[논문]차량용 HUD를 위한 3차원 정보표시의 방법

류지형; 최성원; 이창구

doi:10.5302/j.icros.2011.17.1.12

차량용 HUD를 위한 3차원 정보표시의 방법
The Method of 3D Information Display for Automobile HUD 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.17 no.1, 2011년, pp.12 - 16

류지형 (전북대학교 전자공학부) , 최성원 (전북대학교 전자공학부) , 이창구 (전북대학교 전자공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Most car accidents occur when the driver does not look at the lane. Specially When the driver needs to find the path through the navigation, the driver have to look the other site. The number of such accidents can be prevented, if the driver receives the information without gazing other spot during the car is running. HUD (Head-Up Display) Technology, developed for enhancing the combat effectiveness and pilot's visibility in fighter, is applied to luxury cars for the safe operation of the driver. In recent years, the simple speed, lubrication status etc., as well as navigation information also shows through HUD. HUD is expected to increase in the future. But these HUD show the information elsewhere in the driver's eye focus. It is necessary to focus on the windshield for a few msec to check the information. In this paper, Introduced method display the HUD information in 3D as well as in similar distance the driver's eye focus so that the driver can operate the car more safely.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 기존의 HUD에 3차원으로 정보를 표시하여 운전자가 눈의 초점을 차선이 아닌 다른 곳에 맞추어 일어날 수 있는 사고를 예방하는 방법을 소개하고 있다. 3차원 정보 표시를 위해 OpenGL을 이용한 가상공간에 네비게이션 정보 등을 거리감이 있게 표시하였고, 이를 Windshield에 투영한 후 키스톤 보정을 통해 비교적 실제 차선과 겹쳐보이게 하였다.
본 논문에서는 운전자가 응시하는 초점과 비슷한 거리에서 정보를 확인할 수 있도록 사용자의 주행상태에 따라 주행정보를 3차원으로 표현하여 더욱더 사용자의 시선이 분산되지 않도록 하는 HUD 표시방법을 제시하고 그 우수성을 검증하였다.

제안 방법

본 논문에서는 기존의 HUD에 3차원으로 정보를 표시하여 운전자가 눈의 초점을 차선이 아닌 다른 곳에 맞추어 일어날 수 있는 사고를 예방하는 방법을 소개하고 있다. 3차원 정보 표시를 위해 OpenGL을 이용한 가상공간에 네비게이션 정보 등을 거리감이 있게 표시하였고, 이를 Windshield에 투영한 후 키스톤 보정을 통해 비교적 실제 차선과 겹쳐보이게 하였다. 이를 통해 운전자는 보다 정확하고 빠르게 네비게이션의 정보를 확인할 수 있다.
빠른 3D 연산을 위해 타블렛 PC를 차량의 데쉬보드에 구성하고 Windshield와는 약 32°만큼의 각도를 이루었다. Visual Studio 2008과 OpenGL API를 사용하여 프로그래밍을 하여 가상의 공간을 생성하였다.
가상공간에서의 바는 2m당 하나씩 표시를 하게 하였고 투영변환과 뷰포트 변환을 모두 사용하여 표현하였다.
기존의 HUD와는 달리 별다른 광학적 기구부를 포함하지 않고 소프트웨어로 위치, 방향등을 조절하거나 타블렛 PC 자체의 받침대를 조정하는 방법으로 정보가 표시되는 위치를 조정하였다.
두 번째 실험은 가상의 공간에서 거리에 따라 바를 생성하고 이를 실제의 차선과 겹쳐보이게 하여 HUD에서 실제 거리에 따른 정보를 어떻게 보여줄 수 있는지 실험해 보았다.
빠른 3D 연산을 위해 타블렛 PC를 차량의 데쉬보드에 구성하고 Windshield와는 약 32°만큼의 각도를 이루었다.
실험에는 그림 7과 같은 개체를 OpenGL 환경의 가상공간에 배치한 후 차량의 Windshield와 HUD LCD의 각도(32°) 만큼 투영변환을 시킨 후 가상 공간상에서 물체를 차량의 전방방향인 -z방향으로 멀어지게 하면서 운전자의 눈의 초점의 변화를 살펴보았다.
첫 번째 실험은 그림 7, 8과 같이 OpenGL로 만든 객체를 가상공간에서 거리를 조절하며 멀리 있는 물체와 가상의 물체 사이를 운전자가 눈의 초점을 변화시켜야 하는지를 보았다.

