KR101821592B1 - Walking simulator system using virtual reality and method for calculating pedestrian position thereof - Google Patents

Walking simulator system using virtual reality and method for calculating pedestrian position thereof Download PDF

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KR101821592B1 KR1020160152913A KR20160152913A KR101821592B1 KR 101821592 B1 KR101821592 B1 KR 101821592B1 KR 1020160152913 A KR1020160152913 A KR 1020160152913A KR 20160152913 A KR20160152913 A KR 20160152913A KR 101821592 B1 KR101821592 B1 KR 101821592B1
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박무영
송용의
정종훈
정재욱
김종진
류준범
오주석
이동민
전진우
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Abstract

The present invention discloses a walking simulator system using virtual reality and a pedestrian position calculating method thereof. The walking simulator system includes a walking pad configured to allow a pedestrian to march in place; a motion sensor for sensing the motion of the pedestrian walking on the walking pad; a head mount display (HMD) mounted on the head of the pedestrian and outputting an image related to a virtual reality space where the pedestrian is walking; and a controller for calculating the virtual walk position of the pedestrian based on motion information sensed by the motion sensor and controlling the output image of the head mount display. It is possible to minimize the dizziness of the pedestrian.

Description

가상 현실을 이용한 보행 시뮬레이터 시스템 및 그 보행자 위치 산출 방법 {WALKING SIMULATOR SYSTEM USING VIRTUAL REALITY AND METHOD FOR CALCULATING PEDESTRIAN POSITION THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a walking simulator system using a virtual reality, and a pedestrian simulator system using the virtual reality,

본 발명은 고령 보행자의 체험형 교통 안전 교육에 이용할 수 있도록 가상 현실 기술이 적용된 보행 시뮬레이터 시스템 및 그 보행자 위치 산출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pedestrian simulator system to which a virtual reality technology is applied so that it can be used for experiential traffic safety education of an aged pedestrian, and a pedestrian position calculating method thereof.

최근 노인 인구의 폭발적인 증가에 따라 고령 인구가 증가하고 있으며, 이에 따라 고령 보행자의 교통 사고율이 증가하고 있다. 이와 같이 고령 인구의 교통 안전 문제가 심각한 사회 문제로 대두되고 있으며, 운동 능력이 저하된 고령 보행자의 교통사고 예방에 대한 중요성이 제고되고 있다.Recently, the elderly population is increasing due to the explosion of the elderly population, and the traffic accident rate of older pedestrians is increasing. In this way, the traffic safety problem of the elderly population is emerging as a serious social problem, and the importance of the prevention of the traffic accident of the aged pedestrian whose exercise ability is decreased is increasing.

이에 따라 고령 보행자의 교통사고 사전 예방을 위한 교육 시스템 구축이 필요성이 높아지고 있으나, 고령자의 특성상 원거리의 교육장 방문이 어려운 등 현실적인 한계로 인해 교통안전교육을 위한 대규모 체험관을 신설하는 것에 제약이 따르는 실정이다.As a result, it is necessary to construct educational system to prevent traffic accidents of elderly pedestrians. However, because of the characteristics of elderly people, .

이러한 현실을 감안하여 이동식 시뮬레이터 시스템이 그 대안으로서 제안되고 있으며, 고령 보행자의 경우 보행교육의 목적이 지식 전달이 아닌 가상현실을 통하여 자신의 보행능력을 평가하고 위험 상황에 대한 예측 및 대처 방법을 배우는 체험학습이 효과적이므로, 이러한 체험학습이 가능한 보행 시뮬레이터 개발의 필요성이 증대되고 있다. Considering this reality, a portable simulator system is proposed as an alternative. In the case of aged pedestrians, the purpose of pedestrian education is to evaluate their walking ability through virtual reality, not knowledge transfer, Since experiential learning is effective, the necessity of development of a walking simulator capable of such experiential learning is increasing.

공개특허공보 제10-2015-0031389호 (2015.03.24)Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2015-0031389 (Feb. 공개특허공보 제10-2009-0122875호 (2009.12.01)Open Patent Publication No. 10-2009-0122875 (2009.12.01)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 이동식 방문 교육에 적합한 보행 시뮬레이터로서, 기존 시뮬레이터들의 단방향적인 전달 방식의 단점을 극복하여 가상 현실 속 체험자와 공간이 일치하는 최적의 보행 시뮬레이터를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a gait simulator suitable for mobile visiting education and to provide an optimal gait simulator .

