KR102597108B1 - 가상소방훈련장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

가상소방훈련장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 가상훈련공간을 이용한 소방훈련을 진행함에 있어서 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원에 대한 현실적인 행동 모사를 처리하는 가상소방훈련장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

Description

가상소방훈련장치 및 그 동작 방법{APPARATUS FOR VIRTUAL FIRE FIGHTING TRAINING, AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 가상훈련공간을 이용한 소방훈련을 진행함에 있어서 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원에 대한 현실적인 행동 모사를 처리하기 위한 방안에 관한 것이다.
재난 현장 지휘의 중요성이 날로 커지고 있는 상황에서 화재 사고 현장을 재현할 수 있는 시나리오 구축과 이를 활용한 가상 훈련 체계의 개발이 필수적으로 요구되고 있다.
이와 관련하여, 최근에는 여러 가지 형태의 가상소방훈련 시뮬레이션 시스템 등이 개발되고 있으며, 이러한 시스템들을 통해 실제 상황과 최대한 근접한 화재상황을 재현하여 화재 진압을 수행할 수 있는 소방훈련을 지원하고 있다.
그러나, 기존의 가상소방훈련 시뮬레이션에서는 역운동학(Inverse Kinematics)이 적용되는 애니메이션을 기반으로 소방훈련이 진행됨에 따라, 실제훈련원의 현실적인 행동 모사에도 제약이 따를 뿐만 아니라, 행동 모사의 제약에 따라 훈련원들의 행동을 판단하고 평가하는데도 어려움이 따른다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 가상훈련공간을 이용한 소방훈련을 진행함에 있어서 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원에 대한 현실적인 행동 모사를 처리하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치는, 가상훈련공간 외부의 실제훈련원이 장착한 감지센서로부터 상기 실제훈련원의 움직임을 감지한 감지데이터를 획득하는 획득부; 상기 감지데이터를, 상기 가상훈련공간 내부에서 상기 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 구현하기 위한 가상훈련원의 움직임데이터로 변환하는 변환부; 및 상기 움직임데이터의 데이터 값에 따라 상기 가상훈련원에 대한 상기 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 처리하는 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 감지센서는, 상기 실제훈련원의 골격 구조(Skeleton)에서 각 관절(Joint) 부위에 장착되며, 상기 변환부는, 상기 실제훈련원의 각 관절 부위에 대한 감지데이터를, 상기 가상훈련원의 동일한 관절, 및 각 관절과 연결되어 있는 분절(Bone)의 움직임데이터로 변환할 수 있다.
구체적으로, 상기 변환부는, 상기 실제훈련원의 골격 구조를 근거로, 동일한 분절의 양 끝 단에 연결된 각 관절의 감지센서 쌍을 하나의 감지그룹으로 분류하며, 상기 감지그룹마다 각 감지그룹 내의 감지센서 쌍 중 적어도 하나의 감지데이터를 보정하기 위한 동기화 보정 값을 결정할 수 있다.
구체적으로, 상기 동기화 보정 값은, 상기 감지그룹 내의 감지센서 쌍이 동일한 움직임을 감지하는 경우에 확인되는 감지데이터 간의 데이터 크기 및 데이터 수신 지연의 오차 값을 기준으로 결정될 수 있다
구체적으로, 상기 동기화 보정 값은, 상기 실제훈련원의 골격 구조에 따라 특정 감지센서가 제1 감지그룹과, 상기 제1 감지그룹과는 다른 제2 감지그룹으로 중복하여 분류되는 경우, 상기 제1 감지그룹 및 제2 감지그룹 각각에서 상기 특정 감지센서의 감지데이터가 타 감지센서의 감지데이터에 대해서 보이는 상대적인 오차 값을 기준으로 상기 제1 감지그룹과 상기 제2 감지그룹에 대해서 서로 다른 값으로 결정될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치의 동작 방법은, 가상훈련공간 외부의 실제훈련원이 장착한 감지센서로부터 상기 실제훈련원의 움직임을 감지한 감지데이터를 획득하는 획득단계; 상기 감지데이터를, 상기 가상훈련공간 내부에서 상기 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 구현하기 위한 가상훈련원의 움직임데이터로 변환하는 변환단계; 및 상기 움직임데이터의 데이터 값에 따라 상기 가상훈련원에 대한 상기 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 처리하는 처리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 감지센서는, 상기 실제훈련원의 골격 구조(Skeleton)에서 각 관절(Joint) 부위에 장착되며, 상기 변환단계는, 상기 실제훈련원의 각 관절 부위에 대한 감지데이터를, 상기 가상훈련원의 동일한 관절, 및 각 관절과 연결되어 있는 분절(Bone)의 움직임데이터로 변환할 수 있다.
