WO2013012279A2 - 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강현실 시스템 및 그 구현 방법 - Google Patents

천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강현실 시스템 및 그 구현 방법 Download PDF

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WO2013012279A2
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김선영
오재용
박세길
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한국해양연구원
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    • G08G3/00—Traffic control systems for marine craft
    • G08G3/02—Anti-collision systems

Definitions

  • the present invention relates to augmented reality system for ships using a ceiling-transparent transparent display and a method of implementing the same.
  • Augmented Reality creates a new environment by combining the real world that the user sees with the virtual world with additional information.
  • the augmented reality system that combines the real environment and the virtual environment has been researched and developed mainly in the United States and Japan since the late 1990s.
  • Augmented reality a concept that complements the real world with the virtual world, uses a virtual environment made of computer graphics, but the main role is the real environment.
  • Computer graphics play a role in providing additional information necessary for the real environment.
  • the transparent display device for displaying a real environment and a virtual environment at the same time, due to the development of display technology, a transparent display device using a transparent electronic device has been developed.
  • the transparent display device is implemented by stacking a transparent electrode, a transparent semiconductor, a transparent insulator, and the like on transparent glass or transparent plastic.
  • the light emitting surface includes an organic light emitting diode (OLED), an inorganic light emitting diode (LED) or a liquid crystal display (LCD).
  • the present invention relates to a ship augmented reality system and augmented reality implementation method using a ceiling-moving transparent display for solving the problems of the prior art, through which the user's view of the background and objects outside the vessel in the virtual environment
  • the purpose is to ensure the stability of ship operation and to prevent accidents due to inadvertent operation by allowing users to see the information necessary for navigation at a glance so that various and complicated navigation information can be judged intuitively.
  • the augmented reality system for ships using the ceiling-movable transparent display according to the present invention to achieve the above object is a ceiling-movable transparent display movably installed on the ceiling of the steering room of the ship; Recognition unit for recognizing the position of the ship and the head and the direction of the navigator; A receiver configured to receive external image data information from an external terrain database on an external terrain according to the position of the vessel and the head and line of sight of the navigator; A matching unit for adjusting the external image data received by the receiving unit and the actual external image through the glass window to coincide; And an output unit configured to output the information of the external image data adjusted through the matching unit to the position of the actual external image through the ceiling movable transparent display.
  • the recognition unit includes a GPS system to recognize the moving speed and position of the vessel, characterized in that it comprises a recognition sensor for recognizing the head direction and the eye direction of the navigator.
  • the ceiling movable transparent display is moved along the ceiling according to the head and line of sight of the navigator sensed by the recognition sensor.
  • the ceiling movable transparent display is characterized in that it is moved along the rail portion attached to the ceiling.
  • the external image data is characterized by consisting of 3D data.
  • the receiving unit receives a chart from the sea chart database according to the navigation position of the vessel, and adjusts the chart to match the actual external image in the matching unit, the output unit through the ceiling-transparent transparent display It is characterized by displaying the route of the vessel.
  • the receiving unit receives the inland waterway, seabed topography, weather and sea area characteristic information from an electronic chart display system (ECDIS) including information on the inland waterway, seabed topography, weather and sea area characteristics And adjust the information about the inland water channel, the seabed topography, the weather and the sea area characteristics to match the actual external image at the matching unit, and output the information about the inland waterway, the seabed topography, the weather and the sea area characteristics through the output unit. And output to the ceiling movable transparent display.
  • ECDIS electronic chart display system
  • the receiving unit receives the information of the surrounding vessels operating at sea from the AIS (Automatic Vessel Identification System), and adjusts the information of the surrounding vessels to match the actual external image in the matching unit, the output Output to the ceiling movable transparent display through the unit.
  • AIS Automatic Vessel Identification System
  • the matching unit may adjust the size of the surrounding vessels received from the AIS according to a template for each size of the surrounding vessel in advance to output to the ceiling movable transparent display through the output unit.