또한, 본 발명은 보행자의 보행이 가상 현실 속 공간에 최대한 현실과 가깝게 반영되도록 하여 보행자의 어지러움증을 최소화할 수 있는 보행자 위치 산출 방법을 제공하기 위한 것이다.Further, the present invention provides a pedestrian position calculation method capable of minimizing dizziness of a pedestrian by allowing the walking of a pedestrian to be reflected as close to reality as possible in a space in a virtual reality.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 보행자가 제자리 걸음으로 보행하도록 구성된 워킹 패드와, 상기 워킹 패드에서 보행하는 보행자의 모션을 센싱하는 모션 센서와, 보행자의 머리에 착용되며, 보행자가 보행 중인 가상 현실 공간에 관한 영상을 출력하는 헤드 마운트 디스플레이(HMD)와, 상기 모션 센서에서 센싱한 모션 정보를 근거로 상기 보행자의 가상 현실상 보행 위치를 산출하여 상기 헤드 마운트 디스플레이의 출력 영상을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 가상 현실을 이용한 보행 시뮬레이터 시스템을 개시한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a walking paddle, comprising: a walking pad configured to walk on a walk with a pedestrian; a motion sensor for sensing motion of the pedestrian walking on the walking pad; A head mounted display (HMD) for outputting an image related to a real space, and a controller for controlling the output image of the head mounted display by calculating a virtual walk position of the pedestrian based on the motion information sensed by the motion sensor A walking simulator system using a virtual reality is disclosed.

본 발명의 보행 시뮬레이터 시스템에 따르면, 상기 워킹 패드는, 보행자의 보행시 발이 미끄러지게 구성되는 구름판과, 상기 구름판의 상측에 설치되는 손잡이를 포함할 수 있다.According to the walking simulator system of the present invention, the working pad may include a rolling plate configured to slip a foot when the pedestrian walks, and a handle provided on the top of the rolling plate.

본 발명의 보행 시뮬레이터 시스템에 따르면, 상기 헤드 마운트 디스플레이는, 가상 현실과 관련된 음향을 출력하는 스피커를 포함할 수 있다.According to the walking simulator system of the present invention, the head mount display may include a speaker for outputting sound associated with the virtual reality.

본 발명의 보행 시뮬레이터 시스템은 상기 워킹 패드의 일측에 설치되는 고정 거치형 디스플레이가 추가로 구비할 수 있다.The walking simulator system of the present invention may further include a fixed-mount display mounted on one side of the working pad.

본 발명의 보행 시뮬레이터 시스템에 따르면, 상기 컨트롤러는, 상기 보행자의 신체의 기준점에서부터 전방으로 일정 거리에 위치한 가상 객체와 상기 모션 정보로부터 산출한 보행자의 발목 위치 사이의 거리를 실시간으로 산출하여, 상기 보행자의 가상 현실상 보행 위치를 산출할 수 있다.According to the walking simulator system of the present invention, the controller calculates in real time the distance between the virtual object located at a predetermined distance forward from the reference point of the body of the pedestrian and the ankle position of the pedestrian calculated from the motion information, It is possible to calculate the virtual walking position of the vehicle.

한편, 본 발명은 상기 모션 센서로부터 일정 주기로 획득한 모션 정보로부터 보행자의 발목 위치 정보를 순차적으로 산출하는 단계와, 보행자의 신체의 기준점에서부터 전방으로 일정 거리에 위치한 가상 객체와 상기 발목의 위치 사이의 거리를 순차 계산하여 제1거리값과 제2거리값을 순차 반복 획득하는 단계와, 상기 제1거리값과 제2거리값을 비교하여 비교 결과를 근거로 상기 보행자의 신체의 기준점 위치를 산출하는 단계를 포함하는 가상 현실상 보행자 위치 산출 방법을 개시한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a pedestrian, comprising: sequentially calculating an ankle position information of a pedestrian from motion information acquired from the motion sensor at regular intervals; Calculating a first distance value and a second distance value successively by sequentially calculating distances; comparing the first distance value and a second distance value to calculate a reference point position of the body of the pedestrian based on the comparison result; A method for calculating a virtual realistic pedestrian position is disclosed.

본 발명의 가상 현실상 보행자 위치 산출 방법에 따르면, 상기 기준점 위치의 산출 단계는, 제2거리값이 제1거리값보다 작은 경우 상기 기준점의 위치를 유지하고, 제2거리값이 제1거리값보다 커지는 순간부터 상기 발목의 위치 이동 거리에 대응하여 상기 기준점의 위치를 이동하는 단계를 포함할 수 있다.According to the virtual reality pedestrian position calculating method of the present invention, the calculating of the reference point position may be performed by maintaining the position of the reference point when the second distance value is smaller than the first distance value, And moving the position of the reference point corresponding to the position moving distance of the ankle from the moment it becomes larger.

