KR20160089999A - 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100)에 관한 것으로, 조향휠(10)의 위치와 시트(20)의 위치를 획득하는 파라미터 획득부(110);와, 운전자(1)의 얼굴 영상을 촬영하는 영상 촬영부(120);과, 상기 영상 촬영부(120)이 촬영한 운전자의 얼굴 영상에서 시점을 검출하는 시점 검출부(130);와, 상기 파라미터 획득부(110)에서 획득된 상기 조향휠(10)의 위치와 시트(20)의 위치를 기초로, 상기 시점 검출부(130)에서 검출된 상기 시점의 위치를 이용하여 클러스터의 상하 위치 및 각도를 산출하는 주제어부(140);와, 상기 주제어부(140)에서 산출된 클러스터의 상하 위치 및 각도에 따라, 상기 클러스터의 상하위치를 조절하는 상하 위치 조절부(151)와 상기 클러스터의 각도를 조절하는 각도 조절부(152)를 포함하여 구성되는 클러스터 조절부(150); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100)에 관한 것이다.

Description

차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치{Vehicle Cluster Up-Down and Tilt System}

본 발명은 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100)에 관한 것으로, 조향휠(10)의 위치와 시트(20)의 위치를 획득하는 파라미터 획득부(110);와, 운전자(1)의 얼굴 영상을 촬영하는 영상 촬영부(120);과, 상기 영상 촬영부(120)이 촬영한 운전자의 얼굴 영상에서 시점을 검출하는 시점 검출부(130);와, 상기 파라미터 획득부(110)에서 획득된 상기 조향휠(10)의 위치와 시트(20)의 위치를 기초로, 상기 시점 검출부(130)에서 검출된 상기 시점의 위치를 이용하여 클러스터의 상하 위치 및 각도를 산출하는 주제어부(140);와, 상기 주제어부(140)에서 산출된 클러스터의 상하 위치 및 각도에 따라, 상기 클러스터의 상하위치를 조절하는 상하 위치 조절부(151)와 상기 클러스터의 각도를 조절하는 각도 조절부(152)를 포함하여 구성되는 클러스터 조절부(150); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100)에 관한 것이다.

통상적으로 자동차용 계기판은 대개 운전석의 정면 위치에 설치되는 것으로서, 차량에 관한 모든 정보를 인식하기 용이한 형태로 변환시켜 시각적으로 표시함으로써, 운전자에게 차량의 모든 상황을 판단할 수 있는 정보를 제공한다.

이러한 역할의 차량용 계기판은 차량의 각종 장치에 장착된 감지센서들, 그리고 전장품 등으로부터 감지된 신호를 시각적으로 표시하기 위한 각종 계측기 또는 표시용 램프 등으로 구성되어 있다.

즉, 자동차의 계기판에는 속도를 나타내는 속도계, 엔진의 회전수를 나타내는 RPM계, 냉각수의 온도를 나타내는 수온계, 연료의 충진상태를 나타내는 연료계, 변속단계를 나타내는 변속지시등, 각종 계측기 및 장치의 작동상태등을 표시/경고하는 램프등이 포함되어 있다.

이와 같이, 차량의 주행과 관련된 각종 정보를 운전자에게 일목요연하게 보여주는 계기판은 근래들어 클러스터(cluster)라 칭하여지며 각 차량에 구비되어 있다.

클러스터는 자동차의 순간 속도를 측정하여 지시하는 것으로, 구간 거리계와 적산계로 이루어진 속도계를 비롯하여, 엔진의 회전수를 지시하는 RPM 속도계, 연료의 잔량을 나타내는 연료계, 냉각수의 온도를 나타내는 냉각수 온도계 등을 포함한다.

그 밖에도, 엔진의 기동시나 이상 발생시에만 표시되는 것으로서, 냉각수량이나, 브레이크액, 엔진오일, 변속기 오일, 워셔액 등의 유면을 나타내는 유면 지시계 등이 추가로 구비되어 있다. 이러한 계기판 또는 클러스터 시스템에 관하여는 하기 특허문헌 1의 "자동차용 계기판의 디스플레이 시스템"(대한민국 공개특허 제10-2003-0083142호)에, GPS(Global Positioning System) 리시버(Receiver)를 선택적으로 포함하는 마이크로 컴퓨터; 차량의 계기판 전체면에 상기 마이크로 컴퓨터의 출력측과 연결 설치되는 보조 디스플레이를 갖는 액정 디스플레이와, GPS 엔진을 포함하는 액정 디스플레이 유니트; 캔 인터페이스(Can Interface)에 의하여 서로 신호 교환하는 엔진ECU 및 브레이크 컨트롤 유니트와, 상기 엔진 ECU와 상기 마이크로 컴퓨터의 입력측간을 신호 교환 가능하게 연결하는 KWP2000 인터페이스와, 상기 마이크로 컴퓨터와 배터리 사이에 설치되는 전압 레귤레이터와, 상기 마이크로 컴퓨터의 입력측에 PS/2포트(port)로 연결되는 키보드와, 상기 마이크로 컴퓨터와 로직 입력으로 신호 교환 가능한 스티어링 리모콘과, 상기 마이크로 컴퓨터의 입력측과 콤(COMM)포트로 연결되는 무선단말기를 포함하는 차량 설치유니트로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 계기판의 디스플레이 시스템에 관한 구성이 개시되어 있다.

