KR20190113054A - 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치 - Google Patents

사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190113054A
KR20190113054A KR1020180035202A KR20180035202A KR20190113054A KR 20190113054 A KR20190113054 A KR 20190113054A KR 1020180035202 A KR1020180035202 A KR 1020180035202A KR 20180035202 A KR20180035202 A KR 20180035202A KR 20190113054 A KR20190113054 A KR 20190113054A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
user
fire
image
living space
augmented reality
Prior art date
Application number
KR1020180035202A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102071427B1 (ko
Inventor
박형주
Original Assignee
호원대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 호원대학교산학협력단 filed Critical 호원대학교산학협력단
Priority to KR1020180035202A priority Critical patent/KR102071427B1/ko
Publication of KR20190113054A publication Critical patent/KR20190113054A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102071427B1 publication Critical patent/KR102071427B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • G06Q50/26—Government or public services
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/003—Navigation within 3D models or images
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B25/08—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes of scenic effects, e.g. trees, rocks, water surfaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치에 관한 것으로, 이는 사용자 생활공간에 대한 화재 발생 패턴과 상기 화재 발생 패턴에 따른 사용자 행동 지침이 정의된 화재 시나리오, 가상현실 공간, 및 증강현실 마커를 생성 및 저장하는 시스템 구축 단계; 화재 훈련이 요청되면, 화재 훈련 방식을 확인하는 확인 단계; 상기 화재 훈련 방식이 증강현실 방식이면, 상기 사용자 생활공간을 카메라 촬영한 카메라 영상을 획득하는 카메라 영상 획득 단계; 상기 카메라 영상내에 존재하는 마커들을 인식하고, 상기 마커들의 상대적 위치 및 크기를 기반으로 사용자 관점을 파악하는 제1 사용자 관점 파악 단계; 상기 화재 시나리오 및 상기 사용자 관점을 기반으로 화재 훈련을 위한 증강현실 영상을 생성한 후, 상기 카메라 영상에 오버레이시켜 재생하는 증강현실 재생 단계; 및 상기 카메라 영상을 새로이 획득되면, 상기 제1 사용자 관점 파악 단계로 재진입하는 재진입 단계를 포함할 수 있다.

Description

사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치{Method and apparatus for a fire drill in living space of user}
본 발명은 화재 훈련 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 가상현실 기술 및 증강현실 기술을 이용하여 사용자가 실제 생활하는 공간에서의 화재 훈련이 가능하도록 하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치에 관한 것이다.
화재에 대처하는 올바른 방법을 교육하기 위한 소방훈련은 소방관계자 는 물론 일반인에게도 필요하다는 점에서 실제의 위험한 화재 환경과 유사한 가상현실공간을 구현하여 이러한 환경에서 올바르게 대처하는 방법을 습득할 수 있도록 해주는 일은 매우 큰 의미가 있다.
종래의 기술에 따른 화재 훈련 대부분은 특정 장소에 방문하여 진행되는 방식을 채택하고 있을 뿐 이였다. 화재 발생에 따른 원론적인 화재 방안만을 학습할 수 있는 한계가 있었다.
그러나 대부분의 화재가 다중이용시설물, 주택 등의 화재인 점을 감안하면, 사용자가 실제 생활하는 공간에서의 화재 훈련이 시급한 실정이다.
국내등록특허 제10-1015474호(등록일자 2011년02월10일)
이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 사용자 생활공간에서 화재 훈련이 가능하도록 하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
또한 가상현실 및 증강현실 기술을 이용하여 보다 구체적이고 현실감있게 화재 현장을 재현하고, 더 나아가서는 바닥에서 천장으로 갈수록 증가되는 화염 세기 및 연기 밀도까지도 재현할 수 있도록 함으로써, 사용자가 보다 구체적이고 효과적인 화재 훈련 방안을 사전 학습할 수 있도록 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태는, 사용자 생활공간에 대한 화재 발생 패턴과 상기 화재 발생 패턴에 따른 사용자 행동 지침이 정의된 화재 시나리오, 가상현실 공간, 및 증강현실 마커를 생성 및 저장하는 시스템 구축 단계; 화재 훈련이 요청되면, 화재 훈련 방식을 확인하는 확인 단계; 상기 화재 훈련 방식이 증강현실 방식이면, 상기 사용자 생활공간을 카메라 촬영한 카메라 영상을 획득하는 카메라 영상 획득 단계; 상기 카메라 영상내에 존재하는 마커들을 인식하고, 상기 마커들의 상대적 위치 및 크기를 기반으로 사용자 관점을 파악하는 제1 사용자 관점 파악 단계; 상기 화재 시나리오 및 상기 사용자 관점을 기반으로 화재 훈련을 위한 증강현실 영상을 생성한 후, 상기 카메라 영상에 오버레이시켜 재생하는 증강현실 재생 단계; 및 상기 카메라 영상을 새로이 획득되면, 상기 제1 사용자 관점 파악 단계로 재진입하는 재진입 단계를 포함하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법을 제공한다.