구체적으로, 상기 변환단계는, 상기 실제훈련원의 골격 구조를 근거로, 동일한 분절의 양 끝 단에 연결된 각 관절의 감지센서 쌍을 하나의 감지그룹으로 분류하며, 상기 감지그룹마다 각 감지그룹 내의 감지센서 쌍 중 적어도 하나의 감지데이터를 보정하기 위한 동기화 보정 값을 결정할 수 있다.
구체적으로, 상기 동기화 보정 값은, 상기 감지그룹 내의 감지센서 쌍이 동일한 움직임을 감지하는 경우에 확인되는 감지데이터 간의 데이터 크기 및 데이터 수신 지연의 오차 값을 기준으로 결정될 수 있다.
구체적으로, 상기 동기화 보정 값은, 상기 실제훈련원의 골격 구조에 따라 특정 감지센서가 제1 감지그룹과, 상기 제1 감지그룹과는 다른 제2 감지그룹으로 중복하여 분류되는 경우, 상기 제1 감지그룹 및 제2 감지그룹 각각에서 상기 특정 감지센서의 감지데이터가 타 감지센서의 감지데이터에 대해서 보이는 상대적인 오차 값을 기준으로 상기 제1 감지그룹과 상기 제2 감지그룹에 대해서 서로 다른 값으로 결정될 수 있다.
이에, 본 발명의 가상소방훈련장치 및 그 동작 방법에 따르면, 가상훈련공간을 이용한 소방훈련을 진행함에 있어서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원이 장착한 감지센서의 감지데이터를 기반으로 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해 실제훈련원과 동기화된 움직임을 구현함으로써, 가상훈련공간 내에서 실제훈련원에 대한 현실적인 행동 모사가 이루어짐에 따라 훈련원의 자세 교정이 가능해지며, 그에 따른 훈련 평가 범위 또한 세부적으로 확장하여, 가상훈련공간을 이용한 소방훈련의 효용성을 크게 제고할 수 있다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 가상 소방훈련 환경에 관한 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치의 동작 방법을 설명하기 위한 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 가상훈련공간을 이용하는 소방훈련에 관한 기술을 다룬다.
재난 현장 지휘의 중요성이 날로 커지고 있는 상황에서 화재 사고 현장을 재현할 수 있는 시나리오 구축과 이를 활용한 가상 훈련 체계의 개발이 필수적으로 요구되고 있다.
이와 관련하여, 최근에는 여러 가지 형태의 가상소방훈련 시뮬레이션 시스템 등이 개발되고 있으며, 이러한 시스템들을 통해 실제 상황과 최대한 근접한 화재상황을 재현하여 화재 진압을 수행할 수 있는 소방훈련을 지원하고 있다.
그러나, 기존의 가상소방훈련 시뮬레이션에서는 역운동학(Inverse Kinematics)이 적용되는 애니메이션을 기반으로 소방훈련이 진행됨에 따라, 실제훈련원의 현실적인 행동 모사에도 제약이 따를 뿐만 아니라, 새로운 애니메이션 추가 시에는 작업 및 비용 발생의 부담이 커지게 되며, 더욱이, 행동 모사의 제약에 따라 훈련원들의 행동을 판단하고 평가하는데도 어려움이 따른다
이에 본 발명의 일 실시예에서는 가상훈련공간을 이용한 소방훈련을 진행함에 있어서 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원에 대한 현실적인 행동 모사를 처리하는 새로운 방안을 제안하고자 한다.