한편, 최근 운전자에게 각종 편의 기능을 제공하기 위해 스티어링 칼럼(Columm) 상단부에 장착되어 운전자의 상태를 감시하는 운전자 감시 카메라가 구비된 차량이 속속 출시되고 있으며. 디지탈방식의 클러스터의 경우, 상기 운전자 감시 카메라를 이용하여 운전자의 시점을 감지한 후 클러스터에 정보가 표시되는 영역을 제한하여 사각(死角)이 발생하지 않도록 하여 시인성을 높이는 기술들이 개잘되고 있다.

그러나, 이러한 기존의 발명은 복고풍 디자인(retro design) 또는 최고급 사양의 차량 모델의 경우 주로 사용되는 아날로그 계기판을 사용하는 클러스터에는 적용 될 수 없고, LCD/LED 등을 세그먼트의 형식으로 구성하는 클러스터의 경우에도 적용될 수 없으며, 오직 디지털 디스플레이 패널을 사용하는 방식의 계기판에만 한정적으로 적용될 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

특허문헌 1: 대한민국 공개특허 제10-2003-0083142호

본 발명은 상기한 기존 발명의 문제점을 해결하여, 운전자 감시 카메라를 이용하여 운전자의 시점위치를 확보한 후, 클러스터 자체의 상하 위치 및 각도를 조절하여 아날로그 방식 또는 LCD/LED 등을 세그먼트의 형식으로 구성하는 클러스터의 경우에도 모두 사각(死角)이 발생하지 않도록 하여 시인성을 높이는 것이 가능한 것은 물론, 디지털 디스플레이 패널을 사용하는 클러스터의 경우 직각에 가까운 시야각을 확보하여 그 시인성을 더욱 높이는 것이 가능한 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100)는, 조향휠(10)의 위치와 시트(20)의 위치를 획득하는 파라미터 획득부(110);와, 운전자(1)의 얼굴 영상을 촬영하는 영상 촬영부(120);과, 상기 영상 촬영부(120)이 촬영한 운전자의 얼굴 영상에서 시점을 검출하는 시점 검출부(130);와, 상기 파라미터 획득부(110)에서 획득된 상기 조향휠(10)의 위치와 시트(20)의 위치를 기초로, 상기 시점 검출부(130)에서 검출된 상기 시점의 위치를 이용하여 클러스터의 상하 위치 및 각도를 산출하는 주제어부(140);와, 상기 주제어부(140)에서 산출된 클러스터의 상하 위치 및 각도에 따라, 상기 클러스터의 상하위치를 조절하는 상하 위치 조절부(151)와 상기 클러스터의 각도를 조절하는 각도 조절부(152)를 포함하여 구성되는 클러스터 조절부(150); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주제어부(140)는, 상기 시점의 위치를 이용하여, 상기 시점으로부터 상기 클러스터의 중심에 이르는 직선(C)에 수직이 되도록 상기 클러스터의 상기 각도를 결정하고, 상기 시점으로부터 상기 클러스터의 하단에 이르는 직선(L)이 상기 파라미터 획득부(110)에서 획득된 상기 조향휠(10)의 상측에 위치하도록 상기 클러스터의 상하 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시점 검출부(130)는, 상기 운전자의 얼굴 영상에서 눈 위치를 검출한 후 영상의 중심점을 기준으로 두 눈의 중간 지점이 얼마나 이격되었는지를 나타내는 정보인 시점을 검출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조향 휠(10)의 측정 파라미터는 텔레스코프(Telescope) 값과 각도(Tilt) 값 중에서 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 시트(20)의 측정 파라미터는 위치 값과 등받이의 각도 값 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 상하 위치 조절부(151)는 상기 클러스터에 하나 이상 설치되는 리니어 구동수단을 포함하여 구성되고, 상기 각도 조절부(152)는 상기 클러스터에 하나 이상 설치되는 틸트 구동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하는 경우, 운전자 감시 카메라를 이용하여 운전자의 시점위치를 확보한 후, 클러스터 자체의 상하 위치 및 각도를 조절하여 아날로그 방식 또는 LCD/LED 등을 세그먼트의 형식으로 구성하는 클러스터의 경우에도 모두 사각(死角)이 발생하지 않도록 하여 시인성을 높이는 것이 가능하여 범용적인 적용이 가능한 것은 물론, 디지털 디스플레이 패널을 사용하는 클러스터의 경우 직각에 가까운 시야각을 확보하여 그 시인성을 더욱 높이는 것이 가능하다는 장점이 있다.

