KR102443949B1 - 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템 - Google Patents

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김종현
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(주)이튜
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Abstract

스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템은 전면 디스플레이와 바닥 디스플레이로 이루어지며, 스포츠 컨텐츠에 대응하는 이미지가 표시되는 표시부, 복수의 모션 인식 센서로 이루어지며, 바닥 디스플레이에 위치한 복수의 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상으로부터 움직임을 인식하고 추적하는 감지부, 및 감지부로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상으로부터 각 플레이어의 신체적 특징을 분석하고, 분석된 결과에 대응하여 바닥 디스플레이에서 플레이어가 위치하는 영역들간의 경계를 나타내는 라인을 조정하고, 조정된 라인에 대응하여 상기 감지부의 모션 인식 센서들간의 간격을 조절하는 제어부로 구성된다.

Description

스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템{System for providing vitual reality service related to sports contents}
본 발명은 가상현실 서비스 제공시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기상 조건에 상관없이 안전한 환경에서, 각 플레이어에 적응적인 전문적이고 체계적인 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스를 제공하는 시스템에 관한 것이다.
최근 미세먼지, 폭염, 우천 등과 같은 기상 조건의 악화로 인하여 어린이들의 체육활동 기회 감소로 호흡기 질환이나 비만 아동이 급증하고, 면역력이 저하하는 등 어린이의 건강에 큰 위협을 받고 있다.
한편, 노인들은 신체가 노화됨에 따라 근력이 감소하면서 활동력 감소로 이어져 각종 질병에 걸리기 쉽다. 최근 한국 사회의 고령화에 따라 치매 등 노인들의 뇌질환으로 인한 경제적 비용이 증가하고 있는 추세이다.
뿐만 아니라, COVID-19 등과 같은 감염병 확산이 장기화되는 경우에는 일반인들 역시 실외에서의 신체활동이 제한될 수 밖에 없다.
이에 기상 조건에 상관없이 안전한 환경에서, 어린이나 고령자 등과 같은 각 플레이어에 적응적인 전문적이고 체계적인 가상현실 스포츠 시스템을 구축할 필요가 있다.
예를 들어, 야구, 복싱, 레이싱, 테니스 등과 같은 다양한 스포츠 컨텐츠를 활용하여 체육활동을 원하는 아동들의 욕구를 해소 및 충족해 주며, 더 나아가 신체활동량을 증진시켜 비만을 개선하고, 아동이 건강하게 성장할 수 있도록 지원할 필요성이 있다.
공개특허공보 10-2017-0008896호 등록특허공보 10-1965823호
상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 기상 조건에 상관없이 안전한 환경에서, 각 플레이어에 적응적인 전문적이고 체계적인 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스를 제공하는 시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템은,
전면 디스플레이와 바닥 디스플레이로 이루어지며, 스포츠 컨텐츠에 대응하는 이미지가 표시되는 표시부;
복수의 모션 인식 센서로 이루어지며, 상기 바닥 디스플레이에 위치한 복수의 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상으로부터 움직임을 인식하고 추적하는 감지부; 및
상기 감지부로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상으로부터 각 플레이어의 신체적 특징을 분석하고, 분석된 결과에 대응하여 상기 바닥 디스플레이에서 플레이어가 위치하는 영역들간의 경계를 나타내는 라인을 조정하고, 조정된 라인에 대응하여 상기 감지부의 모션 인식 센서들간의 간격을 조절하는 제어부를 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템은, 적어도 하나의 프로젝터로 이루어지며, 상기 제어부를 통해 제공되는 스포츠 컨텐츠를 상기 프로젝터로 상기 표시부의 바닥 디스플레이에 투사하는 프로젝터부를 더 포함하여 구성된다.