본 발명의 가상 현실상 보행자 위치 산출 방법은 상기 기준점의 이동을 계속 유지하다가, 상기 제2거리값이 상기 제1거리값보다 작아지는 순간부터 상기 기준점의 이동을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.The virtual reality pedestrian position calculating method of the present invention may further include stopping the movement of the reference point from a moment when the second distance value becomes smaller than the first distance value while continuing to move the reference point.

본 발명의 가상 현실상 보행자 위치 산출 방법은 상기 기준점 이동의 중단 후 해당 발의 반대 발의 발목의 제1거리값과 제2거리값을 비교하여 보행자의 기준점 위치를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The virtual reality pedestrian position calculating method may further include calculating a reference point position of the pedestrian by comparing the first distance value and the second distance value of the ankle of the opposite foot of the foot, after stopping the reference point movement.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 헤드 마운드 디스플레이를 통해 보행자에게 입체 영상을 통한 가상 현실을 제공하여 가상 현실 속 체험자와 공간이 일치되도록 함으로써, 보행교육 효과를 극대화할 수 있다.According to the present invention having the above-described structure, it is possible to maximize the effect of walking training by providing a virtual reality through a stereoscopic image to a pedestrian through a head mound display so that the space coincides with the experience in a virtual reality.

또한 보행자의 실제 보행 패턴에 따른 위치 이동을 보행 위치 산출 방법에 적용하여 보행자의 보행이 가상 현실 속 공간에 최대한 현실과 가깝게 반영할 수 있으며, 이에 따라 가상 현실 속 체험자의 어지러움증 유발을 최소화할 수 있다.Also, it is possible to reflect the walking of the pedestrian in the virtual reality space as close to reality as possible by applying the position movement according to the actual walking pattern of the pedestrian to the walking position calculation method, thereby minimizing the occurrence of dizziness in the virtual reality subjects .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 시뮬레이터 시스템을 나타낸 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워킹 패드의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 워킹 패드의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실상 보행자의 위치 산출 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 워킹 패드를 보행하는 보행자의 보행 패턴을 순차적으로 나타낸 도면.
1 is a block diagram showing a walking simulator system according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of a working pad according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view of the working pad shown in Fig.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of calculating a position of a pedestrian in a virtual reality according to an embodiment of the present invention. FIG.
5 is a diagram sequentially showing a walking pattern of a pedestrian walking on a working pad;

이하, 본 발명과 관련된 가상 현실을 이용한 보행 시뮬레이터 시스템 및 그 보행자 위치 산출 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a walking simulator system and a pedestrian position calculating method using the virtual reality related to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 시뮬레이터 시스템을 나타낸 블록 구성도이다. 그리고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 워킹 패드의 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 워킹 패드의 단면도이다.1 is a block diagram showing a walking simulator system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a working pad according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of the working pad shown in FIG.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 실시예의 보행 시뮬레이터 시스템은 워킹 패드(110), 모션 센서(120), 헤드 마운트 디스플레이(130), 컨트롤러(140)를 포함한다.1 to 3, the walking simulator system of the present embodiment includes a walking pad 110, a motion sensor 120, a head mount display 130, and a controller 140.

워킹 패드(110)는 보행자가 제자리 걸음으로 보행할 수 있게 구성된다. 도 2 및 3과 같이 워킹 패드(110)는 보행자의 보행시 보행자의 발이 미끄러지게 구성되는 구름판(111)을 포함할 수 있다. 구름판(111)은 그 표면이 중심으로 갈수록 낮아지는 오목한 곡면 형상으로 형성될 수 있으며, 이와 같은 구조를 통해 보행자가 발을 내딛어 발이 구름판(111)에 접촉할 때 발이 구름판(111)의 표면에서 미끄러지면서 제자리로 복귀할 수 있다. 구름판(110)은 보행자가 전후좌우로 보행할 수 있게 보행자의 중심 위치를 중심으로 전후좌우 대칭 형상을 가질 수 있다.The working pad 110 is configured so that the pedestrian can walk while standing. As shown in FIGS. 2 and 3, the walking pad 110 may include a rolling plate 111 on which a foot of a pedestrian slips when the pedestrian is walking. The rolling plate 111 may be formed in a concave curved shape whose surface is lowered toward the center. When the pedestrian paces his / her foot and contacts the rolling plate 111, the foot slides on the surface of the rolling plate 111 And can return to the place. The rolling plate 110 may have a symmetrical shape in the front, rear, left, and right centered on the center position of the pedestrian so that the pedestrian can walk back and forth, right and left.