이와 관련하여, 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 소방훈련 환경을 예시적으로 보여주고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방훈련 브리핑 환경에서는,
가상훈련공간 외부의 실제훈련원과 가상훈련공간 내부의 가상훈련원과의 동기화된 움직임을 구현하는 가상소방훈련장치(100)를 포함하는 구성을 가질 수 있다
이러한 가상소방훈련장치(100)는 가상훈련공간 외부의 실제훈련원이 장착한 감지센서의 감지데이터를 기반으로 실제훈련원과 가상훈련공간 내부의 가상훈련원과의 동기화된 움직임을 처리하는 장치를 일컫는 것으로서, 예컨대, 소프트웨어(예: 애플리케이션)를 탑재한 컴퓨팅장치 (예: PC), 또는 유무선 통신망을 통해 접속 가능한 서버의 형태로 구현될 수 있다.
참고로, 이러한 가상소방훈련장치(100)가 서버의 형태로 구현되는 경우에는, 예컨대, 웹 서버, 데이터베이스 서버, 프록시 서버 등의 형태로 구현될 수 있으며, 네트워크 부하 분산 메커니즘, 내지 서비스 장치가 인터넷 또는 다른 네트워크 상에서 동작할 수 있도록 하는 다양한 소프트웨어 중 하나 이상이 설치될 수 있으며, 이를 통해 컴퓨터화된 시스템으로도 구현될 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예에 따른 소방훈련 브리핑 환경에서는 전술한 구성을 통해, 가상훈련공간 외부의 실제훈련원과 가상훈련공간 내부의 가상훈련원 단 동기화된 움직임을 구현할 수 있는데, 이하에서는 이를 실현하기 위한 가상소방훈련장치(100)의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치(100)의 개략적인 구성을 보여주고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치(100)는 감지데이터를 획득하는 획득부(110), 감지데이터를 움직임데이터로 변환하는 변환부(120), 및 동기화된 움직임을 처리하는 처리부(130)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
이상의 획득부(110), 변환부(120), 및 처리부(130)를 포함하는 가상소방훈련장치(100)의 구성 전체 내지는 적어도 일부는, 하드웨어 모듈 형태 또는 소프트웨어 모듈 형태로 구현되거나, 하드웨어 모듈과 소프트웨어 모듈이 조합된 형태로도 구현될 수 있다.
여기서, 소프트웨어 모듈이란, 예컨대, 가상소방훈련장치(100) 내에서 연산을 제어하는 프로세서에 의해 실행되는 명령어로 이해될 수 있으며, 이러한 명령어는 가상소방훈련장치(100) 내 메모리에 탑재된 형태를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치(100)는 전술한 구성 이외에, 소방훈련 참여자와의 데이터 송수신을 위한 실질적인 통신 기능을 담당하는 통신 모듈인 통신부(도시안됨)의 구성을 더 포함할 수 있다.
이러한, 통신부는 예컨대, 안테나 시스템, RF 송수신기, 하나 이상의 증폭기, 튜너, 하나 이상의 발진기, 디지털 신호 처리기, 코덱(CODEC) 칩셋, 및 메모리 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않으며, 이 기능을 수행하는 공지의 회로는 모두 포함할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치(100)는 전술한 구성을 통해서, 가상훈련공간 외부의 실제훈련원과 가상훈련공간 내부의 가상훈련원 간의 동기화된 움직임을 구현할 수 있는데, 이하에서는 이를 실현하기 위한 가상소방훈련장치(100) 내 각 구성에 대해 보다 구체적인 설명을 이어 가기로 한다.
획득부(110)는 감지데이터를 획득하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 획득부(110)는 가상훈련공간 외부의 실제훈련원의 움직임 발생에 따라 해당 움직임을 감지한 감지데이터를 획득하게 된다.
이때, 획득부(110) 가상훈련공간 외부의 실제훈련원이 장착한 감지센서로부터 실제훈련원의 움직임을 감지한 감지데이터를 획득할 수 있다.