상기 방법은 상기 화재 훈련 방식이 가상현실 방식이면, 사용자 제어값을 기반으로 사용자 관점을 파악하는 제2 사용자 관점 파악 단계; 상기 사용자 관점 및 상기 화재 시나리오에 대응되는 증강현실 영상을 생성함과 동시에 상기 사용자 관점에 대응되는 가상현실 영상을 생성한 후, 상기 가상현실 영상에 상기 증강현실 영상을 오버레이시켜 재생하는 가상현실 재생 단계; 및 상기 사용자 제어값이 새로이 획득되면, 상기 제2 사용자 관점 파악 단계로 재진입하는 가상현실 재진입 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가상현실 공간 생성 단계는 상기 사용자 생활공간에 대한 설계도와 촬영 이미지들을 획득하고, 상기 설계도를 기반으로 상기 사용자 생활공간의 건물 구조에 대응되는 3차원 모델을 생성하는 단계; 상기 촬영 이미지 각각의 촬영 위치 및 각도를 기반으로 영상 스티칭 동작을 수행하여, 상기 사용자 생활공간에 대응되는 적어도 하나의 파노라마 이미지를 획득하는 단계; 및 상기 파노라마 이미지 각각을 상기 3차원 모델에 투영함으로써, 상기 사용자 생활공간에 대응되는 가상현실 공간을 구축하는 것을 특징으로 한다.
상기 화재 시나리오는 건물 구조, 구비 물품의 종류 및 위치, 발화 물질의 종류 및 위치, 창문의 위치 및 개방 정도, 및 시간 경과 중 적어도 하나에 따라 변화되는 화재 발생 패턴이 사전 정의된 것을 특징으로 한다.
상기 사용자 관점은 사용자 위치, 시야 방향 및 시야 높이로 정의되는 것을 특징으로 한다.
상기 화재 발생 패턴은 화염 세기, 화염 면적, 연기 밀도, 및 연기 분포 면적 중 적어도 하나가 상기 사용자 관점의 사용자 위치 및 시야 방향별로 구분되어 정의되는 것을 특징으로 한다.
상기 화염 세기 및 연기 밀도는 상기 사용자 관점의 시야 높이별로 구분되어 정의되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태는, 사용자 생활공간에 대한 화재 발생 패턴과 상기 화재 발생 패턴에 따른 사용자 행동 지침이 정의된 화재 시나리오, 및 증강현실 마커를 생성 및 저장하는 시스템 구축부; 사용자 생활공간을 촬영하여 카메라 영상을 획득 및 제공하는 카메라; 화재 훈련 영상을 재생하는 데이터 출력부; 상기 카메라 영상내에 존재하는 마커들을 검출 및 분석하여 사용자 관점을 파악하고, 상기 사용자 관점과 상기 화재 시나리오에 대응되는 증강현실 영상을 생성한 후, 상기 카메라 영상에 상기 증강현실 영상을 오버레이시켜 상기 화재 훈련 영상을 생성 및 출력하는 제어부를 포함하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 또 다른 실시 형태는, 사용자 생활공간에 대한 화재 발생 패턴과 상기 화재 발생 패턴에 따른 사용자 행동 지침이 정의된 화재 시나리오, 및 가상현실 공간을 생성 및 저장하는 시스템 구축부; 화재 훈련 영상을 재생하는 데이터 출력부; 사용자 관점을 결정 및 조정하기 위한 사용자 제어값을 획득 및 제공하는 데이터 입력부; 및 상기 사용자 제어값을 기반으로 사용자 관점을 파악하고, 상기 사용자 관점과 상기 화재 시나리오에 대응되는 증강현실 영상을 생성함과 동시에 상기 사용자 관점에 따라 상기 가상현실 공간을 랜더링하여 가상현실 영상을 생성한 후, 상기 가상현실 영상에 상기 증강현실 영상을 오버레이시켜 상기 화재 훈련 영상을 생성 및 출력하는 제어부를 포함하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 장치를 제공한다.
본 발명의 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련이 가능하도록 한다.
또한 가상현실 기술 또는 증강현실 기술을 이용하여 실제감을 증대시키고, 증강현실 기술을 이용하여 사용자 생활공간내 구비 물품, 화재 발생 위치 및 원인, 바람 이동 경로 및 세기, 및 시간 경과 등에 따라 변화되는 화재 발생 패턴을 구체적으로 재현함으로써, 사용자의 집중도 및 학습 효과가 극대화될 있도록 한다.