구름판(111)의 상측에는 보행자가 손에 잡고 보행할 수 있는 손잡이(112)가 구비될 수 있으며, 손잡이(112)는 구름판(111)을 지지하는 바닥판(117)에서 상측으로 연장된 지지 프레임(113)에 연결된다. 손잡이(112)는 보행자의 주위를 둘러싸는 링 형상을 가질 수 있다.The handle 112 may be provided on the upper side of the rolling plate 111 and may include a handle 112 that can be walked with the pedestrian by hand. Lt; / RTI > The handle 112 may have a ring shape surrounding the periphery of the pedestrian.

손잡이(112)의 내측에는 보행자의 신체를 지지하기 위한 지지부(115)가 추가로 설치될 수 있으며, 이는 손잡이(112)보다 작은 직경의 링 형태를 가질 수 있다. 지지부(115)는 손잡이(112)에서 내측으로 연장된 연결부(116)에 연결된 구성을 가질 수 있다.A support portion 115 for supporting the body of the pedestrian may be additionally provided on the inside of the handle 112, and this may have a ring shape having a diameter smaller than that of the handle 112. The support portion 115 may have a configuration connected to the connection portion 116 extending inwardly from the handle 112.

구름판(111)의 일측에는 상측으로 연장된 지지 로드(114)가 설치될 수 있으며, 지지 로드(114)에는 헤드 마운트 디스플레이(120)가 케이블을 통해 연결될 수 있다. 이와 같은 구성에 따라 보행자는 워킹 패드(110)의 구름판(111)에 서 있는 상태에서 헤드 마운트 디스플레이(130: HMD)를 착용할 수 있다.An upwardly extending support rod 114 may be installed at one side of the rolling plate 111 and the head mount display 120 may be connected to the support rod 114 via a cable. According to this configuration, the pedestrian can wear the head-mounted display 130 (HMD) while standing on the rolling plate 111 of the working pad 110.

다시 도 1을 참조하면, 모션 센서(120)는 워킹 패드(110)에서 보행하는 보행자의 모션을 센싱한다. 모션 센서(120)는 보행자의 전방 위치에 설치되어 보행자의 3차원 모션을 센싱하며, 모션 센서(120)로서 적외선 카메라를 이용하여 신체 제스쳐의 추적을 수행하는 키넥트(Kinect) 센서가 사용될 수 있다. 다만 모션 센서(120)의 종류는 이에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 구현 가능하다. Referring again to FIG. 1, the motion sensor 120 senses the motion of a pedestrian walking on the working pad 110. The motion sensor 120 may be a Kinect sensor installed at a position in front of the pedestrian to sense the three-dimensional motion of the pedestrian, and the motion sensor 120 may perform tracking of the body gesture using an infrared camera . However, the type of the motion sensor 120 is not limited thereto and can be implemented in various ways.

헤드 마운트 디스플레이(130)는 보행자의 머리에 착용되며, 보행자가 보행 중인 가상 현실 공간에 관한 영상을 출력한다. 헤드 마운트 디스플레이(130)는 보행자에게 3차원 입체 영상을 제공하며, 가상 현실과 관련된 음향을 출력하는 스피커를 추가로 구비할 수도 있다. 이와 같은 헤드 마운트 디스플레이(130)의 구성은 공지의 구성을 따르며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The head mount display 130 is worn on the head of a pedestrian, and outputs an image related to a virtual reality space in which the pedestrian is walking. The head mount display 130 may provide a three-dimensional stereoscopic image to the pedestrian, and may further include a speaker for outputting sound related to the virtual reality. The configuration of the head mount display 130 is well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted.

컨트롤러(140)는 헤드 마운트 디스플레이(130)의 출력 영상을 제어하는 기능을 한다. 컨트롤러(140)의 저장 공간에는 가상 현실 공간에 대한 영상/음향 정보, 돌발 이벤트에 대한 정보(시간, 날씨, 자동차), 교육 내용, 평가 요소 등에 대한 정보 등이 저장될 수 있으며, 컨트롤러(140)는 오퍼레이터의 명령 또는 기설정된 세팅에 따라 상기 정보들이 헤드 마운트 디스플레이(130)에 출력되도록 한다.The controller 140 controls the output image of the head mount display 130. The controller 140 may store video / audio information about a virtual reality space, information about an unexpected event (time, weather, automobile), education contents, evaluation factors, Causes the information to be output to the head mount display 130 according to an operator's command or predetermined setting.

