KR102021331B1 - 증강현실 기반 정보 제공시스템 - Google Patents

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KR102021331B1
KR102021331B1 KR1020180063145A KR20180063145A KR102021331B1 KR 102021331 B1 KR102021331 B1 KR 102021331B1 KR 1020180063145 A KR1020180063145 A KR 1020180063145A KR 20180063145 A KR20180063145 A KR 20180063145A KR 102021331 B1 KR102021331 B1 KR 102021331B1
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하상춘
노명철
박정길
김윤호
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주식회사 한솔리드텍
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Abstract

본 발명은 각 현장시스템에 설치되는 중계기로부터 근거리 통신망을 통해 송출되는 식별정보를 기반으로 AR 서비스를 제공함으로써 다양한 설비, 시스템 및 장치에 연동 가능함과 동시에 해당 현장에 맞춰 즉각적이고 정확한 AR영상을 제공할 수 있는 증강현실 기반 정보 제공시스템에 관한 것이다.

Description

증강현실 기반 정보 제공시스템{Information providing system based on Virtual Reality}
본 발명은 증강현실 기반 정보 제공시스템에 관한 것으로서, 상세하게로는 해당 현장 또는 해당 설비에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 자동으로 제공함과 동시에 공간 및 사물인식을 기반으로 세부설계도, 조립도, 유지보수 상태, 매뉴얼 등의 상세정보를 증강현실 기반으로 제공하기 위한 증강현실 기반 정보 제공시스템에 관한 것이다.
증강 현실(Augmented Reality: AR) 기술은 사용자가 눈으로 보는 현실 세계에 실시간으로 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주는 기술이다.
이러한 증강 현실 기술은 가상현실(Virtual Reality: VR) 기술의 한 분야로서, 실제 환경에 가상 사물(객체)을 합성하여 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법을 이용한다.
한편, 산업이 고도화되고 다양화됨에 따라 각종 다양한 종류의 설비, 시스템 및 장비가 발전하였고, 이러한 설비, 시스템 및 장비에서 얼마나 상세한 관련정보를 이용자에게 효율적으로 제공하느냐는 안전성, 운영효율성, 수명 등을 높이는데 직결되게 된다.
이에 따라 각종 설비에 AR 서비스를 적용시켜 관련정보를 효율적으로 이용자에게 제공하도록 하는 시스템에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
국내등록특허 제10-1149141호, 국내공개번호 제10-2017-0111038호, 국내등록특허 제10-2010-0131916호에는 각종 다양한 설비에 AR 서비스를 적용시킨 시스템이 개시되어 있으나, 이러한 종래기술들은 특정한 설비에 한해서만 AR 서비스를 제공할 수 있는 구조적 한계를 갖는다.
즉 종래기술들은 다양한 설비에 적용된다고 할 때, 해당 현장을 식별하여 해당 현장에 적합한 AR 서비스를 제공하기 위한 기술 및 방법이 전혀 감안되지 않았기 때문에 한정된 설비 및 현장에서만 AR 서비스를 제공하지 못하는 단점을 갖는다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 각 현장시스템에 설치되는 중계기로부터 근거리 통신망을 통해 송출되는 식별정보를 기반으로 AR 서비스를 제공함으로써 다양한 설비, 시스템 및 장치에 연동 가능함과 동시에 해당 현장에 맞춰 즉각적이고 정확한 AR영상을 제공할 수 있는 증강현실 기반 정보 제공시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 공간 및 사물 인식을 기반으로 공간 3D입체이미지 및 사물 3D입체이미지를 현장영상의 해당 객체와 매칭시켜 AR영상을 생성함으로써 현장영상의 객체와 일대일 매칭이 정확하게 이루어진 AR영상을 제공할 수 있는 증강현실 기반 정보 제공시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 각 현장시스템에 설치되어 근거리 통신망에 접속된 단말기로 기 설정된 식별정보를 전송하는 중계기들; 카메라, 통신모듈 및 전시패널이 구비되고, AR서비스를 제공하기 위한 AR 어플리케이션이 설치되는 AR 단말기; 각 현장시스템의 공간 상세정보 및 사물 상세정보가 식별정보와 매칭되어 저장되는 AR서버를 포함하고, 상기 AR 어플리케이션은 최초 동작 시 상기 AR 단말기의 통신모듈을 제어하여 접속된 중계기로부터 식별정보를 전송받으며, 전송받은 식별정보를 포함하는 상세정보 요청데이터를 상기 AR서버로 전송하고, 상기 AR서버는 상기 AR어플리케이션으로부터 전송받은 식별정보에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 추출하여 상기 AR어플리케이션으로 전송하고, 상기 AR어플리케이션은 상기 카메라에 의해 획득된 현장영상에 상기 AR서버로부터 전송받은 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 합성시킨 AR영상을 생성한 후 상기 전시패널을 통해 전시하고, 상기 공간 상세정보는 해당 실제공간에 대한 세부설계도 또는 조립도의 3D입체이미지를 포함하고, 상기 사물 상세정보는 해당 실제사물에 대한 세부설계도 또는 조립도의 3D입체이미지를 포함하는 것이다.