여기서, 감지센서는, 움직임 감지를 위한 IoT 모션 센서를 일컫는 것으로서, 실제훈련원의 골격 구조(Skeleton)에서 각 관절(Joint) 부위에 장착된다.
이에 따라, 감지데이터는, 각 관절(Joint) 부위에서 감지되는 움직임 크기에 상응하는 회전 값으로 이해될 수 있다.
정리하자면, 획득부(110)는 가상훈련공간 외부의 실제훈련원의 움직임 발생 시 실제훈련원의 각 관절 부위에 장착된 감지센서로부터 해당 움직임을 감지한 감지데이터를 획득할 수 있는 것이다.
변환부(120)는 감지데이터를 움직임데이터로 변환하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 변환부(120)는 가상훈련공간 외부의 실제훈련원의 움직임에 대해서 감지데이터가 획득되면, 획득된 감지데이터를 가상훈련공간 내부에서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 구현하기 위한 가상훈련원의 움직임데이터로 변환하게 된다.
이때, 변환부(120)는 실제훈련원의 각 관절 부위에 대해서 획득되는 감지데이터를, 가상훈련원의 동일한 관절과 각 관절과 연결되어 있는 분절(Bone)의 움직임데이터로 변환할 수 있다.
이와 관련하여, 각 관절 부위에 대해서 획득되는 감지데이터의 데이터 값인 회전 값은, Y축이 위로 향하는 Y-Up 좌표계의 형식을 따르며, 또한 오일러(Euler) 각도(x,y,z) 값을 가질 수 있다.
이에, 변환부(120)는 3D 기반의 가상훈련공간에 감지데이터의 회전 값을 적용하기 위해서 각 관절 부위에 대해서 획득되는 감지데이터의 좌표계 형식인 Y-Up 좌표계를 Z축이 위로 향하는 Z-Up 좌표계로 변환하고, 오일러(Euler) 각도(x,y,z) 값을 쿼터니언(Quaternion) 각도(x,y,z,w) 값으로 변경한다.
여기서, 오일러(Euler) 각도(x,y,z) 값을 쿼터니언(Quaternion) 각도(x,y,z,w) 값으로 변경하는 것은, 오일러(Euler) 각도(x,y,z) 값에 따른 짐벌락(Gimbal-lack) 현상을 해소하기 위함이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는, 가상훈련공간 외부의 실제훈련원과 가상훈련공간 내부의 가상훈련원 간의 동기화된 움직임을 구현함에 있어서, 실제훈련원의 각 관절 부위에 장착된 감지센서로부터의 감지데이터가 이용됨에 따라, 감지데이터 간 오차에 따라 그 구현 성능이 크게 달라질 수 있다.
여기서, 감지데이터 간 오차란, 데이터 크기 및 데이터 수신 지연의 오차 값을 의미한다.
이에, 변환부(120)는 실제훈련원의 각 관절 부위에 대해서 획득되는 감지데이터를, 가상훈련원의 동일한 관절과 각 관절과 연결되어 있는 분절(Bone)의 움직임데이터로 변환하기 이전에, 감지데이터에 대해 동기화 보정 값을 반영한다.
이를 위해, 변환부(120)는 실제훈련원의 골격 구조를 근거로, 동일한 분절의 양 끝 단에 연결된 각 관절의 감지센서 쌍을 하나의 감지그룹으로 분류하며, 감지그룹마다 각 감지그룹 내의 감지센서 쌍 중 적어도 하나의 감지데이터를 보정하기 위한 동기화 보정 값을 결정한다.
즉, 변환부(120)는 감지그룹 내의 감지센서 쌍이 동일한 움직임을 감지하는 경우에 확인되는 감지데이터 간의 데이터 크기 및 데이터 수신 지연의 오차 값을 기준으로 감지그룹 별 동기화 보정 값을 결정하고 있는 것이다.
