KR20220039973A - Educational system based augmented reality and control method thereof - Google Patents

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KR20220039973A
KR20220039973A KR1020200122403A KR20200122403A KR20220039973A KR 20220039973 A KR20220039973 A KR 20220039973A KR 1020200122403 A KR1020200122403 A KR 1020200122403A KR 20200122403 A KR20200122403 A KR 20200122403A KR 20220039973 A KR20220039973 A KR 20220039973A
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오인수
구성완
이순찬
이철규
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한국서부발전 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an augmented reality-based training system, which includes: a trainee terminal capable of photographing training equipment and outputting training information; an administrator terminal setting an object for training and managing a training situation; an object generator setting an object for operation and maintenance training with respect to the training equipment; and a training server extracting an object based on video information and motion information input from the trainee terminal, extracting training information matching the object from a training information DB, performing augmented reality-based output to the trainee terminal, performing training by providing training object-specific training information from the administrator terminal to a selected trainee terminal, managing the training situation, setting the object input from the object generator, and storing and managing the object in the training information DB.

Description

증강현실 기반의 교육 시스템{EDUCATIONAL SYSTEM BASED AUGMENTED REALITY AND CONTROL METHOD THEREOF}Augmented reality-based education system {EDUCATIONAL SYSTEM BASED AUGMENTED REALITY AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 증강현실 기반의 교육 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 헤드 마운트 디스플레이나 태블릿 PC를 통해 증강현실을 기반으로 제어장비를 촬영하면서 장비에 대한 운영 및 정비 교육을 수행할 수 있도록 하는 증강현실 기반의 교육 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an augmented reality-based education system, and more particularly, augmented reality that enables operation and maintenance training of equipment while shooting control equipment based on augmented reality through a head mounted display or a tablet PC. It is about an educational system based on

일반적으로, 헤드 마운트 디스플레이(HMD)란 안경처럼 머리에 착용하여 멀티미디어 콘텐츠를 제공받을 수 있도록 하는 각종 디지털 디바이스를 말한다. 디지털 디바이스의 경량화 및 소형화 추세에 따라, 다양한 웨어러블 컴퓨터(Wearable Computer)가 개발되고 있으며, HMD 또한 널리 사용되고 있다. HMD는 단순한 디스플레이 기능을 넘어 증강 현실 기술, N 스크린 기술 등과 조합 되어 유저에게 각종 편의를 제공할 수 있다. In general, a head mounted display (HMD) refers to various digital devices that are worn on the head like glasses to receive multimedia content. According to the trend of weight reduction and miniaturization of digital devices, various wearable computers are being developed, and HMDs are also widely used. HMD can provide various conveniences to users by combining with augmented reality technology and N-screen technology beyond a simple display function.

HMD를 착용한 유저는 다양한 상황에서 HMD와 인터랙션을 수행할 수 있다. 이때, HMD가 유저에게 더 나은 상황 인식 서비스(Context Aware Service)를 제공하기 위해서는 보다 간편한 유저 인터페이스가 필요하다A user wearing the HMD can interact with the HMD in various situations. In this case, in order for the HMD to provide a better context-aware service to users, a simpler user interface is needed.

또한, HMD를 이용하여 실제 영상에 정보를 중첩하여 표시하는 증강현실(AR: Augmented Reality) 서비스를 적용하기 위한 노력이 진행되고 있다.In addition, efforts are being made to apply an Augmented Reality (AR) service that displays information by superimposing information on an actual image using an HMD.

이러한 증강현실 서비스는 대부분 스마트폰을 이용하며 사용자가 증강하고자 하는 영역의 영상을 카메라를 통해 취득하면 대상체의 특징점을 이용하여 이의 내/외부에 특정 정보를 중첩하는 형태로 수행되거나, 보다 현실적으로는 디바이스에 장착된 GPS와 자이로 및 고도센서 등을 이용하여 위치를 확인한 후 해당 위치를 기점으로 하여 카메라를 통해 간접적으로 측정된 거리정보를 이용하여 주변정보를 중첩하여 제공하고 있다. Most of these augmented reality services use a smartphone, and when an image of an area that a user wants to be augmented is acquired through a camera, specific information is superimposed inside/outside it using the feature points of the object, or, more realistically, a device After confirming the location using the GPS, gyro, and altitude sensor installed in the device, the location information is superimposed on the surrounding information using the distance information measured indirectly through the camera using the location as the starting point.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0009213호(2016.01.26. 공개, 헤드 마운트 디스플레이 및 이를 이용한 콘텐츠 제공 방법)에 개시되어 있다. The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2016-0009213 (published on January 26, 2016, a head mounted display and a content providing method using the same).