보다 바람직하게는, 상기 제어부는 상기 감지부로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상 및 깊이 영상으로부터 스켈레톤 데이터를 분석하여 플레이어의 동작 반경을 예측하고, 플레이어의 움직임을 모두 인식할 수 있도록 상기 감지부의 모션 인식 센서의 팬/틸트를 제어하여 모션 인식 센서가 인식할 수 있는 인식 영역을 조절하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 기상 조건에 상관없이 안전한 환경에서, 전면 디스플레이와 바닥 디스플레이를 포함하는 표시부와 복수의 모션 인식 센서로 이루어진 감지부를 통해 현장감과 몰입감을 증대시킨 가상현실 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 플레이어의 신체적 특징에 대응하여 바닥 디스플레이에서 플레이어가 위치하는 영역 사이즈를 조절하는 한편, 플레이어의 스켈레톤 데이터로부터 플레이어의 동작 반경을 예측하여 감지부의 모션 인식 센서의 팬/틸트를 제어하여 모션 인식 센서가 인식할 수 있는 인식 영역을 조절함으로써, 보다 전문적이고 체계적인 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템의 전체 구성을 보여주는 블록도이다
도 2는 다른 실시예에 따른 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템의 전체 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 감지부와 표시부간의 관계를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 제어부에서 플레이어에 적응적으로 인식 영역을 조정하는 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 감지부의 카메라와 프로젝터부의 프로젝터간 캘리브레이션 방법의 일예를 보여주는 도면이다.
도 6은 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템에서 제공하는 스포츠 컨텐츠의 일예를 보여주는 도면이다.
도 7 내지 도 8은 도 1 및 도 2에 도시된 구동부의 세부 구성 및 작용상태를나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 일실시예로 제안하고 있는 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템을 상세히 설명하기로 한다.
기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 간소화 혹은 축약되거나 과장될 수 있다.
본 발명에 따른 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템은, 안전한 실내 환경에서 전면 디스플레이와 바닥 디스플레이를 포함하는 표시부와 복수의 모션 인식 센서로 이루어진 감지부를 통해 현장감과 몰입감을 증대시킨 가상현실 서비스를 제공하여 다중 사용자가 함께 스포츠 컨텐츠를 즐길 수 있도록 구현한 것이다. 즉, 가상현실 서비스 제공시스템은 복수의 모션 인식 센서를 이용하여 국소영역에서 현실 세계와 가상현실 세계가 1:1로 대응되는 서비스를 제공한다.
도 1은 일실시예에 따른 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템의 전체 구성을 보여주는 블록도로서, 감지부(110), 표시부(130), 제어부(150), 저장부(170) 및 구동부(190)를 포함할 수 있다. 여기서, 가상현실 서비스 제공시스템은 각 플레이어를 특정하는 아이디 또는 이에 대응하는 아바타를 입력하거나, 표시부(130)에 디스플레이시키고자 하는 스포츠 컨텐츠를 선택하기 위한 사용자 인터페이스부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 감지부(110)는 복수의 모션 인식 센서로 이루어질 수 있다. 모션 인식 센서는 컬러(RGB) 영상 및 깊이(depth) 영상을 촬영할 수 있으며, RGB 카메라에 깊이 센서가 일체형으로 포함되거나 별도의 깊이 카메라를 포함하여 구성될 수 있다.
감지부(110)는 카메라의 시야 내에서 움직이는 피사체로부터 영상을 획득하여 피사체의 모션을 인식할 수 있다. 컬러 카메라를 통해 2차원적으로 피사체인 플레이어를 인식하고 깊이 카메라 또는 깊이 센서를 통해 플레이어의 3차원 위치 또는 움직임을 정확히 인식할 수 있다. 감지부(110)에는 게임기기를 넘어 다양한 임베디드 기기에 적용할 수 있도록 고유의 라이브러리가 제공되고 있다. 감지부(110)에서 촬영되는 깊이 영상과 컬러 영상은 시간상으로 연속된 프레임으로 구성될 수 있으며, 하나의 프레임은 하나의 이미지를 가질 수 있다. 감지부(110)에서 촬영되는 깊이 영상과 컬러 영상은 저장부(170)에 저장 또는 업데이트될 수 있다.