뿐 만 아니라 바닥에서 천장으로 갈수록 증가되는 화염 세기 및 연기 밀도까지도 재현할 수 있도록 함으로써, 사용자가 이에 대한 대응법까지도 사전 학습할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 장치을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 훈련 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 훈련 영상의 제공 예들을 도시한 도면이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 장치을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 화재 훈련 장치은 시스템 구축부(10), 카메라(20), 데이터 출력부(30), 데이터 입력부(40), 제어부(50) 및 타이머(60) 등을 포함하여, 증강현실 또는 가상현실 기반으로 화재 훈련을 지원하도록 한다.
시스템 구축부(10)는 사용자 생활공간에 대한 화재 시나리오를 생성 및 저장한다.
화재 시나리오는 화재 발생 패턴과 사용자 행동 지침 정보를 포함한다.
화재 발생 패턴은 화염 세기, 화염 면적, 연기 밀도, 및 연기 분포 면적 중 적어도 하나로 정의된 것이며, 건물 구조, 구비 물품의 종류 및 위치, 발화 물질의 종류 및 위치, 창문의 위치 및 개방 정도, 및 시간 경과 등과 같은 요인에 따라 다양하게 변화 가능하다.
특히, 본 발명은 사용자 관점을 사용자 위치, 시야 방향, 시야 높이로 정의하도록 하는 데, 이러한 경우 사용자 관점에 따라 사용자에게 제공되는 화재 발생 패턴이 달라질 수 있도록 한다. 즉, 화재 발생 패턴을 사용자 위치 및 시야 방향별로 구분하여 저장함으로써, 동일한 화재 발생 패턴이 사용자에 제공된다 하더라도, 사용자 위치 및 시야 방향에 따라 사용자에게 제공되는 화염 세기, 화염 면적, 연기 밀도, 및 연기 분포 면적이 달라질 수 있도록 한다. 또한, 실제 화재의 경우, 화염 세기 및 연기 밀도가 바닥에서 천장으로 갈수록 증가하는 것을 고려하여, 화염 세기 및 연기 밀도를 시야 높이별로 구분하여 저장함으로써, 시야 높이에 따라서도 사용자에게 제공되는 화염 세기 및 연기 밀도가 달라질 수 있도록 한다. 다시 말해해, 본 발명은 사용자 위치, 시야 방향, 시야 높이라는 3가지 조건에 따라 사용자에게 제공하는 화재 발생 패턴이 달라질 수 있도록 함으로써, 보다 구체적이고 현실감있게 화재 현장을 재현할 수 있도록 한다.
사용자 행동 지침 정보는 화재 발생 패턴에 따라 사용자가 취해야할 조치들을 정의한 정보 등을 포함한다. 예를 들어, 화재 발생 패턴이 초기 소화 가능 상태인 경우에는, 소화기 위치 및 소화기 작동법을 안내하고, 화재 발생 패턴이 소정 시간 후, 가스 폭발 가능성이 있는 경우에는, 가스 밸브 잠금을 지시하고, 화재 발생 패턴이 진화 불가능 상태인 경우에는 대피 경로 안내를 즉각적으로 시작할 수 있도록 한다.
더하여, 본 발명의 시스템 구축부(10)는 가상현실 기반으로 화재 훈련을 지원할 수 있도록 하는 사용자 생활공간에 대응되는 가상현실 공간을 생성 및 저장한다.
카메라(20)는 증강현실 기반으로 화재 훈련을 지원하기 위한 영상, 즉 사용자 생활공간에 대응되는 영상을 획득 및 제공한다.
데이터 출력부(30)은 디스플레이 장치, 스피커, 진동 센서 등으로 구현되며, 이는 화재 훈련 영상을 증강현실 또는 가상현실 방식으로 재생할 수 있도록 한다. 특히, 본 발명에서는 디스플레이 장치를 일반 스크린, 터치스크린 이외에 HMD(Head mounted Display)로 구현하고, 이를 통해 가상현실 기반의 화재 훈련을 지원할 수도 있도록 한다.
데이터 입력부(40)는 센서(예를 들어, 시선 추적 센서, 가속도 센서, 자이로센서, 중력 센서), 조이스틱, 모션 컨트롤러, 마우스 등으로 구현될 수 있으며, 이들을 통해 화재 훈련 수행 여부를 결정하거나, 사용자 관점 조정을 위한 사용자 제어값 등을 획득 및 제공하도록 한다.
제어부(50)는 증강현실과 가상현실 기반으로 화재 훈련을 수행하기 위한 화재 훈련 영상을 생성 및 제공하도록 한다.
만약, 사용자가 증강현실 기반으로 화재 훈련하기를 요청하면, 카메라(20)를 통해 사용자 생활공간을 카메라 촬영한 카메라 영상을 획득하고, 카메라 영상내에 존재하는 마커들을 인식 및 분석하여 사용자 관점을 파악하도록 한다. 그리고 화재 시나리오 및 사용자 관점을 기반으로 화재 훈련을 위한 증강현실 영상을 생성한 후, 카메라 영상에 오버레이시켜 재생하도록 한다.