  • the receiving unit receives an external moving object from the radar, and adjusts the moving speed and position of the moving object to match the actual external image in the matching unit, and through the output unit the ceiling movable transparent display It characterized in that the output to.
  • the matching unit adjusts to match the actual external image, characterized in that output through the output unit to the ceiling movable transparent display do.
  • the external illuminance of the vessel when the external illuminance of the vessel is lower than the preset value, it is characterized in that by using a template set in advance in the position of the actual external image.
  • the augmented reality system for ships using a ceiling-transparent transparent display is a ceiling-movable transparent display movably installed on the ceiling of the steering wheel of the vessel; Recognition unit for recognizing the position of the ship and the head and the direction of the navigator; A receiver configured to receive external image data information from an external terrain database on an external terrain according to the position of the vessel and the head and line of sight of the navigator; A matching unit for adjusting the external image data received by the receiving unit and the actual external image through the glass window to coincide; And an output unit for outputting the information of the external image data adjusted through the matching unit to the position of the actual external image through the ceiling-movable transparent display, and the receiving unit is configured to inland waterways, seabed topography, weather and sea area characteristics. And a calculation unit configured to receive and calculate information regarding the ship's moving speed and route, the ship's moving speed and route, and the moving object's transfer speed and route, and according to a preset time interval. It is characterized by predicting the elements.
  • the risk factors include the risk of collision with the seabed topography, the risk of collision with the surrounding vessel, the risk of distress due to the weather, the risk of distress according to the sea area characteristics, the risk of collision with the external terrain. Characterized in that.
  • the risk factor when the risk factor is found, it characterized in that it comprises an alarm function that functions as an alarm.
  • the alarm function when the alarm function is activated in the alarm unit, it characterized in that it comprises a control unit for transmitting a control signal to the navigation control device for automatically correcting the course of the vessel.
  • the augmented reality implementation method for a ship using a ceiling-movable transparent display includes a ceiling-movable transparent display movably installed on the ceiling of the steering room of the ship; A recognition step of recognizing the position of the ship and the head and the gaze direction of the navigator; A receiving step of receiving external image data information from an external terrain database relating to the external terrain according to the position of the ship and the head and line of sight of the navigator; A matching step of adjusting a match between the external image data received by the receiver and the actual external image through the glass window; And outputting information of the external image data adjusted through the matching unit to the position of the actual external image through the ceiling movable transparent display.
  • the receiving step receives the chart from the chart database according to the navigation position of the vessel, and adjusts the chart to match the actual external image in the matching step
  • the output step is the ceiling movable transparent display It characterized in that for displaying the route of the vessel through.
  • the receiving step receives the inland waterway, seabed topography, weather and sea area characteristic information from an ECDIS system including information on the inland waterway, seabed topography, weather and sea area characteristics And adjust the information on the inland waterway, the seabed topography, the weather and the sea area characteristics to match the actual external image in the matching step, and output the inland waterway, the seabed topography, the weather and the sea area characteristic information through the outputting step. And output to the ceiling movable transparent display.
  • the receiving step receives the information of the surrounding vessels operating at sea from the AIS (Automatic Vessel Identification System), and adjusts the information of the surrounding vessels to match the actual external image in the matching step, Output to the ceiling movable transparent display through an output step.
  • AIS Automatic Vessel Identification System
  • the receiving step receives an external moving object from the radar, and adjusts the moving speed and position of the moving object to match the actual external image in the matching step, the ceiling moving type through the output step And outputting the transparent display.
  • the information on the inland waterway, seabed topography, weather and sea area characteristics, the movement speed and route of the vessel, the transfer speed and route of the surrounding vessel, and the transfer speed and route of the moving object Including a calculation step to predict the risk factor according to the time of the ship according to a predetermined time interval.
  • the risk factors include the risk of collision with the seabed topography, the risk of collision with the surrounding vessel, the risk of distress due to the weather, the risk of distress according to the sea area characteristics, the risk of collision with the external terrain.
