, 상기 밝기 변화의 주기가 상기 광의 밝기를 변조시킨 주기와 일치하는 픽셀이 존재하는 경우, 상기 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출할 수 있다(S211).
단계 S209의 확인 결과, 밝기 변화의 주기가 광의 밝기를 변조시킨 주기와 일치하는 픽셀이 존재하지 않는 경우, 근거리 물체 감지 장치(100)는 단계 S201 이후를 재 수행할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1, 200 : 차량 60 : AVN 장치
100 : 근거리 물체 감지 장치 110, 210 : 변조부
120, 220 : 광 송신부 130, 230 : 광 수신부
140, 240 : 메모리 150, 250 : 프로세서

Claims (21)

  1. 물체를 향해 밝기가 변조된 광을 조사하는 광 송신부;
    상기 광 송신부로 상기 광의 밝기를 변조하기 위한 광 밝기 변조주기를 제공하는 변조부;
    상기 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득하는 광 수신부; 및
    상기 복수의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하여 밝기 변화의 주기가 상기 변조된 광의 밝기 변조주기와 일치하는 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출하는 근거리 물체 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한 순서에 따라 저장하고, 저장된 상기 반사 이미지 프레임의 수가 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우 저장된 상기 복수의 반사 이미지 프레임 중 가장 오래된 순서로 상기 반사 이미지 프레임을 삭제하는 메모리;
    를 더 포함하는 근거리 물체 감지 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 송신부는 복수의 적외선 엘이디(Infrared Light Emitting Diode)를 포함하는 근거리 물체 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광 수신부는 단일 적외선 카메라인 근거리 물체 감지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 송신부와 상기 광 수신부는 일체형으로 구현되거나, 또는 각각 별도로 구현되는 근거리 물체 감지 장치.
  9. 광의 밝기를 변조하는 단계;
    상기 변조된 광을 물체를 향해 조사하는 단계;
    상기 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출하는 단계;를 포함하고,
    상기 근거리 물체를 추출하는 단계는, 상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하는 단계, 분석 결과, 상기 복수의 반사 이미지 프레임 간에 밝기 변화의 주기가 상기 광의 밝기를 변조시킨 주기와 일치하는 픽셀이 존재하는지 여부를 확인하는 단계 및 확인 결과, 상기 밝기 변화의 주기가 상기 광의 밝기를 변조시킨 주기와 일치하는 픽셀이 존재하는 경우, 상기 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출하는 단계를 포함하는 근거리 물체 감지 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 반사 이미지 프레임을 획득하는 단계는,
    획득된 상기 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한 순서에 따라 저장하는 단계; 및
    저장된 상기 반사 이미지 프레임의 수가 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우, 상기 복수의 반사 이미지 프레임 중 가장 오래된 순서로 상기 반사 이미지 프레임을 삭제하는 단계;
    를 포함하는 근거리 물체 감지 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 광은 적외선(Infrared)인 근거리 물체 감지 방법.
  14. 물체를 향해 밝기가 변조된 광을 조사하는 광 송신부;
    상기 광 송신부로 상기 광의 밝기를 변경하기 위한 광 밝기 변조주기를 제공하는 변조부;
    상기 물체로부터 반사된 복수의 반사 이미지 프레임을 획득하는 광 수신부; 및
    상기 복수의 반사 이미지 프레임으로부터 적어도 하나의 밝기 변화를 분석하여 근거리 물체를 추출하는 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 복수의 반사 이미지 프레임 각각의 각 픽셀의 밝기를 분석하여 밝기 변화의 주기가 상기 변조된 광의 밝기 변조주기와 일치하는 픽셀의 해당 물체를 근거리 물체로 추출하는 차량.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 반사 이미지 프레임을 획득한 순서에 따라 저장하고, 저장된 상기 반사 이미지 프레임의 수가 기 설정된 이미지 프레임 저장 기준을 초과하는 경우 저장된 상기 복수의 반사 이미지 프레임 중 가장 오래된 순서로 상기 반사 이미지 프레임을 삭제하는 메모리;
    를 더 포함하는 차량.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 광 송신부는 복수의 적외선 엘이디(Infrared Light Emitting Diode)를 포함하는 차량.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 광 수신부는 차량의 운전석, 보조석 및 후석 중 적어도 하나에 착석한 사용자의 손을 감지할 수 있는 위치에 설치되는 차량.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 광 수신부는 단일 적외선 카메라인 차량.
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