모션 인식 센서의 컬러 카메라와 깊이 카메라는 피사체에 해당하는 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상을 동시에 촬영할 수 있다. 깊이 카메라는 적외선 송출부와 적외선 수신부를 포함할 수 있으며, 적외선 송출부에서 송출된 적외선이 피사체에 맞아 반사되면 적외선 수신부에서 수신하여 피사체의 깊이를 측정할 수 있다. 모션 인식 센서로는 깊이 영상을 촬영하기 위한 설계조건에 따라 SwissRanger 4000, PMD[vision] Camcube, D-IMager 또는 Microsoft사의 키넥트(Kinect) 등을 사용할 수 있다.
한편, 복수의 모션 인식 센서를 사용하기 위해서는 각 카메라의 시점을 하나의 단일 좌표계로 표현하거나 깊이 영상과 컬러 영상간의 연관 관계를 도출하기 위한 카메라 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 현재 많이 사용되는 카메라 캘리브레이션 기법에는 Zhang의 기법, Herrera의 기법, DCCT(Depth Camera Calibration Toolbox) 기법 등이 있다. Zhang의 기법은 캘리브레이션 수행시 3개 이상의 체크보드를 사용하며, 먼저 깊이 영상과 컬러 영상에서 동일하게 찾을 수 있는 체크보드 자체의 코너와 같은 특징점을 이용하여 간단하게 캘리브레이션 행렬을 구한다. 다음, 체크보드 위에 존재하는 코너점들은 동일한 평면 위에 존재한다는 것을 이용하여 각 평면의 수직벡터를 구한 후, 그 수직벡터들의 연관성을 이용하여 캘리브레이션 행렬을 업데이트시킨다. Herrera의 기법은 Zhang의 기법과 유사하나, 추가적으로 깊이와 디스패리티 맵간의 연관이 있다는 것을 포함시킨다. DCCT 기법은 체크보드를 사용하지 않고 하나의 구를 사용하는데, 구는 방향이나 거리에 관계없이 원의 형태를 유지한다. 각 영상에서 보이는 원의 중심은 구의 중심이므로, 원의 중심을 찾고 중심점을 이용해서 캘리브레이션 행렬을 구할 수 있다.
표시부(130)는 전면 디스플레이와 바닥 디스플레이를 포함하며, 제어부(150)를 통하여 제공되는 스포츠 컨텐츠를 각각 표시할 수 있다. 전면 디스플레이는 각 플레이어에 대응되는 아바타를 포함하는 스포츠 컨텐츠가 표시되는 가상현실 스크린으로서, 전방 벽면에 설치될 수 있다. 바닥 디스플레이는 각 플레이어가 위치하는 가상 현실 플로어로서, 반응형 LED로 구현될 수 있다.
제어부(150)는 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템을 전반적으로 제어할 수 있다. 제어부(150)는 감지부(110)로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상으로부터 스켈레톤 데이터를 분석하여 플레이어의 실제 몸 크기 등과 같은 신체적 특징 또는 움직임 정도를 분석하고, 분석된 결과에 대응하여 플레이어가 위치하는 영역들간의 경계를 나타내는 라인을 조정하고, 조정된 라인에 대응하는 제어신호를 생성하여 구동부(190)로 제공하여 감지부(110)의 모션 인식 센서들간의 간격을 조절할 수 있다. 즉, 플레이어의 신체적 특징 또는 움직임 정도를 분석하고, 분석된 결과에 대응하는 플레이어의 상대 좌표에 기반하여 라인을 구분함으로써, 인식 센서들간의 간격 조절 여부를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 감지부(110)로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상 및 깊이 영상으로부터 스켈레톤 데이터를 분석하여 플레이어의 동작 반경을 예측하고, 플레이어의 움직임을 모두 인식할 수 있도록 감지부(110)의 모션 인식 센서의 팬/틸트를 제어하여 모션 인식 센서가 인식할 수 있는 인식 영역을 조절할 수 있다.