  • the risk factor when the risk factor is found, it characterized in that it comprises an alarm step to function as an alarm.
  • the alarm function when activated in the alarm step, characterized in that it comprises a control step of transmitting a control signal to the navigation control device to automatically correct the course of the vessel.
  • An object of the present invention is to provide a device and method for realizing a more realistic augmented reality compared to the prior art by adding a virtual environment to the background and objects viewed by the user.
  • the ceiling-transparent transparent display moves to a place where the user looks, providing information on the actual external image image, thereby eliminating the need for installing expensive transparent display equipment on all glass windows in the steering room.
  • the ceiling display can be inserted into the ceiling to navigate even when off.
  • FIG. 1 is a block diagram of an augmented reality system for ships using the ceiling movable transparent display according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a ceiling moveable transparent display according to the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of another embodiment of a ship augmented reality system using a ceiling movable transparent display according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an augmented reality system for ships using a ceiling-movable transparent display according to the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for implementing augmented reality for ships using the ceiling movable transparent display according to the present invention.
  • Augmented reality technology is a technology that synthesizes and displays the real image and the virtual image, it is possible to provide more intuitive information by superimposing and outputting the navigation support information on the external image viewed by the navigator.
  • Augmented reality technology-based intelligent navigation support system combines CCTV cameras and transparent display image synthesis technology, three-dimensional matching technology, sensor data fusion technology and intelligent navigation technology to provide navigation information in a form that is easy for the navigator to understand. It is a new concept of navigation system that can improve the efficiency of information transmission.
  • the navigation support system using AR technology needs to register real visual information and virtual information. Since the location of visual information varies depending on the user's location and gaze direction, a camera or various sensors are used. It is necessary to accurately find the location and the direction of the user.
  • the navigation information providing system using AR technology can be utilized for avoiding collisions of ships, maritime traffic flow control, and vessel monitoring by using real-time maritime information providing system, electronic chart, AIS, etc.
  • FIG. 1 is a block diagram of an augmented reality system for ships using the ceiling movable transparent display according to the present invention.
  • the augmented reality system for ships using the ceiling movable transparent display 1 includes a ceiling movable transparent display 100, a recognition unit 200, a receiver 300, and a matching unit 400. , Including an output unit 500,
  • the recognition unit 200 recognizes and recognizes the navigator's line of sight from a recognition sensor configured to recognize the current speed and position of the ship using the GPS system, and to recognize the head and line of sight of the navigator.
  • the recognition sensor may be configured separately from the eye recognition camera and the recognition camera for recognizing the head direction of the navigator for recognizing the gaze direction of the navigator, or may be one sensor for recognizing the navigator gaze and the head direction together.
  • the ceiling-movable transparent display 100 installed on the ceiling is movable along the ceiling in the direction of the head and eyes of the navigator sensed by the recognition sensor, that is, the direction of the eyes of the navigator.
  • the rail unit 900 is installed along the circumference of the glass window of the steering chamber so that the ceiling-transparent transparent display 100 is freely spaced apart from the glass window at a predetermined interval.
  • the ceiling-movable transparent display 100 moves along the rail unit 900 according to the direction in which the navigator's gaze moves in consideration of the navigator's head direction and gaze direction detected by the navigator's head and gaze direction. Therefore, the installation area of the transparent display is reduced compared to the case where all the glass windows of the steering room is a transparent display, the installation cost is reduced.
  • the ceiling-transparent transparent display 100 is in the off state, the ceiling is closely attached to or inserted into the ceiling, and the navigator utilizes external information such as radar, AIS, GPS, ECDIS, and chart data database in a conventional manner. The navigator can take the form of navigating with the naked eye.
  • the receiver 300 receives external image data from an external terrain database DB on the external terrain according to the position of the ship, the head of the navigator, and the direction in which the gaze is directed.