최근에는 배전계통의 훈련용 시뮬레이션 시스템을 구축하여 운전원이 고장 이벤트처리를 위한 숙련도를 높이기 위해 활용하고 있다. Recently, a simulation system for training of the distribution system has been built and used to increase the skill level of the operator for handling failure events.

즉, 임의의 선로에서 측정된 측정정보(One Snap-Shot)를 기준으로 발생한 고장에 대하여, 훈련원이 발생한 고장에 대처하는 훈련을 목적으로 운영되고 있다. That is, the training center is operated for the purpose of training to cope with the failure occurring on the basis of the measurement information (One Snap-Shot) measured on an arbitrary line.

현재 배전계통 운영시스템은, 배전계통에서 발생하는 고장을 모니터링 하고 선로작업 등을 수행하기 위해 원격에서 자동화 설비를 제어하고 감시하는 기능을 수행한다. The current distribution system operating system performs a function of remotely controlling and monitoring automation equipment to monitor failures occurring in the distribution system and perform line work.

현재 운영시스템의 활용 훈련을 위한 훈련용 시뮬레이션 시스템은 이벤트(고장)를 발생시키고, 이를 처리하기 위한 운영자의 자동화 설비의 조작능력만을 훈련시키기 위한 형태로 구성되어 있다. The training simulation system for training the use of the current operating system generates an event (failure) and is configured in the form of training only the operator's ability to operate an automated facility to handle it.

이러한 가상 시뮬레이션 시스템과 융합하여 증강현실을 기반으로 현장에서 직접 제어시스템을 확인하면서 장비에 대한 운영 및 정비 교육을 통해 수시로 교육하여 숙련도를 향상시킬 필요가 있다. It is necessary to improve proficiency by frequently training through operation and maintenance training for equipment while checking the control system directly in the field based on augmented reality by convergence with such a virtual simulation system.

일 측면에 따른 본 발명의 목적은 헤드 마운트 디스플레이나 태블릿 PC를 통해 증강현실을 기반으로 제어장비를 촬영하면서 장비에 대한 운영 및 정비 교육을 수행할 수 있도록 하는 증강현실 기반의 교육 시스템을 제공하는 것이다. An object of the present invention according to one aspect is to provide an augmented reality-based education system that enables operation and maintenance training for equipment while shooting control equipment based on augmented reality through a head mounted display or a tablet PC .

본 발명의 일 측면에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템은, 교육장비를 촬영하고 교육정보를 출력할 수 있는 교육생 단말기; 교육을 위한 오브젝트를 설정하고 교육상황을 관리하는 관리자 단말기; 교육장비에 대한 운영 및 정비 교육을 위한 오브젝트를 설정하는 오브젝트 생성기; 및 교육생 단말기로부터 입력되는 영상정보와 움직임정보를 기반으로 객체를 추출하여 객체와 매칭되는 교육정보를 교육정보 DB로부터 추출하여 증강현실 기반으로 교육생 단말기에 출력하고, 관리자 단말기로부터 선택된 교육생 단말기로 교육 오브젝트에 따른 교육정보를 제공하여 교육을 진행하고 교육상황을 관리하며, 오브젝트 생성기로부터 입력되는 오브젝트를 설정하고 교육정보 DB에 저장하여 관리하는 교육서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다. An augmented reality-based education system according to an aspect of the present invention includes: a trainee terminal capable of photographing educational equipment and outputting educational information; an administrator terminal for setting an object for education and managing the educational situation; Object generator for setting objects for operation and maintenance training for educational equipment; And the object is extracted based on the image information and motion information input from the trainee terminal, the education information matching the object is extracted from the education information DB, and output to the trainee terminal based on augmented reality, and the education object is sent to the trainee terminal selected from the manager terminal It is characterized in that it comprises a; education server that provides education information according to the education, manages the education situation, sets the object input from the object generator and stores and manages the education information DB.