또한 사용자 가상현실 기반으로 화재 훈련하기를 요청하면, 데이터 입력부(40)를 통해 입력되는 사용자 제어값을 기반으로 사용자 관점을 파악한 후, 사용자 관점 및 화재 시나리오에 대응되는 증강현실 영상와 사용자 관점에 대응되는 가상현실 영상을 동시 생성하도록 한다. 그리고 가상현실 영상에 증강현실 영상을 오버레이시켜 재생하도록 한다.
특히, 본 발명은 사용자 관점을 추적하고, 이에 따라 화재 훈련 영상을 통해 제공되는 내용을 실시간 변경하도록 한다. 즉, 사용자 관점을 통해 제공되는 영상의 내용을 달리함으로써, 사용자가 실제 화재 현상이 있는 듯한 느낌을 받을 수 있도록 한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 훈련 방법을 설명하기 위한 도면이다.
만약, 화재 훈련하고자 하는 사용자 생활공간에 결정되면, 가상현실 공간, 증강현실 마커, 및 화재 시나리오를 생성 및 저장하도록 한다(S1).
본 발명의 가상현실 공간은 다음과 같이 생성 가능하다. 먼저, 사용자 생활공간에 대한 설계도와 촬영 이미지들을 획득한 후, 설계도를 수직 증축시켜 사용자 생활공간의 건물 구조를 3차원적으로 표현하는 3차원 모델을 생성한다. 다만, 이와 같은 3차원 모델 생성 동작은 사용자 생활공간의 설계도가 2차원적으로 작성된 경우에 한해 수행된다. 즉, 사용자 생활공간의 설계도가 이미 3차원 방식으로 작성되어 있다면, 기 작성된 3차원 설계도를 그대로 활용하여 사용자 생활공간의 건물 구조에 대응되는 3차원 모델을 생성하도록 한다. 그리고 사용자 생활공간에 대응되는 촬영 이미지 각각의 촬영 위치 및 각도를 기반으로 영상 스티칭 동작을 수행하여, 사용자 생활공간에 대응되는 적어도 하나의 파노라마 이미지(예를 들어, 거실 이미지, 안방 이미지, 주방 이미지)을 획득한 후, 이를 앞서 생성된 3차원 모델에 투영함으로써, 사용자 생활공간에 대응되는 가상현실 공간을 구축하도록 한다.
그리고 증강현실 마커는 다음과 같이 생성 가능하다. 사용자 생활공간내에 존재하는 여러 가지 물건들 중 소정 개를 선택한 후, 선택된 물건을 촬영 및 영상 처리하여 색상, 윤곽선 및 구성 선분, 에지(edge), 특징점 중 적어도 하나를 추출하고, 이를 사용자 관점 인식을 위한 마커로써 획득 및 저장하도록 한다. 그리고 사용자 관점에 따라 변화되는 마커들의 상대적 위치 및 크기를 사전 정의하고 저장함으로써, 차후 마커들의 상대적 위치 및 크기를 기반으로 사용자 관점을 역추적할 수 있도록 한다.
그리고 사용자 생활공간에 대응되는 화재 시나리오는 다음과 같이 생성 가능하다. 사용자에 의해 사용자 생활공간이 선택되면, 건물 구조, 구비 물품의 종류 및 위치, 발화 물질의 종류 및 위치, 창문의 위치 및 개방 정도, 및 시간 경과 등과 같은 정보를 수집한 후, 이들 정보를 기반으로 화재 발생 패턴 및 사용자 행동 지침을 정의하도록 한다. 그리고 정의된 화재 발생 패턴 및 사용자 행동 지침을 수렴하는 화재 시나리오를 생성 및 저장하도록 한다.
다만, 건물 구조 및 창문 위치와 같은 요소는 사용자가 임의로 변경할 수 없는 조건 값을 가지나, 구비 물품의 종류 및 위치, 발화 물질의 종류 및 위치, 창문 개방 정도 등과 같은 요소는 사용자가 임의로 조정 가능한 조건 값일 수 있다.
이에 본 발명은 화재 발생 조건 설정 메뉴를 제공하여, 사용자가 구비 물품의 종류 및 위치, 발화 물질의 종류 및 위치, 창문 개방 정도 중 어느 하나를 조정할 수 있도록 하고, 사용자 조정 값에 따라 화재 발생 패턴이 다양하게 조정될 수 있도록 한다. 즉, 사용자가 화재 발생 패턴을 다양하게 조정함으로써, 이에 따라 보다 다양한 화재 시나리오에 따른 화재 훈련을 진행할 수 있도록 한다.
단계 S1가 완료된 상황에서, 사용자에 의해 화재 훈련이 요청되면(S2), 화재 훈련 방식을 추가 확인하도록 한다(S3).