제어부(150)는 개별 모션 인식 센서의 인식 영역내에서 두명 이상의 플레이어가 중첩된 경우, 인식된 순서대로 인식된 플레이어에 대하여 별도의 아이디를 부여하고, 실시간으로 인식된 플레이어의 깊이값과 방향을 검출할 수 있다. 즉, 두명 이상의 플레이어가 중첩된 경우 모션 인식 센서에서 가장 앞쪽에 있는 플레이어를 우선 순위로 인식하고, 중첩되었다가 떨어졌을 때 플레이어 인식을 다시 하여 중첩되기 전의 데이터를 토대로 초기에 부여된 아이디로 플레이어를 재판별하게 된다. 다른 실시예에 따르면, 제어부(150)는 개별 모션 인식 센서의 인식 영역내에서 두명 이상의 플레이어가 중첩된 경우, 미리 설정된 인식 순서에 대응하여 이전 인식된 플레이어와 중복된 플레이어는 제거하거나, 모션 인식 과정을 중복적으로 수행할 수 있다.
제어부(150)는 전면 디스플레이와 바닥 디스플레이를 포함하는 표시부(130)에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 일예를 들자면, 먼저 바닥 디스플레이의 센터를 기준으로 모션 인식 센서를 2m 간격으로 3대 설치하고, 모션 인식 센서를 바닥 디스플레이의 시작점으로부터 2m 이격시켜 배치하여, 모션 인식 센서로 하여금 한명의 플레이어를 추적하도록 한다. 추적 결과에 대응하여 바닥 디스플레이의 가로에 대하여 모션 인식 센서상의 상대 좌표를 구한 다음 바닥 디스플레이의 세로에 대하여 모션 인식 센서상의 상대 좌표를 구한다. 구해진 가로 및 세로의 상태 좌표를 이용하여 바닥 디스플레이에 대한 캘리브레이션을 수행한다. 이후, 바닥 디스플레이의 가로 상대 좌표를 이용하여 전면 디스플레이에 대한 캘리브레이션을 수행한다.
저장부(170)는 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하거나, 감지부(110)로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상을 저장하거나, 각 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상으로부터 얻어지는 스켈레톤 데이터를 저장할 수 있다.
구동부(190)는 제어부(150)로부터 제공되는 조정된 라인에 대응하는 제어신호를 수신하여, 감지부(110)의 모션 인식 센서들간의 간격을 조절할 수 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템의 전체 구성을 보여주는 블록도로서, 감지부(210), 표시부(230), 제어부(250), 저장부(270), 구동부(280) 및 프로젝터부(290)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 가상현실 서비스 제공시스템은 각 플레이어 또는 이에 대응하는 아바타를 특정하는 아이디를 입력하거나, 표시부(230)에 디스플레이시키고자 하는 스포츠 컨텐츠를 선택하기 위한 사용자 인터페이스부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 감지부(210), 저장부(270) 및 구동부(280)는 도 1에서와 동일한 기능을 수행하므로 세부적인 설명은 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 표시부(230)는 전면 디스플레이와 바닥 디스플레이를 포함하며, 제어부(250) 및 프로젝터부(290), 또는 프로젝터부(290)를 통하여 제공되는 스포츠 컨텐츠를 각각 표시할 수 있다. 전면 디스플레이는 각 플레이어에 대응되는 아바타를 포함하는 스포츠 컨텐츠가 표시되는 가상현실 스크린으로서, 전방 벽면에 설치되어, 제어부(250) 또는 프로젝터부(290)로 제공되는 스포츠 컨텐츠가 표시될 수 있다. 바닥 디스플레이는 각 플레이어가 위치하는 가상 현실 플로어로서, 프로젝터부(290)로 제공되는 스포츠 컨텐츠가 표시될 수 있다.
제어부(250)는 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템을 전반적으로 제어할 수 있다. 제어부(250)는 감지부(210)로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상으로부터 스켈레톤 데이터를 분석하여 플레이어의 실제 몸 크기 등과 같은 신체적 특징을 분석하고, 분석된 결과에 대응하여 바닥 디스플레이에서 플레이어가 위치하는 영역들간의 경계를 나타내는 라인을 조정하고, 조정된 라인에 대응하여 감지부(210)의 모션 인식 센서들간의 간격을 조절할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 제어부(250) 및/또는 프로젝터부(290)로부터 표시부(230)로 제공되는 스포츠 컨텐츠의 내용을 조정된 라인에 대응하여 수정할 수 있다.