본 발명에서 교육생 단말기는, UI(User Interface)/UX(User Experience) 기반으로 교육서버에 접속하여 교육장비의 운영 및 정비 교육을 수행하기 위한 운용프로그램을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the trainee terminal is characterized in that it includes an operation program for performing operation and maintenance education of educational equipment by accessing the education server based on UI (User Interface)/UX (User Experience).

본 발명에서 교육생 단말기는, 교육장비의 운영 및 정비 교육을 위한 교육정보를 객체를 중심으로 3차원으로 디스플레이하고, 화면의 움직이는 방향에 따라 해당 위치의 교육정보를 디스플레이하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the trainee terminal is characterized in that it displays educational information for operation and maintenance education of educational equipment in three dimensions around an object, and displays the education information of the corresponding position according to the moving direction of the screen.

본 발명에서 관리자 단말기는, 교육생을 관리하고, 정비교육을 진행하고 평가하며, 네트워크 상태를 관리하고, 교육진행 상황을 모니터링하는 운용 통제 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the manager terminal is characterized in that it includes an operation control program for managing trainees, conducting and evaluating maintenance training, managing network status, and monitoring the training progress.

본 발명에서 오브젝트 생성기는, 교육장비에 대한 운영 및 정비 교육에 사용되는 구성품 정보를 관리하는 오브젝트 관리부; 구성품의 조작 시 반응 방식을 표현하는 효과 관리부; 교육절차 시나리오를 관리하는 스텝 관리부; 교육진행 결과 정보를 관리하는 교육 관리부; 및 교육서버와의 접속을 관리하고 데이터를 전송하는 네트워크 접속부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the object generator includes: an object management unit for managing component information used in operation and maintenance training for educational equipment; an effect management unit that expresses a reaction method when a component is manipulated; a step management unit that manages the educational procedure scenario; Education management department that manages education progress result information; and a network connection unit for managing a connection with the education server and transmitting data.

본 발명에서 교육서버는, 사이버보안 환경에서 교육생 단말기로 출력되는 정보를 관리자 단말기에 제공하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the education server provides information output to the trainee terminal in a cybersecurity environment to the manager terminal.

본 발명에서 교육서버는, REST(Representational State Transfer)ful 플레임워크 기반으로 구축되는 것을 특징으로 한다. The education server in the present invention is characterized in that it is built based on a REST (Representational State Transfer)ful framework.

본 발명에서 교육서버는, 교육을 위한 운영통제, 기능 전달 및 교육장비의 실제 운영상황을 시뮬레이션하여 접속된 교육생 단말기로 제공하는 시뮬레이션 운영부; 교육장비의 교육에 필요한 장비정보 및 교육장비의 운영서버로부터 수집되는 운영정보를 관리하는 장비관리부; 교육생 단말기로부터 입력된 영상정보로부터 객체를 식별하여 증강현실 기반으로 객체와 매칭되는 제품정보 및 교육정보를 제공하는 증강현실 코어부; 교육장비에 대한 정비절차 시나리오, 구성품 정보, 교육 진행결과 및 사용자 정보를 관리하는 교육정보 DB; 및 교육생 단말기, 관리자 단말기, 오브젝트 생성기 및 운영서버와의 접속을 관리하는 네트워크부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the education server includes: a simulation operation unit that simulates the operation control, function transfer, and actual operation conditions of the educational equipment for education and provides it to the connected trainee terminal; Equipment management unit for managing equipment information required for education of educational equipment and operation information collected from the operation server of educational equipment; an augmented reality core unit that identifies an object from image information input from a trainee terminal and provides product information and education information that matches the object based on augmented reality; Education information DB that manages maintenance procedure scenarios, component information, training progress results, and user information for educational equipment; and a network unit for managing connections with the trainee terminal, the manager terminal, the object generator, and the operation server.

본 발명에서 증강현실 코어부는, 교육생 단말기로부터 입력되는 영상정보로부터 딥러닝 기반으로 DCRI(Detection, Classification, Recognition, Identification)를 기준으로 대상 물체를 인식하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the augmented reality core unit recognizes the target object based on DCRI (Detection, Classification, Recognition, Identification) based on deep learning from image information input from the trainee terminal.