특히, 변환부(120)는 실제훈련원의 골격 구조에 따라 특정 감지센서가 제1 감지그룹과, 상기 제1 감지그룹과는 다른 제2 감지그룹으로 중복하여 분류되는 경우에 대해선, 상기 제1 감지그룹 및 제2 감지그룹 각각에서 상기 특정 감지센서의 감지데이터가 타 감지센서의 감지데이터에 대해서 보이는 상대적인 오차 값을 기준으로 상기 제1 감지그룹과 상기 제2 감지그룹에 대해서 서로 다른 값으로 동기화 보정 값을 결정할 수 있다.
처리부(130)는 동기화된 움직임을 처리하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 처리부(130)는 가상훈련원에 대한 움직임데이터 변환이 완료되면, 움직임데이터가 가지는 데이터 값에 따라 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 처리하게 된다.
즉, 처리부(130)는 가상훈련원의 움직임데이터로부터 확인되는 가상훈련원의 관절과 각 관절과 연결되어 있는 분절에 대한 데이터 값에 따라 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 처리하고 있는 것이다.
참고로, 가상훈련원에 대한 동기화된 움직임 처리는, 상용 엔진(Unreal 4)을 이용하여 이루어질 수 있다.
한편, 이와 관련하여, 아래 [표 1]에는 본 발명의 일 실시예에서, 가상훈련원에 적용될 수 있는 각 관절 부위를 예시하며, [표 2]에서는 움직임데이터를 기준으로 실제훈련원과의 동기화된 움직임 처리가 가능한 가상훈련원의 신체(손가락) 부위를 예시한다.
N 부위
0 Hips
1 Spinel
2 Head
3 LeftArm
4 LeftForeArm
5 LeftHand
6 Left Shoulder
7 RightArm
8 RightForeArm
9 RightHand
10 Right Shoulder
11 LeftUpLeg
12 LeftLeg
13 LeftFoot
14 RightUpLeg
15 RightLeg
16 RightFoot
f0 F1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9
왼손엄지 왼손
검지		 왼손
중지		 왼손
약지		 왼손
새끼		 오른손
엄지		 오른손
검지		 오른손
중지		 오른손
약지		 오른손
새끼
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치(100)의 구성에 따르면, 가상훈련공간을 이용한 소방훈련을 진행함에 있어서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원이 장착한 감지센서의 감지데이터를 기반으로 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해 실제훈련원과 동기화된 움직임을 구현함으로써, 가상훈련공간 내에서 실제훈련원에 대한 현실적인 행동 모사가 이루어짐에 따라 훈련원의 자세 교정이 가능해지며, 그에 따른 훈련 평가 범위 또한 세부적으로 확장하여, 가상훈련공간을 이용한 소방훈련의 효용성을 크게 제고할 수 있음을 알 수 있다.이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치(100)의 동작 방법에 대한 설명을 이어 가기로 한다.
먼저, 획득부(110)는 가상훈련공간 외부의 실제훈련원의 움직임 발생에 따라 해당 움직임을 감지한 감지데이터를 획득한다(S110-S120).
이때, 획득부(110) 가상훈련공간 외부의 실제훈련원이 장착한 감지센서로부터 실제훈련원의 움직임을 감지한 감지데이터를 획득할 수 있다.
여기서, 감지센서는, 움직임 감지를 위한 IoT 모션 센서를 일컫는 것으로서, 실제훈련원의 골격 구조(Skeleton)에서 각 관절(Joint) 부위에 장착된다.
이에 따라, 감지데이터는, 각 관절(Joint) 부위에서 감지되는 움직임 크기에 상응하는 회전 값으로 이해될 수 있다.
정리하자면, 획득부(110)는 가상훈련공간 외부의 실제훈련원의 움직임 발생 시 실제훈련원의 각 관절 부위에 장착된 감지센서로부터 해당 움직임을 감지한 감지데이터를 획득할 수 있는 것이다.
그리고 나서, 변환부(120)는 변환부(120)는 실제훈련원의 각 관절 부위에 대해서 획득되는 감지데이터를, 가상훈련원의 동일한 관절과 각 관절과 연결되어 있는 분절(Bone)의 움직임데이터로 변환하기 이전에, 감지데이터에 대해 동기화 보정 값을 반영한다(S130).