대상 데이터

그림7. 실험에 사용된 개체.

성능/효과

실험 결과 가상의 공간상에서 물체가 가까이 있으면 운전자의 눈의 초점도 가까워지고 가상의 공간상에서도 멀리 있다면 운전자의 눈의 초점도 멀어졌다
실험결과 가상공간의 차선에서 생성한 바가 차선의 전방으로 거리와 함께 도로의 폭을 반영함을 볼 수 있었다. 따라서 3D 가상공간에서 이러한 가상의 도로와 정보를 모두 표시 한다면 운전자에게 보다 빠르고 정확하게 정보를 전달 할 수 있다.

후속연구

차량의 속도가 느릴 때에는 초점이 차량과 가까운 곳에 위치하고, 차량의 속도가 빠를 때에는 차량과 먼 곳에 초점이 위치한다[2]. 또한, 네비게이션 정보의 경우 역시 고정된 위치에 표시하는 것 보다 안내 위치와 운전자 눈의 초점을 고려하여 표시하게 된다면 사용자가 알아보는데 더욱 편리할 것이다.
그러나 주행 중 차량의 떨림, 운전자의 자세에 따른 보정은 이루어지지 않았다. 추후 이러한 보정을 위해 가속도 센서, 자이로 등을 이용하여 차량의 떨림이나 Head-Tracking 기술과 같이 운전자의 시선을 트래킹하여 보정하여 준다면 보다 현실감 있는 3차원 HUD를 구현할 것이라 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대부분의 교통사고의 원인은 무엇인가?	대부분의 교통사고는 운전자의 부주의한 핸들 조작에 의해 일어난다. 이러한 사고들은 운전자가 전방을 바라보지 않고 눈을 감고 있거나 다른 곳에 시선을 둔 상황에서 많이 발생하였다.
	자동차에 적용된 전방시현장치 기술은 운전자에게 어떠한 도움을 주는가?	이러한 HUD 기술은 근래에 고급 승용차에서도 적용되어 차량의 상태(속도, 주유상태)는 물론 라디오 주파수, Night Vision 등 여러 정보를 차량의 Windshield에 표시하여 운전자의 안전운행에 도움을 주고 있다.
	전방시현장치 기술은 무엇을 위해 개발되었는가?	항공분야에서 요구되는 시각적 한계 극복을 위해 개발된 HUD (Head-Up Display, 전방시현장치)기술은 조종사의 시계(視界)확보에 도움을 주며 조종사가 계기판(클러스터)을 바라보는 수 초 동안 발생할 위험한 상황을 방지하는데 기여하고 있다[1].

참고문헌 (6)

K. H. Kim, S. I. Cho, and J. H. Park “Application of head-up-display technology to telematics,” Electronics and telecommunications trends, vol. 23, no. 1, pp. 153-162, 2008.
H.-B. Son, H.-J. Ban, K. Yang, and Y.-C. Rhee, “Implement of intelligent head-up display for vehicle,” Journal of Korean Institute of Intelligent Systems, vol. 20, no. 3, pp. 400-405, 2010.

원문보기 상세보기
M.-S. An and D.-S. Kang, “An implementation of interpolation algorithm and complementary color algorithm for HUD,” Journal of Korean Institute of Information Technology, vol. 7, no. 2, pp. 83-88, 2009.
Z. Wang and E. P. Simoncelli, “An Adaptive linear system framework for image distortion analysis,” IEEE International Conference on ICIP, Sep. 2005.
D. Anup, Y. C. Shinko, and M. T. Mhan, “A novel active heads-up display for driver assistance,” IEEE Trans. on systems, man, and cybernetics, vol. 39, no. 1, pp. 85-93, Feb. 2009.

상세보기
T. Maycus, L. Christian, and K. Gudrun, “Visual longitudinal and lateral driving assistance in the head-up display of cars,” Proc. of the 6th IEEE and ACM International Symposium, pp. 91-94, 2007.

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