본 발명에서 증강현실 코어부는, 교육생 단말기로부터 입력된 영상정보와 움직임 정보를 기반으로 행렬분해, 카메라 자세에 의한 최적화 및 시각 관성 측정법을 사용하여 물체를 인식하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the augmented reality core unit recognizes an object using matrix decomposition, optimization by camera posture, and visual inertia measurement method based on image information and motion information input from the trainee terminal.

본 발명에서 증강현실 코어부는, 영상정보로부터 에지(Edge), 칼라(Colour) 및 텍스쳐(Texture) 트래킹을 융합하여 특징점을 추출하고, 특징점을 기준으로 프레임간의 대응점을 연결하여 이동 경로를 추적하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the augmented reality core unit extracts feature points by fusing edge, color and texture tracking from image information, and connects the corresponding points between frames based on the feature points to track the movement path. characterized.

본 발명의 일 측면에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템은 헤드 마운트 디스플레이나 태블릿 PC를 통해 증강현실을 기반으로 제어장비를 촬영하면서 장비에 대한 운영 및 정비 교육을 수행할 수 있어 경험 부족으로 인한 기동 실패를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 유지보수의 효율을 높일 수 있다. Augmented reality-based education system according to an aspect of the present invention can perform operation and maintenance training for equipment while shooting control equipment based on augmented reality through a head mounted display or a tablet PC, so operation fails due to lack of experience can be reduced and maintenance efficiency can be increased.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템에서 교육생 단말기의 예시 화면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템의 오브젝트 생성기를 구체적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템의 교육서버를 구체적으로 나타낸 블록 구성도이다.
1 is a block diagram illustrating an augmented reality-based education system according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary screen of a trainee terminal in an augmented reality-based education system according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram specifically illustrating an object generator of an augmented reality-based education system according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram specifically illustrating an education server of an augmented reality-based education system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an augmented reality-based education system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템을 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템에서 교육생 단말기의 예시 화면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템의 오브젝트 생성기를 구체적으로 나타낸 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 기반의 교육 시스템의 교육서버를 구체적으로 나타낸 블록 구성도이다. 1 is a block diagram illustrating an augmented reality-based education system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exemplary screen of a trainee terminal in an augmented reality-based education system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a block diagram specifically showing an object generator of an augmented reality-based education system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a detailed diagram of an education server of an augmented reality-based education system according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram shown by .

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 다른 증강현실 기반의 교육 시스템은, 교육생 단말기(10), 관리자 단말기(30), 오브젝트 생성기(40) 및 교육서버(20)를 포함할 수 있다. 1 to 4, the augmented reality-based education system according to an embodiment of the present invention includes a trainee terminal 10, a manager terminal 30, an object generator 40, and an education server 20 as shown in FIGS. may include

교육생 단말기(10)는 교육장비를 촬영하고 교육정보를 출력할 수 있도록 UI(User Interface)/UX(User eXperience) 기반으로 교육서버(20)에 접속하여 교육장비의 운영 및 정비 교육을 수행하기 위한 운용프로그램을 포함하여, 교육서버(20)와 연동하여 도 2에 도시된 바와 같이 임의 조작을 통해 교육절차를 시현하고 실시간으로 교육장비를 모니터링할 수 있다. The trainee terminal 10 connects to the education server 20 based on UI (User Interface) / UX (User eXperience) so as to photograph the educational equipment and output educational information to perform operation and maintenance training of the educational equipment. As shown in FIG. 2 in conjunction with the education server 20, including the operating program, it is possible to demonstrate the educational procedure through arbitrary manipulation and monitor the educational equipment in real time.