컨트롤러(140)는 모션 센서(120)에서 센싱한 모션 정보를 근거로 보행자의 가상 현실상 보행 위치를 산출하여 헤드 마운트 디스플레이(130)의 출력 영상을 제어한다. 예를 들어 보행자가 발을 내딛어 앞으로 전진 이동하면, 컨트롤러(140)는 그에 대응되는 영상이 헤드 마운트 디스플레이(130)에 출력되도록 한다.The controller 140 calculates the virtual walk position of the pedestrian based on the motion information sensed by the motion sensor 120 and controls the output image of the head mount display 130. For example, if the pedestrian stepped forward and moved forward, the controller 140 causes the corresponding image to be output to the head-mounted display 130. [

워킹 패드(110)의 일측에는 헤드 마운트 디스플레이(130)와 별도로 고정 거치형 디스플레이(150)가 추가로 설치될 수 있으며, 본 실시예의 경우 고정 거치형 디스플레이(150)로서 4개의 디스플레이가 조합되어 하나의 화면을 출력하는 4면형 디스플레이가 적용된 것을 예시하고 있다. 고정 거치형 디스플레이(150)에 적용되는 디스플레이의 개수는 다양하게 변형 실시 가능하다.In addition to the head mount display 130, a fixed mount display 150 may be further provided on one side of the working pad 110. In the present embodiment, the fixed mount display 150 may be a combination of four displays, Lt; RTI ID = 0.0 > 4 < / RTI > The number of displays to be applied to the fixed-mount display 150 can be variously modified.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 현실상 보행자의 위치 산출 방법을 나타낸 순서도이고, 도 5는 이와 관련하여 워킹 패드를 보행하는 보행자의 보행 패턴을 순차적으로 나타낸 도면이다.FIG. 4 is a flowchart showing a method for calculating a position of a virtual reality pedestrian according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram sequentially showing a walking pattern of a pedestrian walking on a walking pad.

본 발명에 따르면, 컨트롤러(140)는 보행자의 신체의 기준점(예를 들면, 보행자의 단전의 위치)에서부터 전방으로 일정 거리에 위치한 가상 객체(N. Null Object)와 모션 센서(120)의 모션 정보로부터 산출한 보행자의 발목 위치 사이의 거리를 실시간으로 산출하여, 이를 근거로 보행자의 가상 현실상 보행 위치를 산출한다. According to the present invention, the controller 140 determines whether or not a virtual object (N.Null Object) located at a certain distance forward from the reference point of the pedestrian's body (for example, the position of the pedestrian's pedestrian) Calculated in real time, and calculates the walking position of the pedestrian on the basis of the calculated distance.

본 발명과 관련된 보행 위치 산출 방법에서는 보행자의 신체의 기준점(예를 들어, 단전의 위치)의 위치를 가상 현실상 보행 위치로 정의하며, 가상 현실상 보행 위치를 산출하기 위하여 가상 객체(N, Null Object)라는 개념이 사용된다. 가상 객체(N)는 보행자의 신체의 기준점에서 전방으로 일정 거리(예를 들어, 2미터)에 위치한 가상의 물체를 말한다. 가상 객체(N)는 기준점에 종속되어 기준점이 이동하면 이와 함께 이동한다.In the walking position calculation method according to the present invention, a position of a reference point (for example, a position of a pedestrian) of a body of a pedestrian is defined as a virtual reality walking position, and a virtual object (N, Null Object) Is used. The virtual object N refers to a virtual object located at a predetermined distance (for example, 2 meters) forward from the reference point of the pedestrian's body. The virtual object (N) is dependent on the reference point and moves together with the reference point.

이하, 도 4 및 5를 참조하여 가상 현실상 보행 위치 산출 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the method for calculating the virtual real walking position will be described in detail with reference to FIGS.

먼저, 컨트롤러(140)는 모션 센서(120)에서 센싱한 모션 정보, 구체적으로 다리 관절의 추적 정보를 일정 주기(예를 들어 30ms 간격)으로 획득한다(S10). 이 과정에서 획득하는 발의 정보가 왼발인지 오른발인지 식별하여 체크한다. 컨트롤러(140)는 이를 이용하여 발목의 위치를 상기 획득 주기에 해당하는 간격으로 순차적으로 산출한다(S20).First, the controller 140 acquires the motion information sensed by the motion sensor 120, specifically the tracking information of the leg joints at a predetermined period (for example, 30 ms intervals) (S10). Identify and check whether the foot information acquired in this process is left or right. The controller 140 sequentially calculates an ankle position at intervals corresponding to the acquisition period (S20).