제어부(250)는 감지부(210)로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상 및 깊이 영상으로부터 스켈레톤 데이터를 분석하여 플레이어의 동작 반경을 예측하고, 플레이어의 움직임을 모두 인식할 수 있도록 감지부(210)의 모션 인식 센서의 팬/틸트를 제어하여 모션 인식 센서가 인식할 수 있는 인식 영역을 조절할 수 있다.
프로젝터부(290)는 적어도 하나의 프로젝터로 이루어지며, 제어부(250)를 통해 제공되는 스포츠 컨텐츠를 프로젝터로 표시부(230)의 바닥 디스플레이에 투사할 수 있다. 프로젝터부(290)는 복수의 프로젝터로 이루어지며, 제어부(250)를 통해 제공되는 스포츠 컨텐츠를 프로젝터로 표시부(230)의 전면 디스플레이와 바닥 디스플레이에 각각 투사할 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 감지부(110,210)와 표시부(130,230)간의 관계를 설명하는 것으로서, 감지부(110,210)가 3개의 모션 인식 센서(311,313,315)로 이루어지며, 함께 하는 플레이어가 5명인 경우를 예로 든 것이다. 또한, 표시부(130,230)의 바닥 디스플레이(333)의 사이즈로는 8,500 X 4,000 m2이고, 3개의 모션 인식 센서(311,313,315)의 인식 가능 구간(300)으로 7,500 X 2,000 m2이고, 각 플레이어(P1 내지 P5)에 할당되는 영역은 1,500 X 2,000 m2인 경우를 예로 들기로 한다. 물론, 감지부(110,210)를 구성하는 모션 인식 센서의 갯수, 바닥 디스플레이의 사이즈, 함께 하는 플레이어의 수는 변경 가능하고, 이에 따라 모션 인식 센서의 인식 가능 구간 및 각 플레이어에 할당되는 영역 또한 변경될 수 있다. 바람직하게로는 감지부(110,210)를 구성하는 모션 인식 센서의 갯수는 함께 하는 플레이어의 수와 동일하거나 적을 수 있다.
도 3을 참조하면, 초기에는 5명의 플레이어(P1 내지 P5)에 할당되는 영역의 사이즈가 동일하지만, 스포츠 컨텐츠가 실행됨에 따라 획득되는 각 플레이어의 스켈레톤 데이터에 대응하여 각 플레이어에 할당되는 영역들간의 경계인 라인이 변경됨에 따라서 증감될 수 있다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 제어부(150,250)에서 플레이어에 적응적으로 인식 영역을 조정하는 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 410 단계에서는 감지부(110,210)로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상으로부터 스켈레톤 데이터를 분석하여 플레이어의 실제 몸 크기 등과 같은 신체적 특징을 분석한다.
430 단계에서는 410 단계에서 분석된 결과에 대응하여 플레이어가 위치하는 영역들간의 경계를 나타내는 라인을 조정한다.
450 단계에서는 430 단계에서 조정된 라인에 대응하여 감지부(110)의 모션 인식 센서들간의 간격을 조절할 수 있다. 또한, 450 단계에서는 430 단계에서 조정된 라인에 대응하여, 제어부(250) 및/또는 프로젝터부(290)로부터 표시부(230)로 제공되는 스포츠 컨텐츠의 내용을 수정한다.
도 5는 감지부(210)의 카메라와 프로젝터부(290)의 프로젝터간 캘리브레이션 방법의 일예를 보여주는 것이다.
도 5를 참조하면, 510 단계에서는 프로젝터의 이미지 평면과 카메라의 이미지 평면간 차이를 나타내는 호모그래피(hompgraphy)를 산출한다.
530 단계에서는 제어부(250)를 통해 프로젝터부(290)로 제공되어 표시부(230)의 바닥 디스플레이에 투사시킬 이미지에 510 단계에서 산출된 호모그래피를 반영, 예를 들면 승산하여 캘리브레이션하고, 캘리브레이션된 이미지를 바닥 디스플레이에 투사시킨다.