또한, 교육생 단말기(100는 교육장비의 운영 및 정비 교육을 위한 교육정보를 객체를 중심으로 상하좌우 3차원으로 중첩되지 않도록 디스플레이할 수 있고, 화면의 움직이는 방향에 따라 해당 위치에 디스플레이된 교육정보를 확인할 수 있다. In addition, the trainee terminal 100 can display the education information for training the operation and maintenance of the educational equipment so as not to overlap three-dimensionally with the object as the center, and according to the moving direction of the screen, the educational information displayed at the corresponding position is displayed. can be checked

관리자 단말기(30)는 교육을 위한 오브젝트를 설정하고 교육상황을 관리할 수 있도록 운용 통제 프로그램을 포함하여, 교육생의 접속과 정보를 관리하고, 정비교육을 선정하여 진행하고 평가하며, 네트워크 상태를 관리하고, 교육진행 상황을 모니터링할 수 있다. The manager terminal 30 includes an operation control program to set an object for education and manage the educational situation, manages access and information of trainees, selects, proceeds and evaluates maintenance training, and manages the network state and monitor the progress of the training.

오브젝트 생성기(40)는 교육장비에 대한 운영 및 정비 교육을 위한 오브젝트를 설정할 수 있다. The object generator 40 may set an object for operation and maintenance training for educational equipment.

여기서 오브젝트 생성기(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 오브젝트 관리부(410), 효과 관리부(420), 스텝 관리부(430), 교육 관리부(440) 및 네트워크 접속부(450)를 포함할 수 있다. Here, the object generator 40 may include an object management unit 410 , an effect management unit 420 , a step management unit 430 , an education management unit 440 , and a network connection unit 450 as shown in FIG. 3 .

오브젝트 관리부(410)는 교육장비에 대한 운영 및 정비 교육에 사용되는 구성품 정보를 관리하기 위한 것으로, 제품정보, 구성품 조작 정보, 구성품 간의 연관 정보 및 구성품 조작시 반응 정보를 포함할 수 있다. The object management unit 410 is for managing component information used for operation and maintenance training for educational equipment, and may include product information, component operation information, related information between components, and reaction information during component operation.

효과 관리부(420)는 구성품의 조작 시 반응 방식을 표현하기 위한 것으로, 구성품 회전 및 이동, 구성품 애니메이션 시현, 구성품 컬러 변경, 다이오드 방식의 구성품 점멸 효과 및 시스플레이 시현을 포함할 수 있다. The effect management unit 420 is for expressing a reaction method when a component is manipulated, and may include component rotation and movement, component animation display, component color change, diode-type component blinking effect, and sis play display.

스텝 관리부(430)는 교육절차 시나리오를 관리하기 위한 것으로, 정상/비정상 절차 시나리오 관리, 절차에 따른 해결 방법 관리, 절차 수행에 따른 결과 연결 및 사이버 보안 절차 시나리오 관리를 포함할 수 있다. The step management unit 430 is for managing educational procedure scenarios, and may include normal/abnormal procedure scenario management, solution management according to procedures, connection of results according to procedure execution, and cyber security procedure scenario management.

교육 관리부(440)는 교육진행 결과 정보를 관리하기 위한 것으로, 정비 절차 수행 결과 시현, 오작동 정비 절차 결과 기록 및 정비 절차 수행결과에 따른 점수표 시현을 포함할 수 있다. The education management unit 440 is for managing the education progress result information, and may include a maintenance procedure execution result display, a malfunctioning maintenance procedure result record, and a score display according to the maintenance procedure performance result.

네트워크 접속부(450)는 교육서버(20)와의 접속을 관리하고 데이터를 전송하기 위한 것으로, 교육서버(20)와 접속하여 정보를 업데이트하고, 데이터를 추가하거나 삭제하고, 교육서버(20)와 교환하는 통신 데이터를 변환한다. The network connection unit 450 is for managing a connection with the education server 20 and transmitting data, and accesses the education server 20 to update information, add or delete data, and exchange with the education server 20 . to convert the communication data.

교육서버(20)는 REST(Representational State Transfer)ful 플레임워크 기반으로 구축되어, 교육생 단말기(10)로부터 입력되는 영상정보와 움직임정보를 기반으로 객체를 추출하여 객체와 매칭되는 교육정보를 교육정보 DB(240)로부터 추출하여 증강현실 기반으로 교육생 단말기에 출력하고, 관리자 단말기(30)로부터 선택된 교육생 단말기(10)로 교육 오브젝트에 따른 교육정보를 제공하여 교육을 진행하고 교육상황을 관리하며, 오브젝트 생성기(40)로부터 입력되는 오브젝트를 설정하고 교육정보 DB(240)에 저장하여 관리할 수 있다. The education server 20 is built based on a REST (Representational State Transfer)ful framework, extracts an object based on image information and motion information input from the trainee terminal 10, and provides educational information matching the object to the education information DB It is extracted from 240 and output to the trainee terminal based on augmented reality, and education information according to the education object is provided to the trainee terminal 10 selected from the manager terminal 30 to conduct education and manage the education situation, and an object generator Objects input from (40) can be set and stored in the education information DB (240) for management.