다음으로, 컨트롤러(140)는 가상 객체(N)와 발목의 위치 사이의 거리를 순차적으로 계산한다. 실시간 계산 결과, 모션 정보 획득 주기에 해당하는 간격(예를 들어 30ms)으로 가상 객체(N)와 발목 사이의 거리(D, 도 5 참조)를 실시간으로 획득한다(S30). 이와 같이 실시간으로 획득한 거리값 중 먼저 획득한 거리값을 제1거리값(D1), 제1거리값(D1) 다음 주기에 획득한 거리값을 제2거리값(D2)으로 정의하며, 제1거리값(D1)과 제2거리값(D2)은 실시간 계산에 따라 계속 변하게 되는 개념이다. 컨트롤러(140)는 제1거리값(D1)과 제2거리값(D2)를 순차적으로 반복해서 획득하게 된다.Next, the controller 140 sequentially calculates the distance between the virtual object N and the position of the ankle. The distance D between the virtual object N and the ankle (refer to FIG. 5) is obtained in real time (S30) at an interval (for example, 30 ms) corresponding to the motion information acquisition period. The first distance value D1 and the distance value obtained in the next cycle of the first distance value D1 are defined as a second distance value D2, The first distance value D1 and the second distance value D2 are continuously changed according to the real-time calculation. The controller 140 sequentially obtains the first distance value D1 and the second distance value D2 in sequence.

컨트롤러(140)는 제1거리값(D1)과 제2거리값(D2)을 비교하여(S40), 비교 결과를 근거로 보행자의 신체의 기준점 위치를 산출한다.The controller 140 compares the first distance value D1 with the second distance value D2 (S40), and calculates the reference point position of the body of the pedestrian based on the comparison result.

이와 관련하여 도 5에 도시된 보행 패턴을 설명하면, (a)는 보행자가 준비 상태에 있는 것을 나타내고, (b)는 보행자가 한쪽 발을 들어 앞으로 내딛는 과정에 있는 상태를 나타낸다. 그리고 (c)는 보행자가 내딛은 발이 구름판(111)에 접촉하여 최대한 앞으로 이동한 상태를 나타내고, (d)는 앞발이 구름판(111)의 후방으로 미끄러져 후진하는 상태를 나타낸다. 마지막으로 (e)는 후진하는 발이 최대한 후방으로 후진한 상태에서 반대발을 들어 앞으로 막 내딛는 상태를 나타내고 있다.In this regard, the walking pattern shown in Fig. 5 will be described. (A) shows that the pedestrian is in the ready state, and (b) shows the state where the pedestrian is in the process of taking one foot forward. (C) shows a state in which the foot taken by the pedestrian comes into contact with the cloud plate 111 and moves forward as far as possible, and (d) shows a state in which the front foot slides backward to the rear of the cloud plate 111. Finally, (e) indicates that the backward foot is backwardly backward as far as possible and the opposite foot is lifted forward.

(a) 상태와 (b) 상태는 보행자 신체의 무게 중심이 디딤발에 있고, (c) 상태에서 무게 중심이 내딛은 발로 이동하게 된다. 본 발명에서는 (a) 상태에서 (c) 상태에 도달할 때까지는 기준점을 이동시키지 않고 현재 위치를 유지하다가, (c) 상태 이후부터 기준점을 이동시킨다.(a) state and (b) state, the center of gravity of the body of the pedestrian is on the foot, and in the state (c), the center of gravity is moved to the foot. In the present invention, the current position is maintained without moving the reference point until the state (a) reaches the state (c), and the reference point is moved after the state (c).

즉, 컨트롤러(140)는 제1거리값(D1)과 제2거리값(D2)을 비교하여 제2거리값(D2)이 제1거리값(D1)보다 작은 경우, 기준점의 위치를 현재 위치로 유지한다. 도 5의 (a) 상태에서 (b) 상태를 거쳐 (c) 상태에 도달할 때까지는 가상 객체(N)와 한쪽 발목 사이의 거리가 점차적으로 짧아지므로, 제2거리값(D2)이 제1거리값(D1)보다 작다.That is, the controller 140 compares the first distance value D1 with the second distance value D2, and when the second distance value D2 is smaller than the first distance value D1, . The distance between the virtual object N and one of the ankles gradually decreases until the state (c) of FIG. 5 is reached through the state of FIG. 5 (a) Is smaller than the distance value D1.

(c) 상태 이후부터는 가상 객체(N)와 한쪽 발목 사이의 거리가 길어지므로, 제2거리값(D2)이 제1거리값(D1)보다 커지는 순간부터 발목의 위치 이동 거리에 대응하여 기준점의 위치를 이동시킨다(S50).since the distance between the virtual object N and one ankle becomes longer after the state (c), the distance from the moment when the second distance value D2 becomes larger than the first distance value D1, The position is moved (S50).