도 1: 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 블럭 다이어그램.
도 2: 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치의 작동을 나타내는 흐름도.
도 3: 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치의 시점 검출부에서의 눈 위치 검출 과정에 대한 일예시도.
도 4: 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치의 클러스터 조절부에서의 상하 위치 및 각도를 산출하는 과정을 설명하기 위한 모식도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 발명의 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100)는 크게 도 1에 나타낸 것과 같이, 조향휠(10)의 위치와 시트(20)의 위치를 획득하는 파라미터 획득부(110)와, 운전자(1)의 얼굴 영상을 촬영하는 영상 촬영부(120)와, 상기 영상 촬영부(120)가 촬영한 운전자의 얼굴 영상에서 시점을 검출하는 시점 검출부(130)와, 상기 파라미터 획득부(110)에서 획득된 상기 조향휠(10)의 위치와 시트(20)의 위치를 기초로, 상기 시점 검출부(130)에서 검출된 상기 시점의 위치를 이용하여 클러스터의 상하 위치 및 각도를 산출하는 주제어부(140)와, 상기 주제어부(140)에서 산출된 클러스터의 상하 위치 및 각도에 따라, 상기 클러스터의 상하위치를 조절하는 상하 위치 조절부(151)와 상기 클러스터의 각도를 조절하는 각도 조절부(152)를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 주제어부(140)는 도 4의 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치의 클러스터 조절부에서의 상하 위치 및 각도를 산출하는 과정을 설명하기 위한 모식도에 나타낸 것과 같이, 상기 시점의 위치를 이용하여, 상기 시점으로부터 상기 클러스터의 중심에 이르는 직선(C)에 수직이 되도록 상기 클러스터의 상기 각도를 결정한다. 따라서 ,상기 클러스터는 상기 시점에 대하여 수직인 상태를 유지할 수 있으므로 가장 양호한 시인성을 확보하는 것이 가능하게 된다. 한편, 상기 주제어부(140)는 도 4에 나타낸 것과 같이 상기 시점으로부터 상기 클러스터의 하단에 이르는 직선(L)이 상기 파라미터 획득부(110)에서 획득된 상기 조향휠(10)의 위치에 대하여 상측에 위치하도록 상기 클러스터의 상하 위치를 결정하도록 하여, 상기 조향휠(10)이 운전자의 사야를 가리는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 시점 검출부(130)는, 상기 운전자의 얼굴 영상에서 눈 위치를 검출한 후 영상의 중심점을 기준으로 두 눈의 중간 지점이 얼마나 이격되었는지를 나타내는 정보인 시점을 검출하는 것을 특징으로 한다. 이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

이하, 도 3을 참조하여 시점 검출부(130)에서 상기 눈 위치를 검출하는 작동에 대해 상세히 살펴보기로 한다. 상기 시점 검출부(130)는 영상 촬영부(120)에서 촬영한 운전자의 얼굴 영상에서 얼굴이 갖는 대칭 부위, 즉 눈썹 부위인 제1대칭점영역(a)과 눈 부위인 제2대칭점영역(b) 및 콧구멍 부위인 제3대칭점영역(c)을 집중 검사해 모양과 크기 및 거리와 명암등을 고려하여 판단 기준이 되는 대칭점을 판단한다.

이때, 얼굴 영상에서 나타나는 대칭점 중 콧구멍에 가장 적합한 부위를 판단 기준이 되는 대칭점인 제3대칭점영역(c)을 기준점으로 설정하게 되는데, 이는 통상 콧구멍 부위는 다른 부위에 비해 빛에 의한 명암 변화가 없고 가장 낮은 위치에 있으면서 짧은 간격의 대칭 부위를 형성함을 이용하는 것이다.

이어, 얼굴 영상에서 콧구멍이 있는 제3대칭점영역(c)을 판단 기준이 되는 대칭점으로 설정한 후, 제3대칭점영역(c)의 윗부분을 눈위치후보영역(d, 즉 제1ㆍ2대칭점영역(a,b)임)으로 설정한다.