여기서 교육서버(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 시뮬레이션 운영부(210), 장비관리부(220), 증강현실 코어부(230), 교육정보 DB(240) 및 네트워크부(250)를 포함할 수 있다. Here, the education server 20 may include a simulation operation unit 210 , an equipment management unit 220 , an augmented reality core unit 230 , an education information DB 240 , and a network unit 250 as shown in FIG. 4 . there is.

시뮬레이션 운영부(210)는 교육을 위한 운영통제, 기능 전달 및 교육장비의 실제 운영상황을 시뮬레이션하여 접속된 교육생 단말기(10)로 제공하고, 다중 접속된 교육생 단말기(10)에서의 교육 절차 간 동기화를 제어할 수 있다. The simulation operation unit 210 simulates the operation control, function transfer, and actual operation situation of the educational equipment for education and provides it to the connected trainee terminal 10, and synchronizes the training procedures in the multi-connected trainee terminal 10. can be controlled

장비관리부(220)는 교육장비의 교육에 필요한 장비정보 및 교육장비의 운영서버(미도시)로부터 수집되는 실시간 운영정보를 관리할 수 있어, 관리자 단말기(30) 및 교육생 단말기(10)에서 요청하는 정보를 탐색하여 제공할 수 있고, 사이버 보안 대처를 위한 절차를 포함할 수 있다. The equipment management unit 220 can manage the equipment information required for training of educational equipment and real-time operation information collected from the operation server (not shown) of the educational equipment, so that the administrator terminal 30 and the trainee terminal 10 request Information may be searched for and provided, and procedures for countering cyber security may be included.

증강현실 코어부(230)는 교육생 단말기(10)로부터 입력된 영상정보로부터 객체를 식별하여 증강현실 기반으로 객체와 매칭되는 제품정보 및 교육정보를 제공할 수 있다. The augmented reality core unit 230 may identify an object from image information input from the trainee terminal 10 and provide product information and education information that match the object based on augmented reality.

여기서, 증강현실 코어부(230)는, 교육생 단말기(10)로부터 입력되는 영상정보로부터 딥러닝 기반으로 DCRI(Detection, Classification, Recognition, Identification)를 기준으로 대상 물체를 인식할 수 있다. Here, the augmented reality core unit 230 may recognize a target object based on DCRI (Detection, Classification, Recognition, Identification) based on deep learning from image information input from the trainee terminal 10 .

이때 증강현실 코어부(230)는 교육생 단말기(10)로부터 입력된 영상정보와 움직임 정보를 기반으로 물체를 인식하기 위해 행렬분해와 카메라 자세를 따로 계산하여 최적화 작업을 진행하고, 갑작스런 움직임에 대처할 수 없는 카메라를 보완하기 위해 시각 관성 측정법(VIO ; Visual Inertial Odometry)을 사용할 수 있다. At this time, the augmented reality core unit 230 performs optimization work by separately calculating matrix decomposition and camera posture to recognize an object based on image information and motion information input from the trainee terminal 10, and can cope with sudden movements. To compensate for missing cameras, Visual Inertial Odometry (VIO) can be used.

또한 증강현실 코어부(230)는 영상정보로부터 마커를 이용하여 이동 경로를 추적할 수도 있고, 마커없이 에지(Edge), 칼라(Colour) 및 텍스쳐(Texture) 트래킹을 융합하여 특징점을 추출하고, 추출한 특징점을 기준으로 프레임간의 대응점을 연결하여 대상의 특정패턴을 사용함으로써 이동 경로를 추적할 수 있다. In addition, the augmented reality core unit 230 may track the movement path using a marker from the image information, and extract the feature point by fusion of edge, color and texture tracking without a marker, The movement path can be traced by using a specific pattern of the target by connecting the corresponding points between frames based on the feature point.