단계 S3의 확인 결과, 증강현실 기반의 화재 훈련이 요청되면, 제어부(50)는 카메라(20)를 통해 사용자 생활공간을 촬영한 카메라 영상을 획득한 후(S4), 이를 분석하여 카메라 영상내에 존재하는 마커들을 인식하고, 마커들의 상대적 위치 및 크기를 기반으로 현재 사용자 관점을 확인한다(S5).
본 발명의 사용자 관점은 사용자 위치, 시야 방향 및 시야 높이로 결정되며, 이는 앞서 설명된 사전 정의된 마커들의 상대적 위치 및 크기를 기반으로 손쉽게 확인 가능하다. 또 다르게는 카메라 촬영 영상으로부터 카메라 촬영 시점을 추출하고, 이를 사용자 관점으로 직접 이용할 수도 있도록 한다.
그리고 단계 S5를 수행함과 동시에 화재 시나리오를 기반으로 현재 시간에 대응되는 화재 발생 패턴을 확인한다(S6).
그리고 현재 화재 발생 패턴 및 현재 사용자 관점에 대응되는 증강현실 영상을 생성한 후(S7), 증강현실 영상을 카메라 영상에 오버레이시켜 화재 훈련 영상을 화재 훈련 영상을 생성 및 제공함으로써, 사용자가 자신이 생활하는 공간에서의 화재 훈련을 수행하는 듯 한 느낌을 받을 수 있도록 한다(S8).
이때, 증강현실 영상은 현재 화재 발생 패턴 및 현재 사용자 관점에 대응되는 현재 화재 상황을 재현하는 가상의 영상으로, 필요한 경우 현재 화재 상황에서 사용자가 수행해야 할 행동 지침에 대한 정보도 추가 포함할 수 있다.
소정의 시간이 경과하여 새로운 카메라 영상이 획득되면(S9), 단계 S5로 진입하여 새로운 카메라 영상에 포함된 마커들을 인식하고, 이를 기반으로 사용자 관점 변경 여부를 확인한다. 확인 결과, 사용자 관점이 변경되었으면, 시간 경과 및 변경된 사용자 관점을 기반으로 증강현실 영상을 통해 제공될 내용을 조정되도록 하고, 그렇지 않으면 시간 경과만을 반영하여 증강현실 영상을 통해 제공될 내용을 조정하도록 한다.
이와 같은 단계 S5 내지 S9은 사용자가 화재 현장을 탈출하거나 화재 진압하는 훈련 상황이 종료될 때까지 반복 수행되도록 한다(S10).
반면 단계 S3의 확인 결과, 가상현실 기반의 화재 훈련이 요청되면, 제어부(50)는 데이터 입력부(30)를 통해 획득되는 사용자 제어값(즉, 센서값 또는 사용자 입력값)을 통해 사용자 관점을 확인한다(S11).
이때의 사용자 관점도 사용자 위치, 시야 방향 및 시야 높이로 결정되며, 사용자 위치 및 시야 방향은 1) 데이터 입력부(30)에 구비된 위치 센서(예를 들어, 자이로 센서, 가속도 센서, IMU)를 통해 사용자 머리의 위치 및 방향을 검출하고, 사용자 머리의 위치 및 방향을 기반으로 산출되거나, 2) 데이터 입력부(30)에 구비된 시점 추적 센서를 통해 사용자 시점을 검출하고, 사용자 시점 변화를 기반으로 산출되거나, 3) 조이스틱, 모션 콘트롤러, 터치 스크린 등을 통해 사용자가 수동 입력하는 사용자 제어값을 기반으로 산출될 수 있다. 그리고 사용자 시야 높이는 1) 데이터 입력부(30)에 구비된 높이 센서(예를 들어, 중력 센서)를 통해 검출된 장치 높이를 기반으로 산출되거나, 2) 조이스틱, 모션 콘트롤러, 터치 스크린 등을 통해 사용자가 수동 입력하는 사용자 제어값을 기반으로 산출될 수 있다.
그리고 화재 시나리오를 기반으로 현재 시간에 대응되는 화재 발생 패턴을 확인한 후(S12), 현재의 사용자 관점과 화재 발생 패턴을 가지는 증강현실 영상을 생성한다(S13).
그리고 사용자 관점에 따라 가상현실 공간을 랜더링하여 사용자 관점에 대응되는 가상현실 영상을 추가 생성하도록 한다. 즉, 사용자 관점에서 바라보게 되는 가상현실 공간에 대응되는 영상을 추가 생성하도록 한다(S14).
그리고 가상현실 영상에 증강현실 영상을 오버레이시켜 화재 훈련 영상을 생성 및 재생함으로써, 사용자가 자신이 생활하는 공간에서의 화재 훈련을 수행하는 듯 한 느낌을 받을 수 있도록 한다(S15).