도 6은 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템에서 제공하는 스포츠 컨텐츠의 일예인 스키타기를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 전면 디스플레이(631)와 바닥 디스플레이(633)에는 스키타기에 대응하는 스포츠 컨텐츠가 표시된다. 전면 디스플레이(631)의 A1 내지 A5는 바닥 디스플레이(633)에 위치한 각 플레이어(P1 내지 P5)에 대응하는 아바타를 나타낸다. 바닥 디스플레이(633)의 L1 내지 L4는 각 플레이어의 신체적 특징에 대응하여 조정된 라인을 나타낸다.
감지부(110,210)는 바닥 디스플레이(633)에 위치한 각 플레이어(P1 내지 P5)의 움직임, 즉 전진 이동 혹은 좌우 이동 등을 추적하여 제어부(150,250)로 제공하고, 제어부(150,250)는 추적된 각 플레이어(P1 내지 P5)의 움직임에 대응하여 해당하는 아바타를 캘리브레이션하여 스포츠 컨텐츠의 내용을 업데이트시킨다.
도 7 내지 도 8은 도 1 및 도 2에 도시된 구동부(190,280)의 세부적인 구조 및 작용상태를 나타낸 도면이다. 설명의 편의를 위하여 도 1의 구동부(190)를 예로 들기로 한다.
상기 감지부(110)를 구성하는 각 모션 인식 센서(311, 313, 315)들간의 간격을 조절하는 구동부(190)는, 도 7 내지 도 8에서 보는 바와 같이 베이스(191)와, 상기 베이스(191)에 좌우 길이방향으로 배치되는 가이드 레일(192)과; 상기 가이드 레일(192)에 좌우 진퇴구조로 배치되며 간격 조절을 요하는 모션 인식 센서(311, 313, 315)들이 각각 장착된 복수의 캐리어(193)와; 상기 캐리어(193)에 좌우 길이방향으로 배치되어 상기 가이드 레일(192)과 평행하며, 외경에 상기 캐리어(193)와 치합되는 리드기어(194a)가 형성된 리드 기어축(194); 및 인가되는 제어신호에 의해 정역으로 구동하여 리드 기어축(194)에 정역 회전력을 제공하는 정역모터(195)를 포함한다.
따라서, 상기 복수의 캐리어(193) 및, 상기 각 캐리어(193)에 장착된 모션 인식 센서(311, 313, 315)들는, 정역모터(195)의 구동에 의해 정역으로 회전하는 리드 기어축(194)과 치합되어 가이드 레일(192)을 따라 좌우로 이동한다.
본 실시예에서는 상기 모션 인식 센서(311, 313, 315)가 장착된 캐리어(193)에 상기 리드 기어축(194)과 선택적으로 치합되는 가동 클러치 구조를 탑재하여, 상기 리드 기어축(194)의 정역 회전에 의해 모든 모션 인식 센서(311, 313, 315)들이 가이드 레일(192)을 따라 동시에 좌우 이동하는 일괄 이동기능과, 상기 복수의 모션 인식 센서(311, 313, 315)들 중 좌우 이동을 요하는 모션 인식 센서만이 선택적으로 좌우 이동되도록 하는 개별 이동기능을 갖도록 한다.
상기 각 캐리어(193)에 탑재되는 가동 클러치 구조는, 캐리어(193)에 형성되는 진퇴로(196)와; 상기 진퇴로(196)를 통해 캐리어(193)에 진퇴구조로 배치되며, 적어도 선단부에 마주하는 리드 기어축(194)의 리드기어(194a)와 치합되는 치합단(197a)이 형성된 가동 클러치편(197); 및 상기 가동 클러치편(197)을 진퇴로(196)를 따라 진출하여 가동 클러치편(197)의 치합단(197a)과 리드 이송축(194)이 상호 치합되도록 하는 전동 진출부재(198)를 포함한다.
본 발명에서는 일예로 전동 진출부재(198)를, 인가되는 전류에 의해 자기력을 생성하여 진출로드(198a)를 진출하는 솔레로이드 유닛을 채택하고 있다.
그리고, 상기 솔레로이드 유닛의 진출로드(198a)의 측면에는 하나 이상의 그루브(198a-a)를 형성하고, 상기 진퇴로(196)의 내측벽에는 진출된 솔레로이드 유닛의 진출로드(198a)의 그루브(198a-a)에 측방향으로 진입하여 상기 진출로드(198a-a)를 진출된 상태로 고정하는 탄성 구속부재(198b)를 배치한다.