삭제
또한 본 발명에서 상기 AR 어플리케이션은 기 설정된 융복합 알고리즘을 이용하여 상기 카메라에 의해 획득된 현장영상을 분석하여 현장영상으로부터 영상 내 객체의 위치, 크기, 색상, 형태 중 적어도 하나 이상을 포함하는 스캐닝정보를 검출하고, 상기 AR서버로부터 전송받은 공간 상세정보 및 사물 상세정보들로부터 검출된 스캐닝정보에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 추출하며, 추출된 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 현장영상의 3D좌표상에서의 방향에 맞춰 변환시킨 후 현장영상에 매칭시켜 AR영상을 생성하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 공간 상세정보 및 상기 사물 상세정보는 해당 공간 및 해당 사물에 대한 유지보수 상태 및 매뉴얼 정보를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 현장시스템은 전력설비, 정수설비, 항공정비, 교육시스템, 무인정산 시스템, 국방시스템, 조선업시스템 중 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 각 현장시스템에 설치되는 중계기로부터 근거리 통신망을 통해 송출되는 식별정보를 기반으로 AR 서비스를 제공함으로써 다양한 설비, 시스템 및 장치에 연동 가능함과 동시에 해당 현장에 맞춰 즉각적이고 정확한 AR영상을 제공할 수 있게 된다.
또한 본 발명에서 공간 및 사물 인식을 기반으로 공간 3D입체이미지 및 사물 3D입체이미지를 현장영상의 해당 객체와 매칭시켜 AR영상을 생성함으로써 현장영상의 객체와 일대일 매칭이 정확하게 이루어지는 AR영상을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 증강현실 기반 정보 제공시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 AR 글라스를 나타내는 블록도이고, 도 3은 도2의 제어기를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 AR 어플리케이션을 나타내는 블록도이다.
도 5는 고 4의 스캐닝부에 의해 현장영상이 스캐닝되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 4의 3D좌표상 매칭부를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 현장 시스템이 항공정비 시스템인 경우를 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 현장시스템이 정수설비인 경우를 나타내는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 증강현실 기반 정보 제공시스템을 나타내는 구성도이다.
도 1의 증강현실 기반 정보 제공시스템(1)은 각종 현장 시스템(5-1), ..., (5-N)들 각각에 설치되어 블루투스를 통해 후술되는 AR 글라스(3)로 식별정보를 전송하는 중계기(50)들과, 사용자에게 장착되며 AR 서비스를 제공하기 위한 AR 어플리케이션(400)이 설치되는 AR 글라스(3)와, 현장 시스템(5-1), ..., (5-N)들 각각에 배치되는 공간 및 사물에 대한 상세정보를 기 설정하여 저장함과 동시에 AR 글라스(3)의 AR 어플리케이션(400)으로부터 전송받은 식별정보에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 AR 글라스(3)로 제공하는 AR서버(7)와, AR서버(7) 및 AR 글라스(3) 사이의 데이터 이동경로를 제공하는 통신망(10)과, AR 글라스(3) 및 중계기(50) 사이에 데이터 이동경로를 제공하는 근거리 통신망(20)으로 이루어진다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 증강현실 서비스를 제공하는 단말기인 AR 단말기를 AR 글라스(3)로 예를 들어 설명하였으나, AR 단말기는 이에 한정되지 않으며, 촬영 및 콘텐츠 전시가 가능한 공지된 다양한 단말기가 적용될 수 있음은 당연하다.