소정의 시간이 경과하여 새로운 사용자 제어값이 입력되면(S16), 사용자 제어값을 기반으로 사용자 관점 변경 여부를 확인한다. 확인 결과, 사용자 관점이 변경되었으면, 시간 경과 및 변경된 사용자 관점을 기반으로 화재 훈련 영상을 통해 제공될 내용을 조정되도록 하고, 그렇지 않으면 시간 경과만을 반영하여 화재 훈련 영상을 통해 제공될 내용을 조정하도록 한다.
이러한 단계 S11 내지 S16 또한 사용자가 화재 현장을 탈출하거나 화재 진압하는 훈련 상황이 종료될 때까지 반복 수행되도록 한다(S17).
즉, 본 발명은 시간의 경과에 따라 화재 발생 패턴이 달라지도록 하여 사용자가 실제 화재 현장이 있는 듯 한 느낌을 받을 수 있도록 하면서, 사용자에게 현재 화재 상황을 극복하기 위한 탈출 경로 및 행동 지침을 적절히 안내할 수 있도록 한다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 훈련 영상의 제공 예들을 도시한 도면이다.
도 5은 시간의 경과에 따라 화염 세기 및 면적이 증가되는 화재 훈련 영상의 예들을 도시한 것이고, 도 6은 시간의 경과에 따라 화염 뿐 아니라 연기의 밀도 및 면적이 증가되는 화재 훈련 영상의 예들을 도시한 것이다.
즉, 본 발명에서는 시간의 경과를 고려하여 화염 및 연기 발생 정도를 달리함으로써, 사용자의 보다 빠른 대피를 시각적으로 유도할 수 있도록 한다.
그리고 도 7에서와 같이, 사용자 시야 높이에 따라 연기 밀도(또는 화염 세기)를 달리 표시해줌으로써, 화재 대피시에 허리를 숙인 상태에서 이동해야 함을 시각적으로 인지할 수 있도록 한다.
또한 도 8에서와 같이, 화재 발생 위치 및 원인, 바람 이동 경로 및 세기 등을 고려하여 공간별로 화염 및 연기 발생 정도를 달리해줌으로써, 사용자가 실제 화재 발생시 화재가 어떤 패턴을 발생 및 확산되는지를 사전 학습할 수도 있도록 한다.
뿐 만 아니라, 도 9에서와 같이 사용자 생활공간내 구비 물품, 화재 발생 위치 및 원인, 바람 이동 경로 및 세기 등을 고려하여, 사용자가 화재 진압을 위해 어떤 조치를 취해야 하는 지를 알려주거나, 도 10에서와 같이 사용자 안전을 위해 어떤 경로로 어떻게 탈출해야 하는 지까지도 알려줄 수 있도록 한다.
더하여, 도면에 도시되지는 않았지만 사용자는 구비 물품의 종류 및 위치, 발화 물질의 종류 및 위치, 창문 개방 정도 등과 같은 요소를 임의 조정함으로써, 화재 발생 패턴 자체를 조정할 수 있도록 한다. 예를 들어, 창문 개방 정도에 따라 화재 확산 속도가 달라지도록 할 수 있다. 즉, 창문 모두가 폐쇄된 경우에는 화재가 천천히 확산되나, 창문 모두가 개방된 경우에는 화재가 보다 빠른 속도로 확산될 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 사용자 생활공간에 대한 화재 발생 패턴과 상기 화재 발생 패턴에 따른 사용자 행동 지침이 정의된 화재 시나리오, 가상현실 공간, 및 증강현실 마커를 생성 및 저장하는 시스템 구축 단계;
    화재 훈련이 요청되면, 화재 훈련 방식을 확인하는 확인 단계;
    상기 화재 훈련 방식이 증강현실 방식이면, 상기 사용자 생활공간을 카메라 촬영한 카메라 영상을 획득하는 카메라 영상 획득 단계;
    상기 카메라 영상내에 존재하는 마커들을 인식하고, 상기 마커들의 상대적 위치 및 크기를 기반으로 사용자 관점을 파악하는 제1 사용자 관점 파악 단계;
    상기 화재 시나리오 및 상기 사용자 관점을 기반으로 화재 훈련을 위한 증강현실 영상을 생성한 후, 상기 카메라 영상에 오버레이시켜 재생하는 증강현실 재생 단계; 및
    상기 카메라 영상을 새로이 획득되면, 상기 제1 사용자 관점 파악 단계로 재진입하는 재진입 단계를 포함하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화재 훈련 방식이 가상현실 방식이면, 사용자 제어값을 기반으로 사용자 관점을 파악하는 제2 사용자 관점 파악 단계;
    상기 사용자 관점 및 상기 화재 시나리오에 대응되는 증강현실 영상을 생성함과 동시에 상기 사용자 관점에 대응되는 가상현실 영상을 생성한 후, 상기 가상현실 영상에 상기 증강현실 영상을 오버레이시켜 재생하는 가상현실 재생 단계; 및
    상기 사용자 제어값이 새로이 획득되면, 상기 제2 사용자 관점 파악 단계로 재진입하는 가상현실 재진입 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가상현실 공간 생성 단계는
    상기 사용자 생활공간에 대한 설계도와 촬영 이미지들을 획득하고, 상기 설계도를 기반으로 상기 사용자 생활공간의 건물 구조에 대응되는 3차원 모델을 생성하는 단계;
    상기 촬영 이미지 각각의 촬영 위치 및 각도를 기반으로 영상 스티칭 동작을 수행하여, 상기 사용자 생활공간에 대응되는 적어도 하나의 파노라마 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 파노라마 이미지 각각을 상기 3차원 모델에 투영함으로써, 상기 사용자 생활공간에 대응되는 가상현실 공간을 구축하는 것을 특징으로 하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화재 시나리오는
    건물 구조, 구비 물품의 종류 및 위치, 발화 물질의 종류 및 위치, 창문의 위치 및 개방 정도, 및 시간 경과 중 적어도 하나에 따라 변화되는 화재 발생 패턴이 사전 정의된 것을 특징으로 하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 사용자 관점은