바람직하게는, 상기 탄성 구속부재(198b)는 진출로드(198a)의 외벽에 형성된 그루브(198a-a, 198a-b)에 진입하는 강구(198b-a)와, 상기 강구(198b-a)를 탄성 가압하는 가압 스프링(198b-b)을 포함한다.
보다 바람직하게는, 본 실시예에서는 상기 진출로드(198a)의 외벽에, 진출된 진출로드(198a)를 측방향 가압하여 고정하는 치합용 그루브(198a-a)와, 후퇴된 진출로드(198a)를 고정하는 제동용 그루브(198a-b)를 각각 형성하여서, 상기 탄성 구속부재(198b)는 진출된 가동 클러치편(197)의 치합단(197a)과 리드 기어축(194)의 리드기어(194a)의 안정적인 치합과, 후퇴된 가동 클러치편(197)의 제동단(197b)과 가이드 레일(192) 사이의 안정적인 밀착 제동을 각각 수행하도록 한다.
따라서, 도 8a와 도 8b와 같이 상기 탄성 구속부재(198b)에 의해 진출된 진출로드(198a-a)의 물리적인 구속을 도모하면, 상기 리드 기어축(194)의 리드기어(194a)와 진출로드(198a-a)에 의해 견인하여 진출된 가동 클러치편(197)의 치합단(197a) 사이의 치합상태가 보다 안정되게 유지된다.
그리고, 상기 리드 기어축(194)에 정역 회전력을 제공하는 정역모터(195)와, 각 가동자에 탑재되어 가동 클러치편(197)의 진출력을 제공하여 가동 클러치편(197)의 치합단(197a)이 리드 기어축(194)에 치합되도록 하는 전동 진출부재(198)는, 제어부(150)로부터 제공되는 제어신호에 따라 구동이 제어된다.
또한, 상기 가동 클러치편(197)의 후미에는 마주하는 가이드에 밀착하여 캐리어(193)를 가이드의 일지점에 고정되도록 하는 제동단(197b)이 형성되고, 상기 캐리어(193)에는 가동 클러치편(197)을 진퇴로(196)를 따라 후방으로 탄성 견인하여 가동 클러치편(197)의 제동단(197b)이 마주하는 가이드 레일(192)에 밀착되도록 하는 탄성 견인부재(199)를 배치한다.
바람직하게는, 상기 탄성 견인부재(199)는 전동 진출부재(198)를 구성하는 진출로드(198a)에 배치되어, 상기 압축에 따른 탄발력을 통해 진출로드(198a)를 후퇴하여서 진출로드(198a)와 연결된 가동 클러치편(197)을 후퇴하도록 구성한다.
그리고, 상기 탄성 견인부재(199)를 통해 제공되는 탄성 견인력은, 상기 탄성 가압부재를 통한 진퇴로(196)드의 구속력은 후술되는 탄성 견인부재(199)를 통해 제공되는 탄성 견인력 보다 크도록 구성한다.
따라서, 상기 가이드 레일(192)에 진퇴구조로 설치된 각 캐리어(193)들은, 평상시에는 도 8c와 같이 탄성 견인부재(199)를 통해 제공되는 탄성 견인력에 의해 진퇴로(196)를 따라 후퇴하여 제동단(197b)을 가이드 레일(192)에 밀착한 가동 클러치편(197)에 의해서 가이드 레일(192)의 일지점에 각각 고정된다.
그리고, 제어부(150)를 통해 인가되는 제어신호에 의해 캐리어(193)에 장착된 모션 인식 센서(311,313,315)의 좌우 이동이 요구되면, 도 8a와 도 8b와 같이 해당 캐리어(193)에 탑재된 전동 진출부재(198)는 진출력을 통해 가동 클러치편(197)을 진퇴로(196)를 따라 일시적으로 진출하여서, 상기 가동 클러치편(197)의 선단에 형성된 치합단(197a)과 리드 이송축의 외경에 형성된 리드기어(194a)가 상호 치합되도록 한다.