도 5의 (d) 상태와 같이 한쪽 발 구름판(111)의 후방으로 미끄러져 후진하는 과정에도 무게 중심은 그 발에 계속 위치하며, (e) 상태부터 무게 중심이 반대 발로 이동하게 된다. 본 발명은 (c) 상태부터 (e) 상태까지를 신체의 기준점이 이동하는 구간으로 간주하여 발목의 위치 이동 거리를 기준점의 이동 거리로 반영한다. 그리고 (e) 상태 이후부터 기준점의 이동을 중단시켜 발목의 위치 이동을 기준점의 이동에 반영하지 않는다.5 (d), the center of gravity continues to be positioned on the foot even in the process of sliding backward to the back of one foot plate 111, and the center of gravity moves from the state (e) to the opposite foot. The present invention regards the position from the state (c) to the position (e) as a section in which the reference point of the body moves, and reflects the position movement distance of the ankle as the movement distance of the reference point. And (e) stopping the movement of the reference point after the state and not reflecting the movement of the ankle in the movement of the reference point.

즉, 컨트롤러(140)는 기준점의 이동을 계속 유지하다가, 제2거리값(D2)이 제1거리값(D1)보다 작아지는 순간, 즉, 도 5의 (e) 상태부터, 기준점의 이동을 중단한다(S60). 그리고 기준점 이동의 중단 후 해당 발의 반대 발의 발목에 대하여 앞선 과정을 동일하게 수행한다(S80). 즉, 반대 발 발목의 제1거리값(D1)과 제2거리값(D2)을 비교하여 보행자의 기준점 위치를 산출하는 과정을 반복 수행한다.That is, the controller 140 maintains the movement of the reference point and moves the reference point from the moment when the second distance value D2 becomes smaller than the first distance value D1, that is, from the state of FIG. 5 (e) (S60). After the movement of the reference point is stopped, the ankle of the opposite foot of the corresponding foot is similarly performed (S80). That is, the process of calculating the position of the reference point of the pedestrian by comparing the first distance value D1 and the second distance value D2 of the opposite foot ankle is repeated.

이상과 같은 가상 현실상 보행 위치 산출 방법에 따르면, 보행자의 제자리 걸음 모션 정보만을 통해서도 보행자의 가상 현실속 보행 위치를 실제와 최대한 가깝게 산출할 수 있으며, 이를 통해 가상 현실 속 보행과 실제 보행의 불일치에서 발생 가능한 체험자의 어지러움증 유발을 최소화할 수 있게 된다.According to the above-described method for calculating the walking position of the virtual reality, the walking position in the virtual reality of the pedestrian can be calculated as close as possible to the actual one only through the walking information of the pedestrian only, It is possible to minimize the occurrence of dizziness in possible learners.

이상에서 설명한 가상 현실을 이용한 보행 시뮬레이터 시스템 및 그 보행자 위치 산출 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.The pedestrian simulator system and the pedestrian position calculating method using the virtual reality described above are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention .

110: 워킹 패드 111: 구름판
112: 손잡이 120: 모션 센서
130: 헤드 마운트 디스플레이 140: 컨트롤러
150: 고정 거치형 디스플레이
110: Working pads 111:
112: handle 120: motion sensor
130: Head mount display 140: Controller
150: Fixed mount display

Claims (9)