이를 위해, 변환부(120)는 실제훈련원의 골격 구조를 근거로, 동일한 분절의 양 끝 단에 연결된 각 관절의 감지센서 쌍을 하나의 감지그룹으로 분류하며, 감지그룹마다 각 감지그룹 내의 감지센서 쌍 중 적어도 하나의 감지데이터를 보정하기 위한 동기화 보정 값을 결정한다.
즉, 변환부(120)는 감지그룹 내의 감지센서 쌍이 동일한 움직임을 감지하는 경우에 확인되는 감지데이터 간의 데이터 크기 및 데이터 수신 지연의 오차 값을 기준으로 감지그룹 별 동기화 보정 값을 결정하고 있는 것이다.
특히, 변환부(120)는 실제훈련원의 골격 구조에 따라 특정 감지센서가 제1 감지그룹과, 상기 제1 감지그룹과는 다른 제2 감지그룹으로 중복하여 분류되는 경우에 대해선, 상기 제1 감지그룹 및 제2 감지그룹 각각에서 상기 특정 감지센서의 감지데이터가 타 감지센서의 감지데이터에 대해서 보이는 상대적인 오차 값을 기준으로 상기 제1 감지그룹과 상기 제2 감지그룹에 대해서 서로 다른 값으로 동기화 보정 값을 결정할 수 있다.
나아가, 변환부(120)는 감지데이터에 대한 동기화 보정 값 반영이 완료되면, 동기화 보정 값 반영된 감지데이터를 가상훈련공간 내부에서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 구현하기 위한 가상훈련원의 움직임데이터로 변환한다(S140-S150).
이때, 변환부(120)는 실제훈련원의 각 관절 부위에 대해서 획득되는 감지데이터를, 가상훈련원의 동일한 관절과 각 관절과 연결되어 있는 분절(Bone)의 움직임데이터로 변환할 수 있다.
이와 관련하여, 각 관절 부위에 대해서 획득되는 감지데이터의 데이터 값인 회전 값은, Y축이 위로 향하는 Y-Up 좌표계의 형식을 따르며, 또한 오일러(Euler) 각도(x,y,z) 값을 가질 수 있다.
이에, 변환부(120)는 3D 기반의 가상훈련공간에 감지데이터의 회전 값을 적용하기 위해서 각 관절 부위에 대해서 획득되는 감지데이터의 좌표계 형식인 Y-Up 좌표계를 Z축이 위로 향하는 Z-Up 좌표계로 변환하고, 오일러(Euler) 각도(x,y,z) 값을 쿼터니언(Quaternion) 각도(x,y,z,w) 값으로 변경한다.
여기서, 오일러(Euler) 각도(x,y,z) 값을 쿼터니언(Quaternion) 각도(x,y,z,w) 값으로 변경하는 것은, 오일러(Euler) 각도(x,y,z) 값에 따른 짐벌락(Gimbal-lack) 현상을 해소하기 위함이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는, 가상훈련공간 외부의 실제훈련원과 가상훈련공간 내부의 가상훈련원 간의 동기화된 움직임을 구현함에 있어서, 실제훈련원의 각 관절 부위에 장착된 감지센서로부터의 감지데이터가 이용됨에 따라, 감지데이터 간 오차에 따라 그 구현 성능이 크게 달라질 수 있다.
여기서, 감지데이터 간 오차란, 데이터 크기 및 데이터 수신 지연의 오차 값을 의미한다.
이후, 처리부(130)는 가상훈련원에 대한 움직임데이터 변환이 완료되면, 움직임데이터가 가지는 데이터 값에 따라 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 처리한다(S180).
즉, 처리부(130)는 가상훈련원의 움직임데이터로부터 확인되는 가상훈련원의 관절과 각 관절과 연결되어 있는 분절에 대한 데이터 값에 따라 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 처리하고 있는 것이다.