이 상태에서, 상기 정역모터(195)는 상기 제어신호에 따라 정방향, 또는 역방향으로 구동하여 가동 클러치편(197)을 통해 캐리어(193)와 치합된 리드 이송축을 정역으로 회전하여서, 상기 리드 기어축(194)과 치합된 캐리어(193) 및 해당 캐리어(193)에 장착된 모션 인식 센서(311,313,315)를 좌우 이동한다.
이러한 제어신호에 의한 전동 진출부재(198)와 정역모터(195)의 구동에 의해 선택적으로 치합된 모션 인식 센서(311,313,315)의 좌우 이동이 완료되면 상기 전동 진출부재(198) 및 정역모터(195)는 동작을 정지한다.
이후, 도 8c와 같이 상기 진퇴로(196)를 따라 진출된 가동 클러치편(197)은 탄성 견인부재(199)를 통해 제공되는 탄성 견인력에 의해 진퇴로(196)를 따라 후퇴하여 후방에 배치된 가이드 레일(192)에 가동 클러치편(197)의 제동단(197b)을 밀착하여 고정된다.
따라서, 본 실시예에서 제안하고 있는 구동부(190)는, 정역모터(195)의 구동에 의해 정역으로 회전하는 리드 기어축(194)과, 모션 인식 센서(311,313,315)들이 장착된 캐리어(193)에 탑재된 가동 클러치편(197)들의 일괄, 또는 선택적인 치합을 통해 좌우 이동을 요하는 모션 인식 센서(311,313,315)들의 일괄, 또는 선택적 이동을 도모하여 위치를 조절하고, 이후 제동단(197b)과 가이드 레일(192)과의 밀착을 통해서 모션 인식 센서(311,313,315)의 안정적인 고정을 도모하는 것이 가능하다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히
설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110, 210, 310 ... 감지부 130, 230 ... 표시부
150, 250 ... 제어부 170, 270 ... 저장부
190, 280 ... 구동부 191. 베이스
192. 가이드 레일 193. 캐리어
194. 리드 기어축 194a. 리드기어
195. 정역모터 196. 진퇴로
197. 가동 클러치편 197a. 치합단
197b. 제동단 198. 전동 진출부재
198a. 진출로드 198a-a. 그루브
198b. 탄성 구속부재 198b-a. 강구
198b-b. 지지 스프링 199. 탄성 견인부재
290 ... 프로젝터부
300 ... 모션 인식 가능 구간 311, 313, 315 ... 모션 인식 센서
333, 633 ... 바닥 디스플레이 631 ... 전면 디스플레이

Claims (3)

  1. 전면 디스플레이와 바닥 디스플레이로 이루어지며, 스포츠 컨텐츠에 대응하는 이미지가 표시되는 표시부;
    복수의 모션 인식 센서로 이루어지며, 상기 바닥 디스플레이에 위치한 복수의 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상으로부터 움직임을 인식하고 추적하는 감지부; 및
    상기 감지부로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상과 깊이 영상으로부터 각 플레이어의 신체적 특징을 분석하고, 분석된 결과에 대응하여 상기 바닥 디스플레이에서 플레이어가 위치하는 영역들간의 경계를 나타내는 라인을 조정하고, 조정된 라인에 대응하여 상기 감지부의 모션 인식 센서들간의 간격을 조절하는 제어부를 포함하는 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 프로젝터로 이루어지며, 상기 제어부를 통해 제공되는 스포츠 컨텐츠를 상기 프로젝터로 상기 표시부의 바닥 디스플레이에 투사하는 프로젝터부를 더 포함하는 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 감지부로부터 제공되는 각 플레이어의 컬러 영상 및 깊이 영상으로부터 스켈레톤 데이터를 분석하여 플레이어의 동작 반경을 예측하고, 플레이어의 움직임을 모두 인식할 수 있도록 상기 감지부의 모션 인식 센서의 팬/틸트를 제어하여 모션 인식 센서가 인식할 수 있는 인식 영역을 조절하는 스포츠 컨텐츠와 관련된 가상현실 서비스 제공시스템.
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