이와 같이, 얼굴 영상에서 눈위치후보영역(d)이 설정된 후 필터(소벨필터를 사용함)를 사용하여 눈위치후보영역(d)에서 눈의 위치를 집중 검사하게 되는데, 이는 필터(소벨필터) 사용시 로드(Load)가 많이 걸리면서 윤곽 라인을 집중적으로 표현할 수 있기 때문이다.

이어, 눈위치후보영역(d)에 대한 필터 영상을 통해 눈위치확정영역(e)을 선택하게 되는데, 이는 통상적으로 감기지 않은 눈은 타원형상이므로 이를 판단기준으로 하여 눈위치후보영역(d)에서 제1눈형상(A)이 검출되는 영역을 눈위치확정영역(e)으로 결정한다.

한편, 상기 조향 휠(10)의 위치를 파악하기 위한 상기 조향 휠(10)의 측정 파라미터는 텔레스코프(Telescope) 값과 각도(Tilt) 값 중에서 적어도 하나 이상을 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 사용자의 얼굴 위치를 신속하게 파악하기 위한 레퍼런스(reference) 값으로서의 기능을 가지는 상기 시트(20)의 측정 파라미터는 위치 값과 등받이의 각도 값 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상하 위치 조절부(151)는 상기 클러스터에 하나 이상 설치되는 리니어 구동수단을 포함하여 구성되고, 상기 각도 조절부(152)는 상기 클러스터에 하나 이상 설치되는 틸트 구동수단을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 리니어 구동 수단은 현재 위치를 검출하여 정밀하게 제어가 가능한 리니어 액츄에이터 또는 회전 구동 모터(또는 서보 모터)에 결합된 피니언과 랙 기어로 구성되는 것이 가능하다. 한편, 상기 틸트 구동수단은 서보 모터 등 회전 각도를 검출하여 정밀하게 제어가 가능한 다양한 회전 구동 수단 중 어느 하나를 선택하여 구성되는 것이 가능하다.

이상에서는 도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 운전자 시점
10: 조향휠
20: 시트
100: 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치
110: 파라미터 획득부
120: 영상 촬영부
130: 시점 검출부
140: 주제어부
150: 클러스터 조절부
151: 상하위치 조절부 152: 각도 조절부
160: 저장부

Claims (5)

1. 조향휠(10)의 위치와 시트(20)의 위치를 획득하는 파라미터 획득부(110);
   운전자(1)의 얼굴 영상을 촬영하는 영상 촬영부(120);
   상기 영상 촬영부(120)이 촬영한 운전자의 얼굴 영상에서 시점을 검출하는 시점 검출부(130);
   상기 파라미터 획득부(110)에서 획득된 상기 조향휠(10)의 위치와 시트(20)의 위치를 기초로, 상기 시점 검출부(130)에서 검출된 상기 시점의 위치를 이용하여 클러스터의 상하 위치 및 각도를 산출하는 주제어부(140);
   상기 주제어부(140)에서 산출된 클러스터의 상하 위치 및 각도에 따라, 상기 클러스터의 상하위치를 조절하는 상하 위치 조절부(151)와 상기 클러스터의 각도를 조절하는 각도 조절부(152)를 포함하여 구성되는 클러스터 조절부(150); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100).
   
2. 청구항 제 1항에 있어서,
   상기 주제어부(140)는,
   상기 시점의 위치를 이용하여, 상기 시점으로부터 상기 클러스터의 중심에 이르는 직선(C)에 수직이 되도록 상기 클러스터의 상기 각도를 결정하고,
   상기 시점으로부터 상기 클러스터의 하단에 이르는 직선(L)이 상기 파라미터 획득부(110)에서 획득된 상기 조향휠(10)의 상측에 위치하도록 상기 클러스터의 상하 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100).
   
3. 청구항 제 2항에 있어서,
   상기 시점 검출부(130)는,
   상기 운전자의 얼굴 영상에서 눈 위치를 검출한 후 영상의 중심점을 기준으로 두 눈의 중간 지점이 얼마나 이격되었는지를 나타내는 정보인 시점을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100).
4. 청구항 제 3항에 있어서,
   상기 조향 휠(10)의 측정 파라미터는 텔레스코프(Telescope) 값과 각도(Tilt) 값 중에서 적어도 하나 이상을 포함하고,
   상기 시트(20)의 측정 파라미터는 위치 값과 등받이의 각도 값 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100).
5. 청구항 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상하 위치 조절부(151)는 상기 클러스터에 하나 이상 설치되는 리니어 구동수단을 포함하여 구성되고,
   상기 각도 조절부(152)는 상기 클러스터에 하나 이상 설치되는 틸트 구동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 클러스터의 상하 위치 및 각도 제어 장치(100).
   

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