통신망(10)은 AR 글라스(3) 및 AR서버 사이의 데이터통신을 지원하며, 상세하게로는 광역통신망(WAN), 유무선 네트워크(Network)망, 이동통신망, LTE 등으로 구성될 수 있다.
근거리 통신망(20)은 AR 글라스(3) 및 중계기(50) 사이의 근거리 무선통신을 지원하며, 상세하게로는 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-fi), 지그비(Zig-bee) 등으로 구성될 수 있다.
중계기(50)는 현장 시스템(5-1), ..., (5-N)들 각각에 설치되어 근거리 통신망(20)을 통해 접속된 AR 글라스(3)로 기 설정된 식별정보를 전송한다.
이때 현장 시스템으로는 전력설비, 정수설비, 항공정비, 교육시스템, 무인정산 시스템, 국방산업, 조선업 등과 같이 공지된 다양한 현장이 적용될 수 있다.
AR서버는 각 현장 시스템(5-1), ..., (5-N)들의 공간 상세정보 및 사물 상세정보가 식별정보와 매칭되어 저장된다. 이때 공간 상세정보는 해당 현장의 공간에 대한 세부설계도 및 조립도의 3D입체이미지, 유지보수 상태, 매뉴얼 등에 대한 그래픽정보로 정의되고, 사물 상세정보는 해당 현장의 해당 사물에 대한 조립도, 유지보수 상태, 매뉴얼 등에 대한 그래픽정보로 정의된다.
또한 AR서버는 각 현장 시스템(5-1), ..., (5-N)들의 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 외부로부터 전송받아 주기적으로 갱신 및 업데이트 한다.
또한 AR서버는 AR 어플리케이션(400)으로부터 식별정보를 전송받으면, 전송받은 식별정보에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 해당 AR 어플리케이션(400)으로 전송한다.
도 2는 도 1의 AR 글라스를 나타내는 블록도이고, 도 3은 도2의 제어기를 나타내는 블록도이다.
AR 글라스(3)는 안경과 같이 사용자에게 착용되는 단말기이다.
또한 AR 글라스(3)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전방을 촬영하는 카메라(31)와, AR 글라스(3)의 렌즈에 설치되어 카메라에 의해 촬영된 현장형상 및 가상이미지가 합성된 AR영상이 전시되는 전시패널(33)과, 이들을 관리 및 제어하는 제어기(35)로 이루어진다.
또한 제어기(35)는 도 3에 도시된 바와 같이, 관리서버(7)와 데이터를 송수신하는 통신모듈(351)과, 근거리 통신망(20)에 접속하여 중계기(50)와 데이터를 송수신하는 근거리 통신모듈(352)과, 데이터가 저장되는 메모리(353), AR 어플리케이션(400)이 설치되는 어플리케이션 관리모듈(354)로 이루어진다.
AR 어플리케이션(400)은 최초 동작 시 근거리 통신모듈(352)을 구동시켜 해당 현장의 중계기(50)로부터 식별정보를 전송받으며, 통신모듈(351)을 제어하여 전송받은 식별정보가 AR서버(7)로 전송되도록 한다.
이때 AR서버는 AR 어플리케이션(400)으로부터 식별정보를 전송받으면, 전송받은 식별정보를 통해 해당 현장에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 추출하여 이를 해당 AR 어플리케이션(400)으로 전송한다.
즉 본 발명의 일실시예인 증강현실 기반 정보 제공시스템(1)은 근거리 무선통신망을 통해 중계기(50)로부터 송출되는 식별정보를 기반으로 각종 다양한 현장의 공간 상세정보 및 사물 상세정보들 중 해당 현장에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 정확하고 신속하게 제공할 수 있는 장점을 갖는다.
또한 AR 어플리케이션(400)은 AR서버로부터 전송받은 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 메모리(353)에 저장한다.
또한 AR 어플리케이션(400)은 카메라(31)의 촬영에 의해 획득된 현장영상을 입력받으면, 기 설정된 융복합 알고리즘을 이용하여 입력된 현장영상의 공간 및 사물을 인식한다. 이때 융복합 알고리즘이란, 현장영상을 분석하여 공간 및 사물을 인식하기 위한 알고리즘으로 정의되고, 이러한 영상분석을 통한 객체검출은 영상분석 시스템에서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 AR 어플리케이션(400)은 공간 및 사물이 인식되면, 인식된 공간 및 사물에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 추출하며, 추출된 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 현장영상의 3D 좌표상에서 방향에 맞춰 변환시킨 후 현장영상에 공간 상세정보 및 사물 상세정보가 표시되도록 합성하여 AR영상을 생성한다.