교육정보 DB(240)는 교육장비에 대한 정비절차 시나리오, 구성품 정보, 교육 진행결과 및 사용자 정보를 관리할 수 있다. The education information DB 240 may manage a maintenance procedure scenario for educational equipment, component information, training progress results, and user information.

네크워크부(250)는 교육생 단말기(10), 관리자 단말기(30), 오브젝트 생성기(40) 및 교육장비의 운영서버와의 접속을 관리할 수 있다. The network unit 250 may manage the connection with the trainee terminal 10 , the manager terminal 30 , the object generator 40 , and the operation server of the educational equipment.

또한, 교육서버(20)는 사이버보안 환경에서 교육생 단말기(10)로 출력되는 정보를 관리자 단말기(20)에 제공하여 동일하게 모니터링하도록 할 수 있다. In addition, the education server 20 may provide the information output to the trainee terminal 10 to the manager terminal 20 in a cybersecurity environment to monitor the same.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 교육 시스템에 따르면, 헤드 마운트 디스플레이나 태블릿 PC를 통해 증강현실을 기반으로 제어장비를 촬영하면서 장비에 대한 운영 및 정비 교육을 수행할 수 있어 경험 부족으로 인한 기동 실패를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 유지보수의 효율을 높일 수 있다. As described above, according to the education system according to an embodiment of the present invention, it is possible to perform operation and maintenance training for equipment while shooting control equipment based on augmented reality through a head mounted display or a tablet PC. Not only can the start failure caused by this be reduced, but also the efficiency of maintenance can be increased.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), implementations of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, as an apparatus or program). The apparatus may be implemented in suitable hardware, software and firmware, and the like. A method may be implemented in an apparatus such as, for example, a processor, which generally refers to a computer, a microprocessor, a processing device, including an integrated circuit or programmable logic device, and the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDA”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely an example, and those skilled in the art to which various modifications and equivalent other embodiments are possible. will understand

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

10 : 교육생 단말기 20 : 교육서버
30 : 관리자 단말기 40 : 오브젝트 생성기
210 : 시뮬레이션 운영부 220 : 장비 관리부
230 : 증강현실 코어부 240 : 교육정보 DB
250 : 네트워크부 410 : 오브젝트 관리부
420 : 효과 관리부 430 : 스텝 관리부
440 : 교육 관리부 450 : 네트워크 접속부
10: trainee terminal 20: education server
30: administrator terminal 40: object generator
210: simulation operation unit 220: equipment management unit
230: augmented reality core unit 240: education information DB
250: network unit 410: object management unit
420: effect management unit 430: step management unit
440: education management unit 450: network connection unit

Claims (6)