    사용자 위치, 시야 방향 및 시야 높이로 정의되는 것을 특징으로 하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 화재 발생 패턴은
    화염 세기, 화염 면적, 연기 밀도, 및 연기 분포 면적 중 적어도 하나가 상기 사용자 관점의 사용자 위치 및 시야 방향별로 구분되어 정의되는 것을 특징으로 하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 화염 세기 및 연기 밀도는
    상기 사용자 관점의 시야 높이별로 구분되어 정의되는 것을 특징으로 하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법.
  8. 사용자 생활공간에 대한 화재 발생 패턴과 상기 화재 발생 패턴에 따른 사용자 행동 지침이 정의된 화재 시나리오, 및 증강현실 마커를 생성 및 저장하는 시스템 구축부;
    사용자 생활공간을 촬영하여 카메라 영상을 획득 및 제공하는 카메라;
    화재 훈련 영상을 재생하는 데이터 출력부; 및
    상기 카메라 영상내에 존재하는 마커들을 검출 및 분석하여 사용자 관점을 파악하고, 상기 사용자 관점과 상기 화재 시나리오에 대응되는 증강현실 영상을 생성한 후, 상기 카메라 영상에 상기 증강현실 영상을 오버레이시켜 상기 화재 훈련 영상을 생성 및 출력하는 제어부를 포함하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 장치.
  9. 사용자 생활공간에 대한 화재 발생 패턴과 상기 화재 발생 패턴에 따른 사용자 행동 지침이 정의된 화재 시나리오, 및 가상현실 공간을 생성 및 저장하는 시스템 구축부;
    화재 훈련 영상을 재생하는 데이터 출력부;
    사용자 관점을 결정 및 조정하기 위한 사용자 제어값을 획득 및 제공하는 데이터 입력부; 및
    상기 사용자 제어값을 기반으로 사용자 관점을 파악하고, 상기 사용자 관점과 상기 화재 시나리오에 대응되는 증강현실 영상을 생성함과 동시에 상기 사용자 관점에 따라 상기 가상현실 공간을 랜더링하여 가상현실 영상을 생성한 후, 상기 가상현실 영상에 상기 증강현실 영상을 오버레이시켜 상기 화재 훈련 영상을 생성 및 출력하는 제어부를 포함하는 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 장치.
KR1020180035202A 2018-03-27 2018-03-27 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치 KR102071427B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180035202A KR102071427B1 (ko) 2018-03-27 2018-03-27 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180035202A KR102071427B1 (ko) 2018-03-27 2018-03-27 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190113054A true KR20190113054A (ko) 2019-10-08
KR102071427B1 KR102071427B1 (ko) 2020-01-30

Family

ID=68209048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180035202A KR102071427B1 (ko) 2018-03-27 2018-03-27 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102071427B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110827602A (zh) * 2019-11-19 2020-02-21 国家电网有限公司 一种基于vr+ar技术的电缆接头制作和运维技能培训装置及方法
CN111105660A (zh) * 2019-11-27 2020-05-05 重庆特斯联智慧科技股份有限公司 一种用于消防演练的增强现实立体显示方法和系统
KR102137040B1 (ko) * 2019-12-13 2020-07-24 한국건설기술연구원 혼합현실 기반의 화재환경 시뮬레이션 시스템 및 이를 이용한 화재 시뮬레이션 방법
KR102212510B1 (ko) * 2019-10-21 2021-02-04 (주)스코넥엔터테인먼트 가상 현실 제어 시스템
KR20210062972A (ko) * 2019-11-22 2021-06-01 한국로봇융합연구원 훈련 장치 및 훈련 방법
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
CN113744585A (zh) * 2020-05-28 2021-12-03 中国石油化工股份有限公司 火灾事故应急处置演练系统及处理方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102669924B1 (ko) 2022-09-26 2024-05-28 배재대학교 산학협력단 가상 현실 기반 화재 대응 체험 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101015474B1 (ko) 2010-07-01 2011-02-22 주식회사 나노디자인 화재체험 훈련장치
KR20110116422A (ko) * 2010-04-19 2011-10-26 서경대학교 산학협력단 마커와 훈련자 손 인식을 통한 증강 현실 상황 훈련 시스템
KR20160143213A (ko) * 2015-06-05 2016-12-14 최대길 가상체험 안전교육 시설장치