보행자가 제자리 걸음으로 보행하도록 구성된 워킹 패드;
상기 워킹 패드에서 보행하는 보행자의 모션을 센싱하는 모션 센서;
보행자의 머리에 착용되며, 보행자가 보행 중인 가상 현실 공간에 관한 영상을 출력하는 헤드 마운트 디스플레이(HMD); 및
상기 모션 센서에서 센싱한 모션 정보를 근거로 상기 보행자의 가상 현실상 보행 위치를 산출하여 상기 헤드 마운트 디스플레이의 출력 영상을 제어하는 컨트롤러를 포함하고,
상기 컨트롤러는, 상기 보행자의 가상 현실상 보행 위치를 산출하기 위해,
상기 보행자의 신체의 기준점에서부터 전방으로 일정 거리에 위치한 가상 객체와 상기 모션 정보로부터 산출한 보행자의 발목 위치 사이의 거리를 실시간으로 순차 계산하여, 제1거리값과 제2거리값을 순차 반복 획득하고,
상기 제1거리값과 상기 제2거리값을 비교하여, 상기 제2거리값이 상기 제1거리값보다 작은 경우 상기 기준점의 위치를 유지하고, 상기 제2거리값이 상기 제1거리값보다 커지는 순간부터 상기 발목의 위치 이동 거리에 대응하여 상기 기준점의 위치를 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가상 현실을 이용한 보행 시뮬레이터 시스템.
A walking pad configured to walk with the pedestrian in place;
A motion sensor for sensing a motion of a pedestrian walking on the working pad;
A head mounted display (HMD) mounted on a head of a pedestrian and outputting an image related to a virtual reality space on which a pedestrian is walking; And
And a controller for calculating a virtual walk position of the pedestrian based on the motion information sensed by the motion sensor and controlling an output image of the head mount display,
Wherein the controller is configured to calculate a virtual walk position of the pedestrian,
A first distance value and a second distance value are sequentially and repeatedly obtained by sequentially calculating in real time the distance between a virtual object located at a predetermined distance forward from the reference point of the pedestrian's body and an ankle position of the pedestrian calculated from the motion information, ,
Comparing the first distance value with the second distance value and maintaining the position of the reference point when the second distance value is smaller than the first distance value and if the second distance value is larger than the first distance value Wherein the position of the reference point is moved in response to a position moving distance of the ankle from the moment.
제1항에 있어서, 상기 워킹 패드는,
보행자의 보행시 발이 미끄러지게 구성되는 구름판; 및
상기 구름판의 상측에 설치되는 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실을 이용한 보행 시뮬레이터 시스템.
The apparatus according to claim 1,
A rolling plate in which the feet slip when the pedestrian is walking; And
And a handle provided on an upper side of the cloud plate.
제1항에 있어서, 상기 헤드 마운트 디스플레이는,
가상 현실과 관련된 음향을 출력하는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실을 이용한 보행 시뮬레이터 시스템.
The head-mounted display according to claim 1,
And a speaker for outputting sounds related to the virtual reality.
제1항에 있어서, 상기 워킹 패드의 일측에 설치되는 고정 거치형 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실을 이용한 보행 시뮬레이터 시스템.The walking simulator system according to claim 1, further comprising a fixed mount display mounted on one side of the working pad. 삭제delete 제1항에 따른 가상 현실을 이용한 보행 시뮬레이터 시스템의 가상 현실상 보행자 위치 산출 방법에 있어서,
상기 모션 센서로부터 일정 주기로 획득한 모션 정보로부터 보행자의 발목 위치 정보를 순차적으로 산출하는 단계;
보행자의 신체의 기준점에서부터 전방으로 일정 거리에 위치한 가상 객체와 상기 발목의 위치 사이의 거리를 순차 계산하여, 제1거리값과 제2거리값을 순차 반복 획득하는 단계; 및
상기 제1거리값과 상기 제2거리값을 비교하여, 비교 결과를 근거로 상기 보행자의 신체의 기준점 위치를 산출하는 단계를 포함하고,
상기 기준점 위치의 산출 단계는,
상기 제2거리값이 상기 제1거리값보다 작은 경우 상기 기준점의 위치를 유지하고, 상기 제2거리값이 상기 제1거리값보다 커지는 순간부터 상기 발목의 위치 이동 거리에 대응하여 상기 기준점의 위치를 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실상 보행자 위치 산출 방법.
A virtual reality pedestrian position calculating method of a walking simulator system using a virtual reality according to claim 1,
Sequentially calculating the ankle position information of the pedestrian from the motion information obtained at a predetermined period from the motion sensor;
Sequentially calculating a first distance value and a second distance value by sequentially calculating a distance between a virtual object positioned a certain distance forward from a reference point of the pedestrian's body and a position of the ankle; And
Comparing the first distance value with the second distance value, and calculating a reference point position of the body of the pedestrian based on the comparison result,
Wherein the step of calculating the reference point position comprises:
The position of the reference point when the second distance value is smaller than the first distance value and the position of the reference point corresponding to the position movement distance of the ankle from the moment when the second distance value becomes larger than the first distance value, And moving the virtual reality pedestrian position.
삭제delete 제6항에 있어서,
상기 기준점의 이동을 계속 유지하다가, 상기 제2거리값이 상기 제1거리값보다 작아지는 순간부터 상기 기준점의 이동을 중단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실상 보행자 위치 산출 방법.
The method according to claim 6,
Further comprising stopping movement of the reference point from a moment when the second distance value becomes smaller than the first distance value while continuing to move the reference point.
제8항에 있어서,
상기 기준점 이동의 중단 후 해당 발의 반대 발의 발목의 제1거리값과 제2거리값을 비교하여 보행자의 기준점 위치를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실상 보행자 위치 산출 방법.

9. The method of claim 8,
And calculating a position of a reference point of a pedestrian by comparing the first distance value and the second distance value of the ankle of the opposite foot of the foot after stopping the movement of the reference point.

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