또한 AR 어플리케이션(400)은 AR영상이 생성되면, 생성된 AR영상을 AR 글라스(3)의 전시패널(33)을 통해 디스플레이 한다.
도 4는 도 1의 AR 어플리케이션을 나타내는 블록도이다.
AR 어플리케이션(400)은 도 4에 도시된 바와같이, 제어부(401)와, 통신제어부(402), 식별정보 처리부(403), 저장부(404), 스캐닝부(405), 상세정보 추출부(406), 3D 좌표상 매칭부(407), AR영상 생성부(408), 디스플레이부(409)로 이루어진다.
제어부(401)는 AR 어플리케이션(400)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(402), (403), (404), (405), (406), (407), (408), (409)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(401)는 최초 동작 시 식별정보 처리부(403)를 구동시킨다.
또한 제어부(401)는 카메라(31)에 의해 촬영된 현장영상을 스캐닝부(405)로 입력한다.
또한 제어부(401)는 AR영상 생성부(408)에 의해 AR영상이 생성되면, 생성된 AR영상을 디스플레이부(409)로 입력한다.
통신제어부(402)는 AR 글라스(3)의 제어기(35)의 통신모듈(351)을 제어하여 관리서버(7)와 데이터통신을 수행한다.
식별정보 처리부(403)는 AR 글라스(3)의 제어기(35)의 근거리 통신모듈(352)을 제어하여 중계기(50)로부터 식별정보를 전송받도록 하며, 만약 중계기(50)로부터 식별정보를 전송받으면, 통신제어부(402)를 통해 식별정보를 포함하는 상세정보요청데이터가 관리서버(7)로 요청되도록 한다.
이때 관리서버(7)는 AR 어플리케이션(400)으로부터 상세정보 요청데이터를 전송받으면, 해당 식별정보에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 해당 AR 어플리케이션(400)으로 전송한다.
저장부(404)는 관리서버(7)로부터 전송받은 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 제어기(35)의 메모리(353)에 저장한다.
도 5는 고 4의 스캐닝부에 의해 현장영상이 스캐닝되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
스캐닝부(405)는 도 5에 도시된 바와 같이, 카메라(31)에 의해 촬영된 현장영상(900)을 기 설정된 융복합 알고리즘을 이용하여 입력된 현장영상에 대한 스캐닝 정보를 검출한다. 이때 스캐닝 정보는 영상 내 객체(공간 또는 사물)의 위치, 크기, 색상, 형태 정보를 포함한다.
또한 스캐닝부(405)에 적용되는 융복합 알고리즘은 전술하였던 바와 같이, 현장영상을 분석하여 공간 및 사물을 인식하기 위한 알고리즘으로 정의된다.
상세정보 추출부(406)는 스캐닝부(405)에 의해 검출된 스캐닝정보를 이용하여 메모리(353)에 저장된 공간 상세정보 및 사물 상세정보들로부터 스캐닝정보에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 추출한다.
도 6은 도 4의 3D좌표상 매칭부를 설명하기 위한 예시도이다.
3D좌표상 매칭부(407)는 도 6에 도시된 바와 같이, 추출된 공간 상세정보 및 사물 상세정보(910)를 현장영상(900)의 3D좌표상에서의 방향에 맞춰 매칭시킨다.
AR영상 생성부(408)는 현장영상에 3D좌표상 매칭부(407)에 의해 매칭된 공간 상세정보 및 사물 상세정보가 표시되도록 AR영상을 생성한다.
디스플레이부(409)는 AR영상 생성부(408)에 의해 생성되는 AR영상이 전시패널(33)을 통해 전시되도록 한다.
도 7은 본 발명의 현장 시스템이 항공정비 시스템인 경우를 나타내는 예시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 현장 시스템(5)이 항공정비 시스템인 경우, AR 글라스(3)의 전시패널에는 항공기 내부 설계도 및 조립도를 나타내는 사물 상세정보(710)가 합성된 AR영상(700)이 전시되게 된다.