KR101822789B1 (ko) * 2017-03-21 2018-03-08 이성식 증강현실 기반의 화재 대피훈련 시스템 및 이를 이용한 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110116422A (ko) * 2010-04-19 2011-10-26 서경대학교 산학협력단 마커와 훈련자 손 인식을 통한 증강 현실 상황 훈련 시스템
KR101015474B1 (ko) 2010-07-01 2011-02-22 주식회사 나노디자인 화재체험 훈련장치
KR20160143213A (ko) * 2015-06-05 2016-12-14 최대길 가상체험 안전교육 시설장치
KR101822789B1 (ko) * 2017-03-21 2018-03-08 이성식 증강현실 기반의 화재 대피훈련 시스템 및 이를 이용한 방법

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102212510B1 (ko) * 2019-10-21 2021-02-04 (주)스코넥엔터테인먼트 가상 현실 제어 시스템
CN110827602A (zh) * 2019-11-19 2020-02-21 国家电网有限公司 一种基于vr+ar技术的电缆接头制作和运维技能培训装置及方法
KR20210062972A (ko) * 2019-11-22 2021-06-01 한국로봇융합연구원 훈련 장치 및 훈련 방법
CN111105660A (zh) * 2019-11-27 2020-05-05 重庆特斯联智慧科技股份有限公司 一种用于消防演练的增强现实立体显示方法和系统
CN111105660B (zh) * 2019-11-27 2021-11-30 重庆特斯联智慧科技股份有限公司 一种用于消防演练的增强现实立体显示方法和系统
KR102137040B1 (ko) * 2019-12-13 2020-07-24 한국건설기술연구원 혼합현실 기반의 화재환경 시뮬레이션 시스템 및 이를 이용한 화재 시뮬레이션 방법
CN113744585A (zh) * 2020-05-28 2021-12-03 中国石油化工股份有限公司 火灾事故应急处置演练系统及处理方法
CN113744585B (zh) * 2020-05-28 2024-03-29 中国石油化工股份有限公司 火灾事故应急处置演练系统及处理方法
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

Also Published As

Publication number Publication date
KR102071427B1 (ko) 2020-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102071427B1 (ko) 사용자 생활공간에서의 화재 훈련 방법 및 장치
Casas et al. A kinect-based augmented reality system for individuals with autism spectrum disorders
ES2438440B1 (es) Dispositivo avanzado para la formacion en soldadura basado en simulacion con realidad aumentada y actualizable en remoto
WO2018051970A1 (ja) シミュレーションシステム、処理方法及び情報記憶媒体
KR102137040B1 (ko) 혼합현실 기반의 화재환경 시뮬레이션 시스템 및 이를 이용한 화재 시뮬레이션 방법
US20210375052A1 (en) Information processor, information processing method, and program
CN106530887B (zh) 模拟火灾现场逃生方法及装置
KR102212510B1 (ko) 가상 현실 제어 시스템
KR20180057177A (ko) 가상체험을 위한 다면 부스 시스템 및 방법
JP6181842B1 (ja) アプリケーション制御プログラム、アプリケーション制御方法及びアプリケーション制御システム
KR102182079B1 (ko) 화학 사고 대응 훈련용 가상 현실 제어 시스템의 제어방법
US8941654B2 (en) Virtual flashlight for real-time scene illumination and discovery
US20170371410A1 (en) Dynamic virtual object interactions by variable strength ties
Vichitvejpaisal et al. Firefighting simulation on virtual reality platform
KR20200027729A (ko) 가상현실 기반의 의료 시설 화재 훈련 장치 및 방법
KR101299191B1 (ko) 3차원 모형에 영상을 투사하는 장치 및 방법
KR20220170774A (ko) 메타버스 기술 기반 드론 전술 훈련 체계 및 이를 이용한 메타버스 공간에서의 드론 훈련 시스템
US20170206798A1 (en) Virtual Reality Training Method and System
KR101824083B1 (ko) 가상현실의 훈련용 소화기
Hülsmann et al. Simulating wind and warmth in virtual reality: conception, realization and evaluation for a cave environment
EP2284820A1 (en) Method for training the use of fire-fighting equipment
CA2948761A1 (en) Virtual training system
WO2018100906A1 (ja) アプリケーション制御プログラム、アプリケーション制御方法及びアプリケーション制御システム
US20180280748A1 (en) Training system
KR20210062972A (ko) 훈련 장치 및 훈련 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant