KR20200055422A - Apparatus and Method for providing augmented reality contents by KALMAN filter - Google Patents

Apparatus and Method for providing augmented reality contents by KALMAN filter Download PDF

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KR20200055422A
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김대근
최원평
박세환
안성훈
조영완
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주식회사 포리버
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Abstract

Disclosed in the present invention are a device for providing augmented reality contents to a user and a method thereof, and more specifically, to a device for providing augmented reality contents. To this end, the device for providing augmented reality contents using a Kalman filter according to an embodiment of the present invention comprises: a position extracting unit which extracts position information of a user to calculate a position information measurement value; a correcting unit which corrects the position information measurement value of the user calculated in the position extracting unit to a position information correction value by using the Kalman filter; a content database unit in which contents to which the position information is allotted are stored; a reality image extracting unit which extracts a reality image; a movement information extracting unit which extracts the movement of the user; an augmented reality processing unit which calls the contents to which the position information corresponding to the position information correction value is allotted, and adjusts the size and the position of the contents to match the position information correction value, while allowing the same to be overlapped with the extracted reality image and correcting the position of the contents in accordance with the movement information; and a display unit which outputs the reality image and the contents. Therefore, precision in extracting the position information of the user can be increased.

Description

칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공 장치 및 방법 {Apparatus and Method for providing augmented reality contents by KALMAN filter}Apparatus and Method for providing augmented reality contents by KALMAN filter}

개시된 내용은 사용자에게 증강현실 콘텐츠를 제공하는 장치 및 방법에 관한 것으로써, 특정 위치에서 사용자에게 필요한 증강현실 정보를 제공하는 것이다.The disclosed content relates to an apparatus and method for providing augmented reality content to a user, and provides augmented reality information required for a user at a specific location.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the content described in this section is not prior art to the claims of this application and is not admitted to be prior art by inclusion in this section.

최근 스마트폰 등 다양한 매체를 실행하고 제공할 수 있는 모바일 기기의 보급으로 사용자에게 콘텐츠를 제공하는 방법이 다양해지고 있다. 이러한 콘텐츠들은 효율성과 편의성의 관점에서 인간과 컴퓨터 사이의 상호작용에 관한 기술 수요의 증대로 이어지면서, HCI(Human Computer Interaction)의 한 분야인 증강현실이 큰 주목을 받고 있으며, 특히 모바일 증강현실(Mobile Augmented Reality)에 관한 관심이 고조되고 있다.Recently, with the spread of mobile devices capable of executing and providing various media such as smartphones, methods of providing content to users have been diversified. As these contents lead to an increase in technology demand for interaction between humans and computers from the viewpoint of efficiency and convenience, augmented reality, a field of Human Computer Interaction (HCI), has attracted great attention, especially mobile augmented reality ( Interest in Mobile Augmented Reality is growing.

증강현실(Augmented Reality)이란 가상현실(Virtual Reality)과 달리, 현실세계의 이미지와 가상세계의 이미지를 융합하여 사용자에게 제공되는 환경을 의미한다. 일반적으로 증강현실에 나타나는 가상세계의 이미지는 컴퓨터 그래픽을 활용하며, 현실세계의 이미지에 추가적으로 정보를 제공하는 역할을 한다.Augmented reality (Augmented Reality), unlike Virtual Reality (Virtual Reality), refers to an environment that is provided to users by fusing images from the real world and images from the virtual world. In general, the image of the virtual world appearing in augmented reality uses computer graphics, and serves to provide additional information to the image of the real world.

종래에 사용자에게 증강현실을 이용하여 제공하는 콘텐츠로써, 모바일 기기의 카메라에 비춰지는 현실 이미지에 GPS, GNSS 등으로 사용자의 위치정보를 추출하여, 추출된 위치정보에서 광고, 네비게이션 정보 등을 제공하고 있다.Content that is provided to the user using augmented reality in the past, and extracts the user's location information using GPS, GNSS, etc. from the real image projected on the camera of the mobile device, and provides advertisement and navigation information from the extracted location information. have.

한국특허공보 제10-1282292호에 의하면, 증강현실을 이용한 광고 서비스 시스템 및 그 방법에 대해 게시하고 있는데, 보다 상세하게는, 광고주 단말로부터 전송받은 광고형태 및 그 상세정보와 각 광고의 객체 선택정보를 데이터베이스에 등록하는 서비스 관리수단 및 사용자 단말로부터 사용자 ID와 단말정보를 전송받음에 따라 상기 데이터베이스에서 해당 사용자정보를 검색하여 제공하고, 상기 사용자 단말의 위치정보에 상응하는 광고를 상기 데이터베이스에서 검색하여 기 설정된 객체를 매개체로 하여 배포하며, 상기 사용자 단말로부터 채집신호를 전송받음에 따라 해당 객체의 채집 성공률을 바탕으로 성공/실패를 결정하여 메시지 전송수단을 통해 성공 메시지 또는 실패 메시지를 전송하되, 상기 사용자 단말로 성공 메시지를 전송한 경우 상기 데이터베이스 내 해당 사용자의 보관함에 채집한 객체를 저장하는 서비스 처리수단을 포함하는 증강현실을 이용한 광고 서비스 시스템 및 그 방법에 대해 게시하고 있다.According to Korean Patent Publication No. 10-1282292, an advertisement service system using augmented reality and a method thereof are published. More specifically, the advertisement form and detailed information transmitted from the advertiser terminal and the object selection information of each advertisement In response to receiving the user ID and terminal information from the service management means and the user terminal that registers the database, the user information is searched and provided in the database, and the advertisement corresponding to the location information of the user terminal is searched in the database. Distribute a preset object as a medium, and upon receiving a collection signal from the user terminal, determine success / failure based on the collection success rate of the object, and transmit a success message or a failure message through a message transmission means. When a success message is transmitted to a user terminal, an advertisement service system and method using augmented reality including a service processing means for storing an object collected in the user's storage box in the database are posted.

상술한 한국특허공보 제10-1282292호에 게시된 발명은 사용자 단말의 위치정보를 GPS를 이용하여 추출하는데, 위치정보를 추출하기 위하여 GPS, GNSS 만을 이용하기에는 실내에서 위치정보를 파악하기 어렵다는 문제점이 있고, 단순히 위치정보를 추출한다고 하여도 오차가 발생하며, 이는 정확한 콘텐츠 제공에 문제가 발생할 수 있음을 의미한다. 이에 별도의 위치 정보를 제공할 수 있는 비콘(Beacon) 등을 이용하여 위치를 추출하기는 하나, 이것 또한 오차가 발생한다는 문제점이 있어, 이를 개선할 필요성이 요구되고 있다.The invention disclosed in the aforementioned Korean Patent Publication No. 10-1282292 extracts the location information of the user terminal using GPS, but it is difficult to grasp the location information indoors using only GPS and GNSS to extract the location information. There is an error even when simply extracting the location information, which means that a problem may occur in providing accurate content. Accordingly, although a location is extracted using a beacon or the like capable of providing separate location information, there is also a problem that an error occurs, and there is a need to improve it.

1. 한국특허공보 제10-1282292호1. Korean Patent Publication No. 10-1282292

특정 위치에서 사용자에게 증강현실 콘텐츠를 제공하되, 사용자의 위치정보 추출의 정확성을 향상시키고, 사용자의 움직임에 대응하여 증강현실 콘텐츠의 움직임 또한 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.It is intended to provide an apparatus and method for providing augmented reality content to a user at a specific location, improving the accuracy of the user's location information extraction, and controlling the movement of the augmented reality content in response to the user's movement.

개시된 내용은 증강현실 콘텐츠를 제공하는 장치에 있어서, 사용자의 위치정보를 추출하여 위치정보측정값을 계산하는 위치추출부, 상기 위치추출부에서 계산된 사용자의 위치정보측정값을 칼만필터를 통해 위치정보보정값으로 보정하는 보정부, 상기 위치정보가 할당된 콘텐츠가 저장된 콘텐츠데이터베이스부, 현실이미지를 추출하는 현실이미지 추출부, 사용자의 움직임을 추출하는 움직임정보 추출부, 상기 위치정보보정값에 대응되는 위치정보가 할당된 콘텐츠를 호출하고, 상기 위치정보보정값에 맞도록 상기 콘텐츠의 크기 및 위치를 조정하고, 상기 추출된 현실이미지와 중첩시키되, 상기 움직임정보에 따른 상기 콘텐츠의 위치를 보정하는 증강현실 처리부 및 상기 현실이미지와 콘텐츠를 출력하는 디스플레이부를 포함하는 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공 장치를 일 실시 예로 제시한다.Disclosed is an apparatus for providing augmented reality content, a location extracting unit for extracting location information of a user to calculate a location information measurement value, and a user's location information measurement value calculated by the location extraction unit is positioned through a Kalman filter. Correction unit for correcting with the information correction value, content database unit storing the content to which the location information is assigned, reality image extraction unit for extracting the real image, motion information extraction unit for extracting the user's motion, and corresponding to the location information correction value Calls the content to which the location information is assigned, adjusts the size and position of the content to match the location information correction value, overlaps the extracted reality image, and corrects the location of the content according to the motion information An apparatus for providing augmented reality content using a Kalman filter including an augmented reality processing unit and a display unit for outputting the real image and content is presented as an embodiment.

또한, 개시된 내용은 사용자의 위치정보를 추출하여 위치정보측정값을 계산하는 제 1 단계, 계산된 상기 사용자의 위치정보측정값을 칼만필터를 통해 위치정보보정값으로 보정하는 제 2 단계, 상기 사용자의 위치정보보정값에 대응되는 위치정보가 할당된 콘텐츠를 호출하는 제 3 단계, 카메라를 통해 현실이미지를 추출하는 제 4 단계, 상기 호출된 콘텐츠와 상기 현실이미지를 합성하여 디스플레이하는 제 5 단계 및 사용자의 움직임정보에 따라, 상기 콘텐츠의 위치를 조정하는 제 6 단계를 포함하는 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공 방법을 일 실시 예로 제시한다.In addition, the disclosed contents are a first step of calculating a location information measurement value by extracting the user's location information, a second step of correcting the calculated location information measurement value of the user to a location information correction value through a Kalman filter, the user A third step of calling the content to which the location information corresponding to the location information correction value of the is assigned, a fourth step of extracting the real image through the camera, a fifth step of synthesizing and displaying the called content and the real image According to an embodiment of the present invention, a method for providing augmented reality content using a Kalman filter including a sixth step of adjusting the position of the content is presented according to an embodiment of the user.

개시된 실시 예에 따르면, 특정 위치에서 사용자에게 증강현실 콘텐츠를 제공하되, 사용자의 위치정보를 정밀하게 추출하여, 해당 위치정보가 할당된 콘텐츠를 정확하게 제공할 수 있고, 사용자의 움직임에 대응하여 증강현실 콘텐츠의 움직임 또한 정밀하게 제어할 수 있다.According to the disclosed embodiment, augmented reality content is provided to a user at a specific location, but the user's location information can be accurately extracted to accurately provide the content to which the location information is allocated, and augmented reality in response to a user's movement Content movement can also be precisely controlled.

본 실시예들의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present embodiments are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the claims.

도 1은 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠 제공장치의 구성도.
도 2는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 사용자의 위치정보 추출을 위한 개략도.
도 3은 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 3개의 비콘으로 사용자의 위치를 추출하는 개략도.
도 4는 프리스 공식의 이해도 및 송수신신호의 세기와 거리간의 그래프.
도 5(a)는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠 제공방법의 흐름도.
도 5(b)는 개시된 내용의 일 실시 예에 따른 칼만필터의 흐름도.
1 is a block diagram of an apparatus for providing augmented reality content using a Kalman filter according to an embodiment of the disclosed content.
2 is a schematic diagram for extracting location information of a user according to an embodiment of the disclosed content.
3 is a schematic diagram of extracting a user's location with three beacons according to an embodiment of the disclosed subject matter.
Figure 4 is a graph between the understanding of the fleece formula and the strength and distance of the transmitted and received signals.
5 (a) is a flowchart of a method for providing augmented reality content using a Kalman filter according to an embodiment of the disclosed content.
Figure 5 (b) is a flow diagram of a Kalman filter according to an embodiment of the disclosed content.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.

본 발명의 실시 예들을 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 용어들을 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms defined below are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도 1을 참조하여 개선된 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠 제공 장치의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of an apparatus for providing augmented reality content using an improved Kalman filter will be described with reference to the accompanying FIG. 1.

칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공 장치는 사용자의 위치정보를 추출하여 위치정보측정값을 계산하는 위치추출부(10), 상기 위치추출부에서 계산된 사용자의 위치정보측정값을 칼만필터를 통해 위치정보보정값으로 보정하는 보정부(20), 상기 위치정보가 할당된 콘텐츠가 저장된 콘텐츠데이터베이스부(30), 현실이미지를 추출하는 현실이미지 추출부(40), 사용자의 움직임을 추출하는 움직임정보 추출부(50), 상기 위치정보보정값에 대응되는 위치정보가 할당된 콘텐츠를 호출하고, 상기 위치정보보정값에 맞도록 상기 콘텐츠의 크기 및 위치를 조정하고, 상기 추출된 현실이미지와 중첩시키되, 상기 움직임정보에 따른 상기 콘텐츠의 위치를 보정하는 증강현실 처리부(60) 및 상기 현실이미지와 콘텐츠를 출력하는 디스플레이부(70)를 포함한다.The apparatus for providing augmented reality content using a Kalman filter extracts location information of a user to calculate a location information measurement value, and a location extraction unit (10) that calculates a location information measurement value, and a user's location information measurement value calculated by the location extraction unit through a Kalman filter Correction unit (20) for correcting the position information correction value, content database unit (30) in which the content to which the location information is assigned is stored, reality image extraction unit (40) for extracting a real image, and motion information for extracting the user's movement The extracting unit 50 calls the content to which the location information corresponding to the location information correction value is assigned, adjusts the size and location of the content to match the location information correction value, and overlaps the extracted reality image. , An augmented reality processing unit 60 for correcting the location of the content according to the motion information, and a display unit 70 for outputting the real image and content.

도 2를 참조하여 보다 상세하게 살펴보면, 상기 위치추출부(10)는 GPS(Global Positioning System), GNSS(Global Navigation Satellite System) 등을 사용하여, 사용자의 좌표를 측정할 수 있고, 근거리 무선통신 장치를 사용하여 사용자의 좌표를 측정할 수 있다. 또한, 상기 GPS, GNSS 등을 통해 1차적으로 사용자의 위치정보를 추출하고, 2차적으로 근거리 무선통신 장치를 통해 사용자의 위치정보를 추출 및 보정할 수 있다. 상기 근거리 무선통신 장치는 NFC를 이용한 장치를 사용할 수 있고, BLE(Bluetooth Low Energy) 비콘을 사용할 수 있다. BLE 비콘은 저전력이면서 NFC보다 넓은 커버리지를 가지고 있어, 사용자의 위치정보를 추출하기에 바람직한 장치이다.Referring to FIG. 2 in more detail, the location extracting unit 10 may measure a coordinate of a user using a Global Positioning System (GPS), Global Navigation Satellite System (GNSS), and the like, and a short-range wireless communication device. Can be used to measure the user's coordinates. In addition, the user's location information may be primarily extracted through the GPS and GNSS, and the user's location information may be extracted and corrected through the short-range wireless communication device. The short-range wireless communication device may use a device using NFC, and may use a Bluetooth Low Energy (BLE) beacon. BLE Beacon is a device that is low power and has a wider coverage than NFC, so it is a desirable device to extract user's location information.

상기 GPS, GNSS 등을 통해 사용자의 위치정보를 추출하는데, 이는 인공위성과의 통신으로 사용자의 위치정보를 추출하는 것이라서, 인공위성의 시간 오차, 인공위성의 위치 오차, 전리층과 대류층의 굴절, 노이즈(Noise) 및 다중 경로(Multipath) 등으로 인해 약 10m의 오차가 발생한다. 이를 극복하기 위하여 GPS와 GNSS를 혼용하여 정밀도를 향상시키고 있으나, 이것 또한, 실외에서 측정할 경우일뿐, 실내에 들어오면 통신신호가 약해져 오차가 더 발생하거나, 위치정보를 수신하기 어려운 경우도 있다. 따라서, GPS, GNSS 등을 통해 1차적으로 사용자의 정보를 추출하고, 2차적으로 근거리 무선통신 장치를 통해 사용자의 위치정보를 실내에서도 정밀하게 추출하는 것이 바람직하다.The user's location information is extracted through the GPS, GNSS, etc. This is to extract the user's location information through communication with the satellite, so the time error of the satellite, the location error of the satellite, the refraction of the ionosphere and the convection layer, noise ) And multipath cause an error of about 10m. In order to overcome this, GPS and GNSS are used together to improve the precision, but this is also only for outdoor measurements, and when entering the room, the communication signal is weakened, causing more errors, or sometimes it is difficult to receive location information. Therefore, it is desirable to extract the user's information primarily through GPS, GNSS, etc., and secondarily extract the user's location information indoors through a short-range wireless communication device.

상기 BLE 비콘을 이용하여 사용자의 위치정보를 측정하는 경우에는 BLE 비콘을 3개 이상 구비하여 삼변측량을 통해 상기 사용자의 위치정보측정값을 계산할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 콘텐츠를 제공할 장소에 특정위치 좌표를 할당한 3개 이상의 비콘을 설치한다. 각각의 비콘은 (X1, Y1), (X2, Y2), (X3, Y3)의 좌표를 할당한다. 그리고 사용자의 위치를 임의의 좌표 (X, Y)로 두었을때, 상기 비콘들의 거리 D1, D2, D3가 측정되면, 피타고라스의 정리를 통해 사용자의 위치좌표를 구할 수 있다.When the user's location information is measured using the BLE beacon, three or more BLE beacons may be provided to calculate the user's location information measurement value through triangulation. As shown in FIG. 3, three or more beacons to which specific location coordinates are assigned are installed in a place to provide the content. Each beacon allocates the coordinates of (X1, Y1), (X2, Y2), (X3, Y3). In addition, when the user's location is set to arbitrary coordinates (X, Y), if the distances D1, D2, and D3 of the beacons are measured, the user's location coordinate can be obtained through Pythagorean theorem.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 식을 X와 Y로 정리하여 연립방정식을 풀면 사용자의 좌표 (X, Y)를 구할 수 있다.Summarizing the above equations as X and Y to solve the system of equations, the user's coordinates (X, Y) can be obtained.

상기 비콘과 사용자의 거리, D1, D2, D3를 구하는 방법으로는 프리스 공식(Friis Formula)이 있다. 프리스 공식은 자유공간을 통한 무선통신의 송수신 전력관계를 표현하는 공식이다. 따라서, 수신되는 신호의 세기에 따라 송수신 장치의 거리를 측정할 수 있음을 의미한다. 도 4의 (가)에 도시된 바와 같이, 송신안테나로부터 방사하는 신호는 구의 형태를 띄고 있으며, 상기 방사신호 면적 중 수신안테나가 수신을 받는 신호의 면적을 실효개구면적이라 하여, 상기 실효개구면적으로 들어오는 신호세기를 측정한다. 수신신호의 세기를 기준으로 한 수치인 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 활용하여 수신신호의 전력을 식으로 표현하면 아래와 같다.As a method of obtaining the distance between the beacon and the user, D1, D2, and D3, there is a Fris Formula. The fleece formula is a formula that expresses the power relation between transmission and reception of wireless communication through free space. Accordingly, it means that the distance of the transmitting and receiving device can be measured according to the strength of the received signal. As shown in (a) of FIG. 4, the signal radiating from the transmitting antenna has a spherical shape, and the area of the signal received by the receiving antenna among the radiating signal areas is called an effective opening area, and the effective opening area is Measure the incoming signal strength. If the power of the received signal is expressed by the expression using RSSI (Received Signal Strength Indication), which is a value based on the strength of the received signal, it is as follows.

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 식을 정리하면, 수신 전력은, 두 안테나이득(송신 및 수신)에 비례하고, 파장의 제곱에 비례하고, 거리의 제곱에 반비례한다. 이를 정리한 것을 프리스 정의식이라 하며, In summary, the received power is proportional to the gain of two antennas (transmission and reception), proportional to the square of the wavelength, and inversely proportional to the square of the distance. This is called fleece definition,

Figure pat00003
Figure pat00003

으로 정의된다. 상기 P는 송수신 방사 전력을 의미하고, 상기 G는 송수신 안테나 이득을 의미하며,

Figure pat00004
는 파장을, d는 송수신 간 거리를,
Figure pat00005
는 송수신 안테나의 실효개구면적을 의미한다. 상기 식에서 Is defined as The P means transmit / receive radiation power, the G means transmit / receive antenna gain,
Figure pat00004
Is the wavelength, d is the distance between sending and receiving,
Figure pat00005
Is the effective opening area of the transmitting and receiving antenna. In the above formula

Figure pat00006
Figure pat00006

은 '자유공간 경로손실(FSPL)'이라고도 불린다.Is also called 'Free Space Path Loss (FSPL)'.

따라서, 상기 프리스 정의식에 의해, 상기 사용자의 단말기가 수신하는 신호의 세기 즉, 전력을 측정하면 상기 비콘과 상기 사용자의 단말기간의 거리를 측정하여, 상기 사용자의 위치정보측정값을 계산할 수 있다. 상기 수신하는 신호의 세기에 따른 거리를 그래프로 표현하면 도 4의 (나) 그래프처럼 표현될 수 있다.Accordingly, by measuring the strength of the signal received by the user's terminal, that is, power, according to the fleece definition equation, the distance between the beacon and the user's terminal can be measured to calculate the location information measurement value of the user. If the distance according to the strength of the received signal is expressed in a graph, it may be expressed as a graph of FIG. 4 (B).

상기 보정부(20)는 위치추출부(10)에서 계산된 사용자의 위치정보측정값을 칼만필터를 통해 위치정보보정값으로 보정할 수 있다. 상기 칼만필터는 과거의 정보와 새로운 측정값을 사용하여 측정값에 포함된 잡음(Noise)를 제거시켜 측정값을 보정하는 알고리즘을 갖는다. 상기 칼만필터는 일반적으로 선형성을 가진 운동상태를 예측하는 곳에 사용되는데, 선형성을 완화시켜, 비선형성을 가진 운동상태를 예측하는 곳에도 사용 가능하도록 확장된 칼만필터(Extended KALMAN Filter)를 설계할 수 있다. 도 5(b)에 도시된 바에 의하면, 사용자의 위치정보에 대한 초기값을 선정(S201)하고, 사용자의 위치정보보정값과 오차공분산을 예측(S202)하고, 이를 통해 칼만이득을 계산(S203)한다. 상기 계산된 칼만이득과 상기 위치정보측정값을 연산하여 위치정보보정값을 계산(S204)하고, 상기 계산된 위치정보보정값을 통해 오차공분산을 다시 계산(S205)한다.The correction unit 20 may correct a user's location information measurement value calculated by the location extraction unit 10 to a location information correction value through a Kalman filter. The Kalman filter has an algorithm that corrects the measured value by removing noise included in the measured value using the old information and the new measured value. The Kalman filter is generally used for predicting a motion state with linearity, and by extending the linearity, an extended KALMAN filter can be designed to be used for predicting a motion state with nonlinearity. have. As shown in FIG. 5 (b), the initial value for the user's location information is selected (S201), the user's location information correction value and the error covariance are predicted (S202), and Kalman's gain is calculated through this (S203). )do. The calculated Kalman gain and the location information measurement value are calculated to calculate the location information correction value (S204), and the error covariance is calculated again through the calculated location information correction value (S205).

이를 통하면, 노이즈를 제거하고 사용자의 다음 위치를 예측할 수 있어, 정확한 위치측정이 가능하다.Through this, noise can be removed and the next position of the user can be predicted, so that accurate position measurement is possible.

상기 콘텐츠데이터베이스부(30)는 상기 위치정보가 할당된 콘텐츠를 저장한다. 각각의 콘텐츠는 위치정보를 가지고 있어, 사용자의 위치정보보정값이 상기 콘텐츠에 할당된 위치정보와 대응되는 경우, 사용자에게 해당 콘텐츠를 제공하는 역할을 한다. The content database unit 30 stores the content to which the location information is assigned. Each content has location information, and when the user's location information correction value corresponds to the location information allocated to the content, it serves to provide the content to the user.

상기 현실이미지 추출부(40)는 사용자가 본 명세서에 기재된 일 실시 예인 장치를 통해 바라보는 현실이미지를 추출한다. 일반적으로 상기 장치에 포함되어 있는 카메라를 통해 현실이미지를 추출하나, 이에 한정하지 않고 배경이미지를 추출할 수 있는 어떠한 구성도 포함할 수 있다. 또한, 여기서의 이미지는 단순한 사진(Picture)를 의미하는 바가 아니고, 동적이미지 즉, 영상을 포함한다.The reality image extracting unit 40 extracts a reality image viewed by a user through the device, which is an embodiment described in this specification. Generally, a real image is extracted through the camera included in the device, but any configuration capable of extracting a background image is not limited thereto. Also, the image here does not mean a simple picture, but includes a dynamic image, that is, an image.

상기 움직임정보 추출부(50)는 사용자의 움직임에 따라 변화하는 값 즉, 움직임정보를 추출한다. 사용자의 상기 움직임정보를 추출하기 위한 일 실시 예로써, 자이로 센서 및 3축 이상으로 구성되는 가속도 센서 중 적어도 어느 하나에 의해 상기 사용자의 움직임정보를 추출할 수 있다. 자이로 센서는 물체의 회전속도인 각속도의 값을 이용하는 센서로써, '각속도 센서'라고도 하며, 어떤 물체가 회전 운동할 때 생기는 코리올리 힘(Coriolis Force)를 전기적 신호로 변환하여 계산한다. 이에 따라 사용자의 임의의 한 축을 중심으로 회전하는 움직임을 식별할 수 있다. 가속도 센서는 중력가속도를 기준으로 어느 방향으로 얼마만큼의 힘을 받고 있는지를 측정하는 센서로써, 1방향, 2방향, 3방향, 그 외의 다양한 방향에 따라 1축, 2축, 3축 가속도 센서로 구분되며, 각 방향에 대한 직선운동의 힘을 전기적으로 변환하여 계산할 수 있다. 사용자의 위아래 전후좌우 등 모든 움직임정보를 측정하기 위해서는 3차원의 움직임정보를 추출할 수 있도록 3축 이상의 가속도 센서를 구비함이 바람직하고, 좀 더 정밀한 사용자의 움직임정보를 추출하기 위해서는 상기 자이로 센서와 3축 이상의 가속도 센서를 함께 사용함이 바람직하다.The motion information extraction unit 50 extracts a value that changes according to the user's motion, that is, motion information. As an embodiment for extracting the user's motion information, the user's motion information may be extracted by at least one of a gyro sensor and an acceleration sensor composed of three or more axes. The gyro sensor is a sensor that uses the value of the angular velocity, which is the rotational speed of an object, and is also called an 'angular velocity sensor'. It calculates the Coriolis Force generated when an object rotates and converts it into an electrical signal. Accordingly, it is possible to identify a motion of the user rotating about any one axis. The acceleration sensor is a sensor that measures how much force is applied in one direction, based on the gravitational acceleration, and is a one-, two-, and three-axis acceleration sensor according to various directions. It is classified and can be calculated by electrically converting the force of linear motion in each direction. In order to measure all motion information such as up, down, left, and right of the user, it is preferable to have an acceleration sensor with 3 or more axes so that 3D motion information can be extracted. To extract more accurate user motion information, the gyro sensor and It is desirable to use 3 or more acceleration sensors together.

상기 증강현실 처리부(60)는 상기 위치정보보정값에 대응되는 위치정보가 할당된 콘텐츠를 호출하고, 상기 위치정보보정값에 맞도록 상기 콘텐츠의 크기 및 위치를 조정하고, 상기 추출된 현실이미지와 중첩시키되, 상기 움직임정보에 따른 상기 콘텐츠의 위치를 보정할 수 있다. 이 경우, 상기 사용자의 위치정보보정값에 따라 제공하는 콘텐츠의 위치, 크기 및 각도 등을 조정하여 합성할 수 있고, 상기 사용자의 현실이미지에서 특징부를 추출하여 상기 콘텐츠의 위치를 조정할 수도 있다.The augmented reality processing unit 60 calls the content to which the location information corresponding to the location information correction value is allocated, adjusts the size and location of the content to match the location information correction value, and the extracted reality image While overlapping, the position of the content may be corrected according to the motion information. In this case, the location, size, and angle of the provided content may be adjusted and synthesized according to the user's location information correction value, and the location of the content may be adjusted by extracting a feature from the user's real image.

예를 들어 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 추출된 현실이미지에 포함된 구성들의 윤곽선을 추출하여, 해당 윤곽선의 형태에 따라, 제공할 콘텐츠의 위치 및 크기 등을 미리 할당할 수 있다. 이처럼 현실이미지의 특징부를 추출하여 데이터베이스를 구축한다면 좀 더 정확한 위치 및 크기의 콘텐츠를 제공할 수 있을 것이다. 또한, 상기 추출된 현실이미지에 마커(Marker)를 포함시켜 콘텐츠의 위치 및 크기 등을 조정할 수도 있다.For example, as illustrated in FIG. 6, a contour of components included in the extracted reality image may be extracted, and a location and size of content to be provided may be previously allocated according to the shape of the contour. As such, if a database is built by extracting the features of the real image, it will be possible to provide more accurate location and size content. In addition, a marker may be included in the extracted reality image to adjust the location and size of the content.

상기 디스플레이부(70)는 상기 현실이미지와 콘텐츠를 출력할 수 있다. 증강현실 콘텐츠를 출력할 수 있는 모든 디스플레이 장치를 포함한다. 예를 들면, LCD, LED, OLED, AMOLED 등이 있으며, 본 예시에 한정되지 않음은 본 개발기술의 통상의 기술자의 입장에서 자명할 것이다.The display unit 70 may output the real image and content. It includes all display devices capable of outputting augmented reality content. For example, there are LCD, LED, OLED, AMOLED, and the like, but not limited to this example, will be apparent from the standpoint of a person skilled in the art.

이하에서는 도 5(a) 및 도 5(b)를 참조하여, 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of providing augmented reality content using a Kalman filter will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b).

칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공방법은,The method of providing augmented reality content using Kalman Filter,

사용자의 위치정보를 추출하여 위치정보측정값을 계산하는 제 1 단계(S100), 계산된 상기 사용자의 위치정보측정값을 칼만필터를 통해 위치정보보정값으로 보정하는 제 2 단계(S200), 상기 사용자의 위치정보보정값에 대응되는 위치정보가 할당된 콘텐츠를 호출하는 제 3 단계(S300), 카메라를 통해 현실이미지를 추출하는 제 4 단계(S400), 상기 호출된 콘텐츠와 상기 현실이미지를 합성하여 디스플레이하는 제 5 단계(S500) 및 사용자의 움직임정보에 따라, 상기 콘텐츠의 위치를 조정하는 제 6 단계(S600)를 포함한다.A first step of calculating the location information measurement value by extracting the user's location information (S100), a second step of correcting the calculated location information measurement value of the user to a location information correction value through a Kalman filter (S200), the A third step (S300) of calling the content to which the location information corresponding to the user's location information correction value is allocated, a fourth step of extracting the real image through the camera (S400), and synthesizing the called content and the real image And a fifth step of displaying (S500) and a sixth step of adjusting the location of the content according to the user's motion information (S600).

구체적으로 살펴보면,If you look specifically,

제 1 단계(S100)에서는 사용자의 위치정보를 추출하여 위치정보측정값을 계산할 수 있다. 상기 사용자의 위치정보측정값을 계산하기 위해서, GPS(Global Positioning System), GNSS(Global Navigation Satellite System) 등을 사용하여, 사용자의 좌표를 측정할 수 있고, 근거리 무선통신 장치를 사용하여 사용자의 좌표를 측정할 수 있다. 또한, 상기 GPS, GNSS 등을 통해 1차적으로 사용자의 위치정보를 추출하고, 2차적으로 근거리 무선통신 장치를 통해 사용자의 위치정보를 추출 및 보정할 수 있다. 상기 근거리 무선통신 장치는 NFC를 이용한 장치를 사용할 수 있고, BLE(Bluetooth Low Energy) 비콘을 사용할 수 있다. BLE 비콘은 저전력이면서 NFC보다 넓은 커버리지를 가지고 있어, 사용자의 위치정보를 추출하기에 바람직한 장치이다.In the first step S100, the location information measurement value can be calculated by extracting the location information of the user. To calculate the user's location information measurement value, a user's coordinates may be measured using a Global Positioning System (GPS), a Global Navigation Satellite System (GNSS), or the like, and the user's coordinates using a short-range wireless communication device. Can be measured. In addition, the user's location information may be primarily extracted through the GPS and GNSS, and the user's location information may be extracted and corrected through the short-range wireless communication device. The short-range wireless communication device may use a device using NFC, and may use a Bluetooth Low Energy (BLE) beacon. BLE Beacon is a device that is low power and has a wider coverage than NFC, so it is a desirable device to extract user's location information.

상기 GPS, GNSS 등을 통해 사용자의 위치정보를 추출하는데, 이는 인공위성과의 통신으로 사용자의 위치정보를 추출하는 것이라서, 인공위성의 시간 오차, 인공위성의 위치 오차, 전리층과 대류층의 굴절, 노이즈(Noise) 및 다중 경로(Multipath) 등으로 인해 약 10m의 오차가 발생한다. 이를 극복하기 위하여 GPS와 GNSS를 혼용하여 정밀도를 향상시키고 있으나, 이것 또한, 실외에서 측정할 경우일뿐, 실내에 들어오면 통신신호가 약해져 오차가 더 발생하거나, 위치정보를 수신하기 어려운 경우도 있다. 따라서, GPS, GNSS 등을 통해 1차적으로 사용자의 정보를 추출하고, 2차적으로 근거리 무선통신 장치를 통해 사용자의 위치정보를 실내에서도 정밀하게 추출하는 것이 바람직하다.The user's location information is extracted through the GPS, GNSS, etc. This is to extract the user's location information through communication with the satellite, so the time error of the satellite, the location error of the satellite, the refraction of the ionosphere and the convection layer, noise ) And multipath cause an error of about 10m. In order to overcome this, GPS and GNSS are used together to improve the precision, but this is also only for outdoor measurements, and when entering the room, the communication signal is weakened, causing more errors, or sometimes it is difficult to receive location information. Therefore, it is desirable to extract the user's information primarily through GPS, GNSS, etc., and secondarily extract the user's location information indoors through a short-range wireless communication device.

상기 BLE 비콘을 이용하여 사용자의 위치정보를 측정하는 경우에는 BLE 비콘을 3개 이상 구비하여 삼변측량을 통해 상기 사용자의 위치정보측정값을 계산할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 콘텐츠를 제공할 장소에 특정위치 좌표를 할당한 3개 이상의 비콘을 설치한다. 각각의 비콘은 (X1, Y1), (X2, Y2), (X3, Y3)의 좌표를 할당한다. 그리고 사용자의 위치를 임의의 좌표 (X, Y)로 두었을때, 상기 비콘들의 거리 D1, D2, D3가 측정되면, 피타고라스의 정리를 통해 사용자의 위치좌표를 구할 수 있다.When the user's location information is measured using the BLE beacon, three or more BLE beacons may be provided to calculate the user's location information measurement value through triangulation. As shown in FIG. 3, three or more beacons to which specific location coordinates are assigned are installed in a place to provide the content. Each beacon allocates the coordinates of (X1, Y1), (X2, Y2), (X3, Y3). In addition, when the user's location is set to arbitrary coordinates (X, Y), if the distances D1, D2, and D3 of the beacons are measured, the user's location coordinate can be obtained through Pythagorean theorem.

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 식을 X와 Y로 정리하여 연립방정식을 풀면 사용자의 좌표 (X, Y)를 구할 수 있다.Summarizing the above equations as X and Y to solve the system of equations, the user's coordinates (X, Y) can be obtained.

상기 비콘과 사용자의 거리, D1, D2, D3를 구하는 방법으로는 프리스 공식(Friis Formula)이 있다. 프리스 공식은 자유공간을 통한 무선통신의 송수신 전력관계를 표현하는 공식이다. 따라서, 수신되는 신호의 세기에 따라 송수신 장치의 거리를 측정할 수 있음을 의미한다. 도 4의 (가)에 도시된 바와 같이, 송신안테나로부터 방사하는 신호는 구의 형태를 띄고 있으며, 상기 방사신호 면적 중 수신안테나가 수신을 받는 신호의 면적을 실효개구면적이라 하여, 상기 실효개구면적으로 들어오는 신호세기를 측정한다. 수신신호의 세기를 기준으로 한 수치인 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 활용하여 수신신호의 전력을 식으로 표현하면 아래와 같다.As a method of obtaining the distance between the beacon and the user, D1, D2, and D3, there is a Fris Formula. The fleece formula is a formula that expresses the power relation between transmission and reception of wireless communication through free space. Accordingly, it means that the distance of the transmitting and receiving device can be measured according to the strength of the received signal. As shown in (a) of FIG. 4, the signal radiating from the transmitting antenna has a spherical shape, and the area of the signal received by the receiving antenna among the radiating signal area is called an effective opening area, and the effective opening area is Measure the incoming signal strength. If the power of the received signal is expressed by the expression using RSSI (Received Signal Strength Indication), which is a value based on the strength of the received signal, it is as follows.

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 식을 정리하면, 수신 전력은, 두 안테나이득(송신 및 수신)에 비례하고, 파장의 제곱에 비례하고, 거리의 제곱에 반비례한다. 이를 정리한 것을 프리스 정의식이라 하며, In summary, the received power is proportional to the gain of two antennas (transmission and reception), proportional to the square of the wavelength, and inversely proportional to the square of the distance. This is called fleece definition,

Figure pat00009
Figure pat00009

으로 정의된다. 상기 P는 송수신 방사 전력을 의미하고, 상기 G는 송수신 안테나 이득을 의미하며,

Figure pat00010
는 파장을, d는 송수신 간 거리를,
Figure pat00011
는 송수신 안테나의 실효개구면적을 의미한다. 상기 식에서 Is defined as The P means transmit / receive radiation power, the G means transmit / receive antenna gain,
Figure pat00010
Is the wavelength, d is the distance between sending and receiving,
Figure pat00011
Means the effective opening area of the transmitting and receiving antenna. In the above formula

Figure pat00012
Figure pat00012

은 '자유공간 경로손실(FSPL)'이라고도 불린다.Is also called 'Free Space Path Loss (FSPL)'.

따라서, 상기 프리스 정의식에 의해, 상기 사용자의 단말기가 수신하는 신호의 세기 즉, 전력을 측정하면 상기 비콘과 상기 사용자의 단말기간의 거리를 측정하여, 상기 사용자의 위치정보측정값을 계산할 수 있다. 상기 수신하는 신호의 세기에 따른 거리를 그래프로 표현하면 도 4의 (나) 그래프처럼 표현될 수 있다.Accordingly, by measuring the strength of the signal received by the user's terminal, that is, power, according to the fleece definition equation, the distance between the beacon and the user's terminal can be measured to calculate the location information measurement value of the user. If the distance according to the strength of the received signal is expressed in a graph, it may be expressed as a graph of FIG. 4 (B).

제 2 단계(S200)에서는 계산된 상기 사용자의 위치정보측정값을 칼만필터를 통해 위치정보보정값으로 보정할 수 있다. 상기 칼만필터는 과거의 정보와 새로운 측정값을 사용하여 측정값에 포함된 잡음(Noise)를 제거시켜 측정값을 보정하는 알고리즘을 의미한다. 상기 칼만필터는 일반적으로 선형성을 가진 운동상태를 예측하는 곳에 사용되는데, 선형성을 완화시켜, 비선형성을 가진 운동상태를 예측하는 곳에도 사용 가능하도록 확장된 칼만필터(Extended KALMAN Filter)를 설계할 수 있다. 도 5(b)에 도시된 바에 의하면, 사용자의 위치정보에 대한 초기값을 선정(S201)하고, 사용자의 위치정보보정값과 오차공분산을 예측(S202)하고, 이를 통해 칼만이득을 계산(S203)한다. 상기 계산된 칼만이득과 상기 위치정보측정값을 연산하여 위치정보보정값을 계산(S204)하고, 상기 계산된 위치정보보정값을 통해 오차공분산(S205)을 다시 계산한다.In the second step S200, the calculated location information measurement value of the user may be corrected to a location information correction value through a Kalman filter. The Kalman filter refers to an algorithm that corrects a measurement value by removing noise included in the measurement value using past information and a new measurement value. The Kalman filter is generally used for predicting a motion state with linearity, and by extending the linearity, an extended KALMAN filter can be designed to be used for predicting a motion state with nonlinearity. have. As shown in FIG. 5 (b), the initial value for the user's location information is selected (S201), the user's location information correction value and the error covariance are predicted (S202), and Kalman's gain is calculated through this (S203). )do. The calculated Kalman gain and the location information measurement value are calculated to calculate the location information correction value (S204), and the error covariance (S205) is calculated again through the calculated location information correction value.

이를 통하면, 노이즈를 제거하고 사용자의 다음 위치를 예측할 수 있어, 정확한 위치측정이 가능하다.Through this, noise can be removed and the next position of the user can be predicted, so that accurate position measurement is possible.

제 3 단계(S300)에서는 상기 사용자의 위치정보보정값에 대응되는 위치정보가 할당된 콘텐츠를 호출할 수 있다. 제공하기 위해 저장된 콘텐츠에는 각각의 위치정보를 가지고 있어, 사용자의 위치정보보정값이 상기 콘텐츠에 할당된 위치정보와 대응되는 경우, 사용자에게 해당 콘텐츠를 제공하기 위하여 호출할 수 있다.In the third step (S300), the content to which location information corresponding to the user's location information correction value is allocated can be called. Content stored for providing has respective location information, and when a user's location information correction value corresponds to location information allocated to the content, it can be called to provide the corresponding content to the user.

제 4 단계(S400)에서는 카메라를 통해 현실이미지를 추출할 수 있다. 사용자가 상기 카메라를 통해서 바라보는 이미지를 추출할 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 추출된 현실이미지를 가공하여 제공할 수도 있다. 여기서의 이미지는 단순한 사진(Picture)를 의미하는 바가 아니고, 동적이미지 즉, 영상을 포함한다.In the fourth step (S400), a real image can be extracted through a camera. An image viewed by the user through the camera may be extracted, but is not limited thereto, and the extracted reality image may be processed and provided. The image here does not mean a simple picture, but includes a dynamic image, that is, an image.

제 5 단계(S500)에서는 상기 호출된 콘텐츠와 상기 현실이미지를 합성하여 디스플레이할 수 있다. 상기 사용자의 위치정보보정값에 대응되는 위치정보를 가진 콘텐츠와 상기 추출된 현실이미지를 합성하여 디스플레이할 수 있다. 이 경우, 상기 사용자의 위치정보보정값에 따라 제공하는 콘텐츠의 위치, 크기 및 각도 등을 조정하여 합성할 수 있고, 상기 사용자의 현실이미지에서 특징부를 추출하여 상기 콘텐츠의 위치를 조정할 수도 있다.In the fifth step (S500), the called content and the real image may be synthesized and displayed. The content having location information corresponding to the user's location information correction value and the extracted reality image may be synthesized and displayed. In this case, the location, size, and angle of the provided content may be adjusted and synthesized according to the user's location information correction value, and the location of the content may be adjusted by extracting a feature from the user's real image.

예를 들어 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 추출된 현실이미지에 포함된 구성들의 윤곽선을 추출하여, 해당 윤곽선의 형태에 따라, 제공할 콘텐츠의 위치 및 크기 등을 미리 할당할 수 있다. 이처럼 현실이미지의 특징부를 추출하여 데이터베이스를 구축한다면 좀 더 정확한 위치 및 크기의 콘텐츠를 제공할 수 있을 것이다. 또한, 상기 추출된 현실이미지에 마커(Marker)를 포함시켜 콘텐츠의 위치 및 크기 등을 조정할 수도 있다.For example, as illustrated in FIG. 6, a contour of components included in the extracted reality image may be extracted, and a location and size of content to be provided may be previously allocated according to the shape of the contour. As such, if a database is built by extracting the features of the real image, it will be possible to provide more accurate location and size content. In addition, a marker may be included in the extracted reality image to adjust the location and size of the content.

제 6 단계(S600)에서는 사용자의 움직임정보에 따라, 상기 콘텐츠의 위치를 조정할 수 있다. 사용자의 움직임에 따라 상기 콘텐츠의 위치 및 크기를 보정해야 하는데, 자이로 센서 및 3축 이상으로 구성되는 가속도 센서 중 적어도 어느 하나에 의해 상기 사용자의 움직임정보를 추출할 수 있다. 자이로 센서는 물체의 회전속도인 각속도의 값을 이용하는 센서로써, '각속도 센서'라고도 하며, 어떤 물체가 회전 운동할 때 생기는 코리올리 힘(Coriolis Force)를 전기적 신호로 변환하여 계산한다. 이에 따라 사용자의 임의의 한 축을 중심으로 회전하는 움직임을 식별할 수 있다. 가속도 센서는 중력가속도를 기준으로 어느 방향으로 얼마만큼의 힘을 받고 있는지를 측정하는 센서로써, 1방향, 2방향, 3방향, 그 외의 다양한 방향에 따라 1축, 2축, 3축 가속도 센서로 구분되며, 각 방향에 대한 직선운동의 힘을 전기적으로 변환하여 계산할 수 있다. 사용자의 위아래 전후좌우 등 모든 움직임정보를 측정하기 위해서는 3차원의 움직임정보를 추출할 수 있도록 3축 이상의 가속도 센서를 구비함이 바람직하고, 좀 더 정밀한 사용자의 움직임정보를 추출하기 위해서는 상기 자이로 센서와 3축 이상의 가속도 센서를 함께 사용함이 바람직하다.In the sixth step (S600), the location of the content may be adjusted according to the user's motion information. The location and size of the content should be corrected according to the user's movement. The user's motion information may be extracted by at least one of a gyro sensor and an acceleration sensor composed of three or more axes. The gyro sensor is a sensor that uses the value of the angular velocity, which is the rotational speed of an object. It is also called an angular velocity sensor. It calculates the Coriolis Force generated when an object rotates and converts it into an electrical signal. Accordingly, it is possible to identify a motion of the user rotating about any one axis. The acceleration sensor is a sensor that measures how much force is applied in one direction, based on the gravitational acceleration, and is a one-, two-, and three-axis acceleration sensor according to various directions. It is classified and can be calculated by electrically converting the force of linear motion in each direction. In order to measure all motion information such as up, down, left and right of the user, it is desirable to have an acceleration sensor of 3 or more axes so that 3D motion information can be extracted. To extract more precise user motion information, the gyro sensor and It is desirable to use 3 or more acceleration sensors together.

또한, 본 명세서에 기재된 발명의 일 실시 예로써, 상술한 장치 및 방법의 사용으로, 관광지 또는 특정장소에서 해당 장소에 따른 콘텐츠를 증강현실로 제공할 수 있다. 예를 들어, 역사적 사건이 있던 장소나, 유적지 등의 장소의 GPS 좌표정보를 미리 할당하고, 상기 장소에 3개 이상의 비콘을 설치해 둘 수 있다. 상기 비콘에는 각각 고유의 ID값이 설정되어, 상기 ID값에 제공하고자 하는 콘텐츠를 미리 할당해 둘 수 있다.In addition, as an embodiment of the invention described herein, by using the above-described device and method, it is possible to provide augmented reality content according to the corresponding place in a tourist spot or a specific place. For example, GPS coordinate information of a place such as a historical event or a historic site may be previously allocated, and three or more beacons may be installed at the location. Each beacon has a unique ID value, and content to be provided to the ID value may be previously allocated.

그리고, 상기 장소에 사용자가 본 명세서에 기재된 장치를 소지하고 방문하게 되면, 상기 장치에서 상기 장소의 GPS 및 상기 장소에 설치된 비콘을 통해 사용자의 위치정보를 추출할 수 있고, 상기 추출된 위치정보에 따라, 미리 할당된 콘텐츠를 상기 장치로 호출할 수 있다. 이때, 사용자의 위치정보의 정밀한 측정을 위해 칼만필터를 사용할 수 있다.And, when the user visits the device with the device described in this specification, the device can extract the user's location information through the GPS of the place and the beacon installed in the place, and the extracted location information Accordingly, pre-allocated content can be called to the device. At this time, a Kalman filter can be used for precise measurement of the user's location information.

사용자는 상기 장치의 카메라를 통해 해당 장소를 촬영하면, 상기 장치의 디스플레이에 카메라를 통한 실제 배경과, 해당 위치정보가 할당된 콘텐츠가 중첩되어 사용자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 역사적 사건이 발생한 장소를 촬영하는 경우 해당 사건을 CG(Computer Graphic)으로 재구성한 콘텐츠를 중첩하여 재생할 수 있고, 해당 사건에 대한 정보를 글이나 별도의 사진으로 함께 제공할 수 있다. 또한, 별도의 콘텐츠로써, 사용자가 해당 장소에서 셀프카메라로 촬영을 하는 경우 현실이미지와 사용자 본인의 얼굴 등을 함께 촬영하면, 촬영된 이미지에 해당 역사적 사건 또는 유적지에 관한 이미지를 중첩시켜 증강현실을 제공할 수도 있다.When the user photographs the corresponding place through the camera of the device, the actual background through the camera and the content to which the corresponding location information is allocated may be superimposed on the display of the device and provided to the user. For example, when photographing a place where a historical event has occurred, the content reconstructed with the CG (Computer Graphic) can be reproduced by overlapping, and information about the event can be provided together as a text or a separate picture. In addition, as a separate content, when the user shoots with a self-camera at the location, if the real image and the face of the user are taken together, augmented reality is superimposed by superimposing the image on the historical event or the historical site on the captured image. It can also be provided.

이때 사용자의 움직임에 따라 상기 콘텐츠의 위치, 크기 및 각도 등이 변경되어야 하므로, 상기 장치에 포함된 자이로센서 또는 가속도 센서를 통해 사용자의 움직임을 인식하고, 상기 콘텐츠의 위치 등을 조정할 수 있다. At this time, since the location, size, and angle of the content must be changed according to the user's movement, the user's movement may be recognized through the gyro sensor or acceleration sensor included in the device, and the location of the content may be adjusted.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 않는다.The disclosed content is only an example, and can be variously changed by a person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the claims claimed in the claims, and thus the protection scope of the disclosed content is specified above. It is not limited to the embodiment.

10 : 위치추출부
20 : 보정부
30 : 콘텐츠 데이터베이스부
40 : 현실이미지 추출부
50 : 움직임정보 추출부
60 : 증강 현실 처리부
70 : 디스플레이부
10: location extraction unit
20: correction unit
30: content database unit
40: reality image extraction unit
50: motion information extraction unit
60: augmented reality processing unit
70: display unit

Claims (8)

증강현실 콘텐츠를 제공하는 장치에 있어서,
사용자의 위치정보를 추출하여 위치정보측정값을 계산하는 위치추출부;
상기 위치추출부에서 계산된 사용자의 위치정보측정값을 칼만필터를 통해 위치정보보정값으로 보정하는 보정부;
상기 위치정보가 할당된 콘텐츠가 저장된 콘텐츠데이터베이스부;
현실이미지를 추출하는 현실이미지 추출부;
사용자의 움직임을 추출하는 움직임정보 추출부;
상기 위치정보보정값에 대응되는 위치정보가 할당된 콘텐츠를 호출하고, 상기 위치정보보정값에 맞도록 상기 콘텐츠의 크기 및 위치를 조정하고, 상기 추출된 현실이미지와 중첩시키되, 상기 움직임정보에 따른 상기 콘텐츠의 위치를 보정하는 증강현실 처리부; 및
상기 현실이미지와 콘텐츠를 출력하는 디스플레이부;
를 포함하는 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공 장치.
In the device for providing augmented reality content,
A location extracting unit that extracts the user's location information and calculates the location information measurement value;
A correction unit that corrects a user's location information measurement value calculated by the location extraction unit to a location information correction value through a Kalman filter;
A content database unit storing the content to which the location information is allocated;
A reality image extraction unit for extracting a reality image;
A motion information extraction unit for extracting a user's motion;
Recall the content to which the location information corresponding to the location information correction value is assigned, adjust the size and position of the content to match the location information correction value, and overlap the extracted reality image, according to the motion information. An augmented reality processor that corrects the location of the content; And
A display unit for outputting the real image and content;
Device for providing augmented reality content using a Kalman filter comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 보정부의 칼만필터는 과거 시점의 위치정보보정값과 오차 공분산을 통해 칼만이득을 구하고, 상기 위치추출부에서 추출된 상기 위치정보측정값과 상기 칼만이득을 통해 위치정보보정값을 구하되, 구한 상기 위치정보보정값을 통해 상기 오차 공분산을 보정하는 것을 특징으로 하는 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공장치.
The method according to claim 1,
The Kalman filter of the correction unit obtains Kalman's gain through the position information correction value and error covariance of the past time point, and obtains the positional information correction value through the positional information measurement value and the Kalman gain extracted from the position extraction unit, A device for providing augmented reality content using a Kalman filter, wherein the error covariance is corrected through the obtained position information correction value.
청구항 2에 있어서,
상기 위치추출부는 GPS를 통해 1차적으로 상기 사용자의 위치정보를 추출하고, 2차적으로 비콘을 통해 상기 사용자의 위치정보를 추출하되, 상기 비콘은 3개 이상으로 구성되어 있고, 상기 비콘들의 RSSI 값에 따른 거리를 측정하고, 삼변측량법에 의해 사용자의 위치정보측정값을 계산하는 것을 특징으로 하는 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공 장치.
The method according to claim 2,
The location extracting unit primarily extracts the location information of the user through GPS, and secondly extracts the location information of the user through a beacon, wherein the beacon consists of three or more, and the RSSI value of the beacons A device for providing augmented reality content using a Kalman filter, which measures a distance according to and calculates a user's location information measurement value by a triangulation method.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 움직임정보 추출부는 자이로센서 및 3축 이상으로 구성되는 가속도 센서 중 적어도 어느 하나에 의해 상기 사용자의 움직임정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공장치
The method according to any one of claims 1 to 3,
The motion information extracting unit extracts the motion information of the user by at least one of a gyro sensor and an acceleration sensor composed of three or more axes.
사용자의 위치정보를 추출하여 위치정보측정값을 계산하는 제 1 단계;
계산된 상기 사용자의 위치정보측정값을 칼만필터를 통해 위치정보보정값으로 보정하는 제 2 단계;
상기 사용자의 위치정보보정값에 대응되는 위치정보가 할당된 콘텐츠를 호출하는 제 3 단계;
카메라를 통해 현실이미지를 추출하는 제 4 단계;
상기 호출된 콘텐츠와 상기 현실이미지를 합성하여 디스플레이하는 제 5 단계; 및
사용자의 움직임정보에 따라, 상기 콘텐츠의 위치를 조정하는 제 6 단계;
를 포함하는 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공 방법.
A first step of extracting a user's location information and calculating a location information measurement value;
A second step of correcting the calculated location information measurement value of the user to a location information correction value through a Kalman filter;
A third step of calling up content to which location information corresponding to the user's location information correction value is allocated;
A fourth step of extracting a real image through a camera;
A fifth step of synthesizing and displaying the called content and the real image; And
A sixth step of adjusting the location of the content according to the user's motion information;
Method of providing augmented reality content using a Kalman filter comprising a.
청구항 5에 있어서,
상기 제 2 단계에서 칼만필터는 과거 시점의 위치정보보정값과 오차 공분산을 통해 칼만이득을 구하고, 상기 위치추출부에서 추출된 상기 위치정보측정값과 상기 칼만이득을 통해 위치정보보정값을 구하되, 구한 상기 위치정보보정값을 통해 상기 오차 공분산을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공 방법.
The method according to claim 5,
In the second step, the Kalman filter obtains Kalman's gain through the position information correction value and error covariance of the past time point, and obtains the positional information correction value through the position information measurement value and the Kalman gain extracted from the location extraction unit. , Compensating the error covariance through the obtained position information correction value The method of providing augmented reality content using a Kalman filter.
청구항 6에 있어서,
상기 제 1 단계에서, 상기 사용자의 위치정보를 GPS를 통해 1차적으로 추출하고, 2차적으로 비콘을 통해 추출하되, 상기 비콘은 3개 이상으로 구성되어 있고, 상기 비콘들의 RSSI 값에 따른 거리를 측정하고, 삼변측량법에 의해 사용자의 위치정보측정값을 계산하는 것을 특징으로 하는 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공 방법.
The method according to claim 6,
In the first step, the user's location information is first extracted through GPS, and secondly extracted through a beacon, but the beacon is composed of three or more, and the distance according to the RSSI value of the beacons is determined. A method of providing augmented reality content using a Kalman filter, which measures and calculates a user's location information measurement value by a triangulation method.
청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 6 단계는 자이로센서 및 3축 이상으로 구성되는 가속도 센서 중 적어도 어느 하나에 의해 상기 사용자의 움직임정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 칼만필터를 이용한 증강현실 콘텐츠의 제공 방법.

The method according to any one of claims 5 to 7,
The sixth step is a method for providing augmented reality content using a Kalman filter, characterized in that the user's motion information is extracted by at least one of a gyro sensor and an acceleration sensor composed of three or more axes.

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