참고로, 가상훈련원에 대한 동기화된 움직임 처리는, 상용 엔진(Unreal 4)을 이용하여 이루어질 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상소방훈련장치(100)의 동작 방법에 따르면, 가상훈련공간을 이용한 소방훈련을 진행함에 있어서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원이 장착한 감지센서의 감지데이터를 기반으로 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해 실제훈련원과 동기화된 움직임을 구현함으로써, 가상훈련공간 내에서 실제훈련원에 대한 현실적인 행동 모사가 이루어짐에 따라 훈련원의 자세 교정이 가능해지며, 그에 따른 훈련 평가 범위 또한 세부적으로 확장하여, 가상훈련공간을 이용한 소방훈련의 효용성을 크게 제고할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물들은 디지털 전자 회로로 구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다. 본 명세서에서 설명하는 주제의 구현물들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 처리 시스템의 동작을 처리하기 위하여 혹은 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장 장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
본 명세서에서 "시스템"이나 "장치"라 함은 예컨대 프로그래머블 프로세서, 컴퓨터 혹은 다중 프로세서나 컴퓨터를 포함하여 데이터를 처리하기 위한 모든 기구, 장치 및 기계를 포괄한다. 처리 시스템은, 하드웨어에 부가하여, 예컨대 프로세서 펌웨어를 구성하는 코드, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제 혹은 이들 중 하나 이상의 조합 등 요청 시 컴퓨터 프로그램에 대한 실행 환경을 생성하는 코드를 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
한편, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 EPROM, EEPROM 및 플래시메모리 장치와 같은 반도체 메모리 장치, 예컨대 내부 하드디스크나 외장형 디스크와 같은 자기 디스크, 자기광학 디스크 및 CD-ROM과 DVD-ROM 디스크를 포함하여 모든 형태의 비휘발성 메모리, 매체 및 메모리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 주제의 구현물은 예컨대 데이터 서버와 같은 백엔드 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 애플리케이션 서버와 같은 미들웨어 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 사용자가 본 명세서에서 설명한 주제의 구현물과 상호 작용할 수 있는 웹 브라우저나 그래픽 유저 인터페이스를 갖는 클라이언트 컴퓨터와 같은 프론트엔드 컴포넌트 혹은 그러한 백엔드, 미들웨어 혹은 프론트엔드 컴포넌트의 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 연산 시스템에서 구현될 수도 있다. 시스템의 컴포넌트는 예컨대 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 어떠한 형태나 매체에 의해서도 상호 접속 가능하다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 마찬가지로, 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다
이와 같이, 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 가상소방훈련장치 및 그 동작 방법에 따르면, 가상훈련공간을 이용한 소방훈련을 진행함에 있어서 가상훈련공간 내부의 가상훈련원에 대해서 가상훈련공간 외부의 실제훈련원에 대한 현실적인 행동 모사를 처리할 수 있다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100: 가상소방훈련장치
10: 확인부 20: 설정부
30: 처리부

Claims (10)

  1. 가상훈련공간 외부의 실제훈련원이 장착한 감지센서로부터 상기 실제훈련원의 움직임을 감지한 감지데이터를 획득하는 획득부;
    상기 감지데이터를, 상기 가상훈련공간 내부에서 상기 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 구현하기 위한 가상훈련원의 움직임데이터로 변환하는 변환부; 및
    상기 움직임데이터의 데이터 값에 따라 상기 가상훈련원에 대한 상기 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 처리하는 처리부를 포함하며,
    상기 감지센서는,
    상기 실제훈련원의 골격 구조(Skeleton)에서 각 관절(Joint) 부위에 장착되며,
    상기 변환부는,
    상기 실제훈련원의 각 관절 부위에 대한 감지데이터를, 상기 가상훈련원의 동일한 관절, 및 각 관절과 연결되어 있는 분절(Bone)의 움직임데이터로 변환하고, 상기 실제훈련원의 골격 구조를 근거로, 동일한 분절의 양 끝 단에 연결된 각 관절의 감지센서 쌍을 하나의 감지그룹으로 분류하며, 상기 감지그룹마다 각 감지그룹 내의 감지센서 쌍 중 적어도 하나의 감지데이터를 보정하기 위한 동기화 보정 값을 결정하며,
    상기 동기화 보정 값은,
    상기 감지그룹 내의 감지센서 쌍이 동일한 움직임을 감지하는 경우에 확인되는 감지데이터 간의 데이터 크기 및 데이터 수신 지연의 오차 값을 기준으로 결정되며, 상기 실제훈련원의 골격 구조에 따라 특정 감지센서가 제1 감지그룹과, 상기 제1 감지그룹과는 다른 제2 감지그룹으로 중복하여 분류되는 경우, 상기 제1 감지그룹 및 제2 감지그룹 각각에서 상기 특정 감지센서의 감지데이터가 타 감지센서의 감지데이터에 대해서 보이는 상대적인 오차 값을 기준으로 상기 제1 감지그룹과 상기 제2 감지그룹에 대해서 서로 다른 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 가상소방훈련장치.