교육장비를 촬영하여 상기 교육장비의 운영 및 정비 교육을 위한 교육정보를 객체 중심으로 3차원으로 디스플레이하고, 화면의 움직이는 방향에 따라 해당 위치의 상기 교육정보를 디스플레이하는 교육생 단말기;
교육을 위한 오브젝트를 설정하고 교육상황을 관리하는 관리자 단말기;
상기 교육장비에 대한 운영 및 정비 교육을 위한 오브젝트를 설정하는 오브젝트 생성기; 및
상기 교육생 단말기로부터 입력되는 영상정보와 움직임정보를 기반으로 객체를 추출하여 상기 객체와 매칭되는 교육정보를 교육정보 DB로부터 추출하여 증강현실 기반으로 상기 교육생 단말기에 출력하고, 상기 관리자 단말기로부터 선택된 상기 교육생 단말기로 교육 오브젝트에 따른 상기 교육정보를 제공하여 교육을 진행하고 교육상황을 관리하며, 상기 오브젝트 생성기로부터 입력되는 상기 오브젝트를 설정하고 상기 교육정보 DB에 저장하여 관리하는 교육서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반의 교육 시스템.
a trainee terminal for photographing educational equipment to display education information for operation and maintenance education of the educational equipment in three dimensions based on an object, and displaying the education information at a corresponding location according to a moving direction of the screen;
an administrator terminal for setting an object for education and managing the educational situation;
an object generator for setting an object for operation and maintenance training for the educational equipment; and
Extracting an object based on image information and motion information input from the trainee terminal, extracting education information matching the object from the education information DB, and outputting it to the trainee terminal based on augmented reality, and the trainee selected from the manager terminal An education server that provides the education information according to the education object to the terminal to conduct education and manage the educational situation, sets the object input from the object generator, and stores it in the education information DB for management; Augmented reality based education system.
제 1항에 있어서, 상기 관리자 단말기는, 교육생을 관리하고, 정비교육을 진행하고 평가하며, 네트워크 상태를 관리하고, 교육진행 상황을 모니터링하는 운용 통제 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반의 교육 시스템.
The augmented reality-based system of claim 1, wherein the manager terminal comprises an operation control program for managing trainees, conducting and evaluating maintenance training, managing network status, and monitoring training progress. education system.
제 1항에 있어서, 상기 오브젝트 생성기는,
상기 교육장비에 대한 운영 및 정비 교육에 사용되는 구성품 정보를 관리하는 오브젝트 관리부;
상기 구성품의 조작 시 반응 방식을 표현하는 효과 관리부;
교육절차 시나리오를 관리하는 스텝 관리부;
교육진행 결과 정보를 관리하는 교육 관리부; 및
상기 교육서버와의 접속을 관리하고 데이터를 전송하는 네트워크 접속부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반의 교육 시스템.
According to claim 1, wherein the object generator,
an object management unit for managing component information used in operation and maintenance training for the educational equipment;
an effect management unit for expressing a reaction method when the components are manipulated;
a staff management unit that manages the educational procedure scenario;
Education management department that manages education progress result information; and
Augmented reality-based education system comprising a; a network connection unit for managing a connection with the education server and transmitting data.
제 1항에 있어서, 상기 교육서버는, 사이버보안 환경에서 상기 교육생 단말기로 출력되는 정보를 상기 관리자 단말기에 제공하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반의 교육 시스템.
The augmented reality-based education system according to claim 1, wherein the education server provides information output to the trainee terminal to the manager terminal in a cybersecurity environment.
제 1항에 있어서, 상기 교육서버는,
교육을 위한 운영통제, 기능 전달 및 교육장비의 실제 운영상황을 시뮬레이션하여 접속된 상기 교육생 단말기로 제공하는 시뮬레이션 운영부;
상기 교육장비의 교육에 필요한 장비정보 및 상기 교육장비의 운영서버로부터 수집되는 운영정보를 관리하는 장비관리부;
상기 교육생 단말기로부터 입력된 상기 영상정보로부터 객체를 식별하여 증강현실 기반으로 객체와 매칭되는 제품정보 및 상기 교육정보를 제공하는 증강현실 코어부;
상기 교육장비에 대한 정비절차 시나리오, 구성품 정보, 교육 진행결과 및 사용자 정보를 관리하는 교육정보 DB; 및
상기 교육생 단말기, 상기 관리자 단말기, 상기 오브젝트 생성기 및 상기 운영서버와의 접속을 관리하는 네트워크부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반의 교육 시스템.
According to claim 1, wherein the education server,
a simulation operation unit for simulating operation control, function transfer, and actual operation of educational equipment for education and providing it to the connected trainee terminal;
an equipment management unit for managing equipment information necessary for education of the educational equipment and operation information collected from an operation server of the educational equipment;
an augmented reality core unit that identifies an object from the image information input from the trainee terminal and provides product information and the education information that match the object based on augmented reality;
an education information DB for managing maintenance procedure scenarios, component information, training progress results, and user information for the educational equipment; and
Augmented reality-based education system comprising a; a network unit for managing a connection with the trainee terminal, the manager terminal, the object generator, and the operation server.
제 5항에 있어서, 상기 증강현실 코어부는, 상기 영상정보로부터 에지(Edge), 칼라(Colour) 및 텍스쳐(Texture) 트래킹을 융합하여 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 기준으로 프레임간의 대응점을 연결하여 이동 경로를 추적하는 것을 특징으로 하는 증강현실 기반의 교육 시스템. The method of claim 5, wherein the augmented reality core unit extracts feature points by fusing edge, color, and texture tracking from the image information, and connects corresponding points between frames based on the feature points. Augmented reality-based education system, characterized in that tracking the movement path.
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