도 8은 본 발명의 현장시스템이 정수설비인 경우를 나타내는 예시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 현장 시스템(5)이 정수시스템인 경우, 단말기(3)의 전시패널에는 정수파이프의 내부 설계도를 나타내는 사물 상세정보(710)가 합성된 AR영상(700)이 전시되게 된다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 증강현실 기반 정보 제공시스템(1)은 각 현장시스템에 설치되는 중계기로부터 근거리 통신망을 통해 송출되는 식별정보를 기반으로 AR 서비스를 제공함으로써 다양한 설비, 시스템 및 장치에 연동 가능함과 동시에 해당 현장에 맞춰 즉각적이고 정확한 AR영상을 제공할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 증강현실 기반 정보 제공시스템(1)은 공간 및 사물 인식을 기반으로 공간 3D입체이미지 및 사물 3D입체이미지를 현장영상의 해당 객체와 매칭시켜 AR영상을 생성함으로써 현장영상의 객체와 일대일 매칭이 정확하게 이루어질 수 있게 된다.
1:증강현실 기반 정보 제공시스템 3:AR글라스
5-1, ..., 5-N:현장시스템1~N 7:AR서버
10:통신망 20:근거리 통신망
31:카메라 33:전시패널 35:제어기
50:중계기 351:통신모듈 352:근거리 통신모듈
353:메모리 354:어플리케이션 관리모듈
400:AR 어플리케이션 401:제어부 402:통신제어부
403:식별정보 처리부 404:저장부 405:스캐닝부
406:상세정보 추출부 407:3D좌표상 매칭부 408:AR영상 생성부
409:디스플레이부

Claims (5)

  1. 각 현장시스템에 설치되어 근거리 통신망에 접속된 단말기로 기 설정된 식별정보를 전송하는 중계기들;
    카메라, 통신모듈 및 전시패널이 구비되고, AR서비스를 제공하기 위한 AR 어플리케이션이 설치되는 AR 단말기;
    각 현장시스템의 공간 상세정보 및 사물 상세정보가 식별정보와 매칭되어 저장되는 AR서버를 포함하고,
    상기 AR 어플리케이션은
    최초 동작 시 상기 AR 단말기의 통신모듈을 제어하여 접속된 중계기로부터 식별정보를 전송받으며, 전송받은 식별정보를 포함하는 상세정보 요청데이터를 상기 AR서버로 전송하고,
    상기 AR서버는
    상기 AR어플리케이션으로부터 전송받은 식별정보에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 추출하여 상기 AR어플리케이션으로 전송하고,
    상기 AR어플리케이션은
    상기 카메라에 의해 획득된 현장영상에 상기 AR서버로부터 전송받은 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 합성시킨 AR영상을 생성한 후 상기 전시패널을 통해 전시하고,
    상기 공간 상세정보는 해당 실제공간에 대한 세부설계도 또는 조립도의 3D입체이미지를 포함하고,
    상기 사물 상세정보는 해당 실제사물에 대한 세부설계도 또는 조립도의 3D입체이미지를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반 정보 제공시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 제1항에 있어서, 상기 AR 어플리케이션은
    기 설정된 융복합 알고리즘을 이용하여 상기 카메라에 의해 획득된 현장영상을 분석하여 현장영상으로부터 영상 내 객체의 위치, 크기, 색상, 형태 중 적어도 하나 이상을 포함하는 스캐닝정보를 검출하고, 상기 AR서버로부터 전송받은 공간 상세정보 및 사물 상세정보들로부터 검출된 스캐닝정보에 대응되는 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 추출하며, 추출된 공간 상세정보 및 사물 상세정보를 현장영상의 3D좌표상에서의 방향에 맞춰 변환시킨 후 현장영상에 매칭시켜 AR영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반 정보 제공시스템.
  4. 청구항 제3항에 있어서, 상기 공간 상세정보 및 상기 사물 상세정보는 해당 공간 및 해당 사물에 대한 유지보수 상태 및 매뉴얼 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반 정보 제공시스템.
  5. 청구항 제4항에 있어서, 상기 현장시스템은 전력설비, 정수설비, 항공정비, 교육시스템, 무인정산 시스템, 국방시스템, 조선업시스템 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 증강현실 기반 정보 제공시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220104988A (ko) 2021-01-19 2022-07-26 삼성중공업 주식회사 증강 현실 기법을 이용한 건축 구조물 정보 제공 장치 및 방법
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