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  6. 가상훈련공간 외부의 실제훈련원이 장착한 감지센서로부터 상기 실제훈련원의 움직임을 감지한 감지데이터를 획득하는 획득단계;
    상기 감지데이터를, 상기 가상훈련공간 내부에서 상기 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 구현하기 위한 가상훈련원의 움직임데이터로 변환하는 변환단계; 및
    상기 움직임데이터의 데이터 값에 따라 상기 가상훈련원에 대한 상기 실제훈련원과의 동기화된 움직임을 처리하는 처리단계를 포함하며,
    상기 감지센서는,
    상기 실제훈련원의 골격 구조(Skeleton)에서 각 관절(Joint) 부위에 장착되며,
    상기 변환단계는,
    상기 실제훈련원의 각 관절 부위에 대한 감지데이터를, 상기 가상훈련원의 동일한 관절, 및 각 관절과 연결되어 있는 분절(Bone)의 움직임데이터로 변환하고, 상기 실제훈련원의 골격 구조를 근거로, 동일한 분절의 양 끝 단에 연결된 각 관절의 감지센서 쌍을 하나의 감지그룹으로 분류하며, 상기 감지그룹마다 각 감지그룹 내의 감지센서 쌍 중 적어도 하나의 감지데이터를 보정하기 위한 동기화 보정 값을 결정하며,
    상기 동기화 보정 값은,
    상기 감지그룹 내의 감지센서 쌍이 동일한 움직임을 감지하는 경우에 확인되는 감지데이터 간의 데이터 크기 및 데이터 수신 지연의 오차 값을 기준으로 결정되며, 상기 실제훈련원의 골격 구조에 따라 특정 감지센서가 제1 감지그룹과, 상기 제1 감지그룹과는 다른 제2 감지그룹으로 중복하여 분류되는 경우, 상기 제1 감지그룹 및 제2 감지그룹 각각에서 상기 특정 감지센서의 감지데이터가 타 감지센서의 감지데이터에 대해서 보이는 상대적인 오차 값을 기준으로 상기 제1 감지그룹과 상기 제2 감지그룹에 대해서 서로 다른 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 가상소방훈련장치의 동작 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006209445A (ja) * 2005-01-27 2006-08-10 Osaka Univ アニメーション生成装置およびその方法
KR102300082B1 (ko) * 2020-07-06 2021-09-07 아주대학교산학협력단 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법과 이를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170045678A (ko) * 2015-10-19 2017-04-27 옥철식 Ｈｍｄ를 이용한 아바타 장치
KR101755126B1 (ko) * 2015-11-26 2017-07-06 한양대학교 에리카산학협력단 움직임 구현을 위한 움직임 정보 제공 장치, 이를 이용한 움직임 정보 제공 방법 및 움직임 구현 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006209445A (ja) * 2005-01-27 2006-08-10 Osaka Univ アニメーション生成装置およびその方法
KR102300082B1 (ko) * 2020-07-06 2021-09-07 아주대학교산학협력단 센서 기반 가상 소방 도구를 이용한 소방 훈련 프로그램 제공 장치 및 방법과 이를 이용한 실감형 소방 훈련 시스템

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