  • the matching unit 400 performs a matching process for accurately matching the position between the received external image data and the actual external image viewed by the navigator, and the output unit 500 performs the matching of the external image data matched by the matching unit 400.
  • Various information that is, information on land, information on a buoy, etc. are output to the position of the actual external image through the ceiling movable transparent display 100.
  • the external image data is preferably composed of 3D data. That is, it is preferable that an external terrain database (DB) construction on the external terrain is built up of 3D data.
  • DB external terrain database
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a ceiling moveable transparent display according to the present invention.
  • various navigation information may be displayed through the ceiling-movable transparent display 100, and various navigation information includes information about a ship's route, inland waterways, seabed topography, weather and sea area characteristics, and surroundings. It may include information of ships, current operating position information, and the like.
  • the collection of information about the ship's route plan among various navigation information is received by the receiver 300 according to the present invention from the chart database DB according to the sailing position of the ship, and the matcher 400 actually receives the chart. Adjust to match the external image.
  • the output unit 500 displays the route of the ship through the ceiling-movable transparent display 100 by adjusting the actual external image and the received chart.
  • the collection of information regarding inland waterways, seabed topography, weather and sea area characteristics is similarly received by the receiver 300 from the electronic chart display system (ECDIS),
  • the matching unit 400 adjusts the received inland waterway, information on the seabed topography, weather, and sea area characteristics to match the position of the actual external image.
  • the output unit 500 displays the inland waterway, the seabed terrain, the weather and the sea region characteristics through the ceiling-movable transparent display 100 through the adjustment between the actual external image and the received inland waterway, the seabed terrain, the weather and the sea area characteristics. do.
  • the receiver 300 receives information about the surrounding vessels operating in the sea from the automatic identification system (AIS),
  • AIS automatic identification system
  • the matching unit 400 adjusts the received information about the surrounding ships to match the position of the actual external image.
  • the output unit 500 displays the information on the surrounding vessels through the ceiling-movable transparent display 100 by adjusting the information about the actual external image and the received surrounding vessels.
  • the matching unit 400 selects and adjusts a predetermined template for each size of the surrounding vessel according to the size of the collected surrounding vessels and displays it on the ceiling movable transparent display 100 through the output unit 500.
  • a template is a pre-modeled classification of vessels by size and type, and it is not possible to create a three-dimensional model for all vessels. In low external light conditions, the ship template and the 3D virtual terrain information are output together, and this image replaces the actual external image.
  • the template is configured according to the size of the surrounding vessel in advance, even if the information gathered by AIS during the night operation is indicated that the surrounding vessel is operating near, it is not recognized by the naked eyes of the navigator. It is difficult to intuit whether the surrounding ship is coming, but the display on the ceiling movable type transparent display 100 as a template is helpful in the collection and determination of the navigation information of the navigator.
  • the navigator presets the standard of low external illumination, such as when the ship's flight time is night or when the weather is poor, and senses the external illumination in real time through the light sensor, If it is low, it means that the actual external image is not properly distinguished by the navigator's naked eye, and to compensate for this, the actual external image is displayed using a preset template.
  • AIS Marine Life Safety Convention
  • AIS is an automatic identification system, which is an advanced device that provides navigation information such as ship position, course, and speed in real time. This is a device to prevent the collision of ships at sea. It is a mandatory installation of ships in accordance with the International Maritime Organization (IMO), and the ship automatic identification device (AIS) is introduced, and even when the surrounding ships cannot be recognized, It is possible to judge the existence and progress.
  • IMO International Maritime Organization
  • AIS ship automatic identification device
  • Collection of information about small vessels other than the surrounding vessels that can be collected through AIS or moving objects drifting on the sea other than the vessels is received by the receiver 300 from the radar, and the matching unit 400 determines the moving speed and position of the moving objects. After adjusting to match with the actual external image, and outputs to the ceiling movable transparent display 100 through the output unit 500.
  • FIG. 3 is a block diagram of another embodiment of a ship augmented reality system using a ceiling movable transparent display according to the present invention.
  • the augmented reality system for ships using the ceiling movable transparent display includes a ceiling movable transparent display 100, a recognition unit 200, a receiver 300, a matching unit 400, and an output unit.
  • the calculation unit 600 may be further included.
  • the recognition unit 200 recognizes the information on the seabed topography, weather and sea area characteristics, GPS The current speed and route information of the ship, the information about the sea chart collected by the receiver 300 according to the navigation position of the vessel from the database (DB), the sea received by the receiver 300 through the AIS collected Compiling the information about the surrounding vessels in operation, the calculation unit 600 calculates the risk of collision due to seabed topography such as surrounding vessels, moving objects, inland waterways, and reefs according to the ship's route plan.
  • the navigator may set the time interval in advance so that the calculation unit 600 calculates the collision risk at a predetermined time interval, and predicts the risk factor at the time interval set according to the progress time of the ship.
  • the risk factor refers to the danger of collision with the seabed topography, the danger of collision with the surrounding ships, the risk of distress due to bad weather, the risk of distress due to the characteristics of the sea such as the vortex and the speed of water, the collision with the external terrain such as land and island. It means danger lights.
  • a risk factor may include an alarm unit 700 that alarms the navigator.
  • the alarm uses an image alarm such as a screen flicker or a sound alarm on the ceiling movable transparent display 100. All of these can be used, and the type of alarm can be selected by the navigator.
  • image alarm such as a screen flicker or a sound alarm on the ceiling movable transparent display 100. All of these can be used, and the type of alarm can be selected by the navigator.
  • the controller 800 may further include a control signal for transmitting a control signal to the navigation controller to automatically modify the route plan of the ship.
  • the augmented reality system for ships using the ceiling-transparent transparent display provides the navigator with comprehensive information necessary for voyage at a glance to increase intuitive judgment, and even the navigator's mistake through the automatic route adjustment function. By preventing it, sea collision can be prevented.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an augmented reality system for ships using a ceiling-movable transparent display according to the present invention.
  • the navigator can see at a glance a variety of information and the actual external image displayed on the ceiling movable transparent display 100 that is movably installed on the ceiling of the helm of the ship.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for implementing augmented reality for ships using the ceiling movable transparent display according to the present invention.
  • the augmented reality implementation method for ships using a ceiling-transparent transparent display is a recognition step (S100) for recognizing the position of the vessel and the head and the direction of the navigator, the position of the vessel and the head of the navigator and Receiving step of receiving information on the external image data from the external terrain database on the external terrain according to the visual direction (S200), Matching step (S300) for adjusting the matching of the external image data and the actual external image received by the receiving unit, And an output step S400 of outputting information of the external image data adjusted through the matching step S300 through a ceiling-transparent transparent display at the position of the actual external image.
  • Receiving step (S200) receives the chart from the sea chart database according to the navigation position of the ship, from the electronic chart display system (ECDIS) to the inland water, seabed including information on inland waterway, seabed topography, weather and sea area characteristics Receives terrain, weather and sea feature information, receives information of surrounding vessels operating at sea from AIS (Automatic Vessel Identification System), and receives external moving objects from radar to display actual external images and display position of these information.
  • the matching process is performed in the matching step (S300) to match, and in the output step (S400) to display a variety of information through the ceiling movable transparent display.
  • the calculation may further include a calculation step (S500) of calculating whether there is a risk factor when the ship sails according to the route plan.
  • the method may further include an alarm step S600 of sending an alarm signal to the navigator.
  • the risk factors may include, but are not limited to, collision risks with seabed topography, collision risks with surrounding ships, distress risks due to weather, distress risks due to sea area characteristics, and collision risks with external terrain.
  • the alarm function When the alarm function is activated in the alarm step (S600), it may further include a control step (S700) for transmitting a control signal to the navigation control device to modify the route plan of the vessel.
  • a control step (S700) for transmitting a control signal to the navigation control device to modify the route plan of the vessel.
  • the present invention can be usefully used in the field of augmented reality devices and systems and ship navigation systems.

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Abstract

본 발명에 따른 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템은 선박의 조타실의 천정에 이동가능하게 천정이동형 투명디스플레이가 설치되고, 상기 선박의 위치 및 항해자의 머리 및 시선 방향을 인식하는 인식부; 상기 선박의 위치 및 상기 항해자의 머리 및 시선 방향에 따라 외부 지형에 관한 외부지형 데이터베이스로부터 외부 영상 데이터를 정보를 수신하는 수신부; 상기 수신부로 수신된 상기 외부 영상 데이터와 상기 유리창을 통한 실제 외부 영상과의 일치를 조정하는 정합부; 및 상기 정합부를 통해 조정된 상기 외부 영상 데이터의 정보를 상기 실제 외부 영상의 위치에 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강현실 시스템 및 그 구현 방법
본 발명은 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템 및 그 구현 방법에 관한 것이다.
증강현실(Augmented Reality)이란 사용자가 눈으로 보는 현실세계와 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 새로운 환경을 생성한다. 현실환경과 가상환경을 융합하는 증강현실 시스템은 1990년대 후반부터 미국·일본을 중심으로 연구·개발이 진행되고 있다. 현실세계를 가상세계로 보완해주는 개념인 증강현실은 컴퓨터 그래픽으로 만들어진 가상환경을 사용하지만 주역은 현실환경이다. 컴퓨터 그래픽은 현실환경에 필요한 정보를 추가제공하는 역할을 한다.
또한, 현실환경과 가상환경을 동시에 디스플레이하기 위한 투명 디스플레이 장치에 있어서도 최근 디스플레이 기술의 발달로 인하여 투명 전자 소자를 이용한 투명 디스플레이 장치가 개발되었다. 투명 디스플레이 장치는 투명한 유리 또는 투명한 플라스틱 상에 투명 전극, 투명 반도체 및 투명 절연체 등을 적층하여 구현한다. 발광면은 유기물 발광 소자(OLED : Organic Light Emitting Diode), 무기물 발광 소자(LED :Light Emitting Diode) 또는 액정(LCD : Liquid Crystal Display) 등으로 이루어진다.
선박 항행 시스템에 있어서 종래 기술은 대한민국 특허출원번호 제10-2007-0037443호의 "파랑정보를 구비하는 ECDIS에 의한 선박 안전운항방법"에 개시된 바와 같이, 레이더를 통해 파랑정보를 정확하게 계측하고, 이러한 정보를 ECDIS를 통해 표시함과 동시에 서로 공유하며, 파랑정보와 ECDIS 정보를 통해 선박운항의 안정성을 향상시킬 수 있는 파랑정보를 구비하는 ECDIS에 의한 선박 안전운항방법을 제공한다.
그러나, 이러한 선박 운항의 안정성을 향상시키기 위해 전자해도표시시스템(ECDIS)만으로는 한계가 있고, 현실환경에 관한 다양한 정보 및 선박을 운행함에 있어 필요한 가상의 정보들을 동시에 디스플레이하여 급박한 순간에서의 선장의 판단력을 도와주어 선박의 안정성을 확보하고, 선박 운항의 효율성과 정확성을 확대시키기 위해서는 증강 현실 시스템의 적용이 필요하다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템 및 증강 현실 구현 방법에 관한 것으로서, 이를 통해 사용자가 바라보는 선박 외부의 배경과 사물에 이들의 정보를 가상 환경으로 덧입혀 항행에 필요한 정보들을 한 눈에 볼 수 있도록 하여 다양하고 복잡한 항해 정보를 직관적으로 판단가능하도록 하여 선박 운항의 안정성을 확보하고, 운항 부주의로 인한 사고를 미연에 방지하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템은 선박의 조타실의 천정에 이동가능하게 설치된 천정 이동형 투명 디스플레이; 상기 선박의 위치 및 항해자의 머리 및 시선방향을 인식하는 인식부; 상기 선박의 위치 및 상기 항해자의 머리 및 시선방향에 따라 외부 지형에 관한 외부지형 데이터베이스로부터 외부 영상 데이터를 정보를 수신하는 수신부; 상기 수신부로 수신된 상기 외부 영상 데이터와 상기 유리창을 통한 실제 외부 영상이 일치되도록 조정하는 정합부; 및 상기 정합부를 통해 조정된 상기 외부 영상 데이터의 정보를 상기 실제 외부 영상의 위치에 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 인식부는 GPS시스템을 포함하여 상기 선박의 이동속도와 위치를 인식하고, 상기 항해자의 머리 방향과 시선방향을 인식하는 인식 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 인식 센서에 의해 감지된 상기 항해자의 머리 및 시선방향에 따라 상기 천정 이동형 투명 디스플레이가 천정을 따라 이동되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 천정 이동형 투명 디스플레이는 천정에 부착된 레일부를 따라 이동되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 외부 영상 데이터는 3D 데이터로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 수신부는 상기 선박의 항해 위치에 따라 해도 데이터베이스로부터 해도를 수신하고, 상기 해도를 상기 정합부에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여, 상기 출력부는 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 상기 선박의 항로를 표시하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 수신부는 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 포함하는 전자해도표시 시스템(ECDIS)으로부터 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성 정보를 수신하고, 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 상기 정합부에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여, 상기 출력부를 통해 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 수신부는 AIS(선박자동식별장치)로부터 해상에 운항되는 주위선박들의 정보를 수신하고, 상기 주위선박들의 정보를 상기 정합부에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여, 상기 출력부를 통해 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 정합부는 미리 설정된 주위선박의 사이즈별 템플릿에 따라 상기 AIS로부터 수신된 주위선박들의 사이즈를 조절하여 상기 출력부를 통해 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 수신부는 레이더로부터 외부의 이동물체를 수신하고, 상기 이동물체의 이동속도 및 위치를 상기 정합부에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하며, 상기 출력부를 통해 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 이동물체는 상기 AIS로부터 수신된 주위선박이 아닌 경우에, 상기 정합부에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하고, 상기 출력부를 통해 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 선박의 외부 조도가 미리 셋팅된 값보다 낮은 경우, 상기 실제 외부 영상의 위치에 미리 설정된 템플릿을 이용하여 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템은 선박의 조타실의 천정에 이동가능하게 설치된 천정 이동형 투명 디스플레이; 상기 선박의 위치 및 항해자의 머리 및 시선방향을 인식하는 인식부; 상기 선박의 위치 및 상기 항해자의 머리 및 시선방향에 따라 외부 지형에 관한 외부지형 데이터베이스로부터 외부 영상 데이터를 정보를 수신하는 수신부; 상기 수신부로 수신된 상기 외부 영상 데이터와 상기 유리창을 통한 실제 외부 영상이 일치되도록 조정하는 정합부; 및 상기 정합부를 통해 조정된 상기 외부 영상 데이터의 정보를 상기 실제 외부 영상의 위치에 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 수신부는 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보, 상기 선박의 이동속도 및 항로, 주위선박의 이송속도 및 항로, 및 이동물체의 이송속도 및 항로를 수신하여 계산하는 계산부를 포함하며, 미리 설정된 시간간격에 따라 상기 선박의 시간에 따른 위험요소를 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 위험요소는 상기 해저지형과의 충돌위험, 상기 주위선박과의 충돌위험, 상기 기상에 따른 조난위험, 상기 해역 특성에 따른 조난위험, 상기 외부 지형과의 충돌위험을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 위험요소가 발견시, 알람기능을 하는 알람부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 알람부에서 알람기능이 작동한 경우, 상기 선박의 항로를 자동 수정하도록 하는 제어 신호를 항법제어장치로 송신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현 방법은 선박의 조타실의 천정에 이동가능하게 설치된 천정 이동형 투명 디스플레이; 상기 선박의 위치 및 항해자의 머리 및 시선방향을 인식하는 인식단계; 상기 선박의 위치 및 상기 항해자의 머리 및 시선방향에 따라 외부 지형에 관한 외부 지형 데이터베이스로부터 외부 영상 데이터를 정보를 수신하는 수신단계; 상기 수신부로 수신된 상기 외부 영상 데이터와 상기 유리창을 통한 실제 외부 영상과의 일치를 조정하는 정합단계; 및 상기 정합부를 통해 조정된 상기 외부 영상 데이터의 정보를 상기 실제 외부 영상의 위치에 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 출력하는 출력단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 수신단계는 상기 선박의 항해 위치에 따라 해도 데이터베이스로부터 해도를 수신하고, 상기 해도를 상기 정합단계에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여, 상기 출력단계는 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 상기 선박의 항로를 표시하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 수신단계는 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 포함하는 전자해도표시 시스템(ECDIS)으로부터 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성 정보를 수신하고, 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 상기 정합단계에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여, 상기 출력단계를 통해 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성 정보를 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 수신단계는 AIS(선박자동식별장치)로부터 해상에 운항되는 주위선박들의 정보를 수신하고, 상기 주위선박들의 정보를 상기 정합단계에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여, 상기 출력단계를 통해 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 수신단계는 레이더로부터 외부의 이동물체를 수신하고, 상기 이동물체의 이동속도 및 위치를 상기 정합단계에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하며, 상기 출력단계를 통해 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보, 상기 선박의 이동속도 및 항로, 상기 주위선박의 이송속도 및 항로, 및 상기 이동물체의 이송속도 및 항로를 계산하는 계산단계를 포함하여 미리 설정된 시간간격에 따라 상기 선박의 시간에 따른 위험요소를 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 위험요소는 상기 해저지형과의 충돌위험, 상기 주위선박과의 충돌위험, 상기 기상에 따른 조난위험, 상기 해역 특성에 따른 조난위험, 상기 외부 지형과의 충돌위험을 포함하고, 상기 위험요소가 발견시, 알람기능을 하는 알람단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 알람단계에서 알람기능이 작동한 경우, 상기 선박의 항로를 자동 수정하도록 하는 제어 신호를 항법제어장치로 송신하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적은, 사용자가 바라보는 배경 및 사물에 가상 환경을 덧입혀 종래 기술에 비하여 좀 더 현실적인 증강 현실을 구현하기 위한 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 다양한 선박 사고의 원인 중 운항 부주의에 의한 사고가 많은 부분을 차지하는데 이는 항해자가 느끼는 피로감 때문으로 파악되고 있고, 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템은 다양하고 복잡한 항해 정보들을 항해자가 한 눈에 보고 파악할 수 있도록 함으로써, 직관적 판단 능력을 향상시켜 해양 사고를 방지하는 효과가 있다.
또한, 천정 이동형 투명 디스플레이를 사용함으로써, 사용자가 바라보는 곳으로 천정 이동형 투명 디스플레이가 이동해가면서 실제 외부 영상 이미지에 관한 정보를 제공하므로 고가의 투명 디스플레이 장비를 조타실의 모든 유리창에 설치하지 않아도 되어 설치비용가 감소하는 효과가 있고, 항해자의 성향에 따라 천정형 디스플레이를 천정에 삽입하여 off된 상태에서도 항해가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템의 다른 실시예의 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현방법에 관한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
증강현실 기술은 실사 영상과 가상영상을 합성하여 표현하는 기술이며, 항해자가 바라보는 외부 영상에 항해 지원 정보를 중첩 출력함으로써 보다 직관적인 정보의 제공이 가능하다.
증강현실 기술 기반 지능형 항해 지원 시스템은 CCTV 카메라 및 투명 디스플레이용 영상 합성 기술, 3차원 정합 기술, 센서 데이터 융합 기술과 지능형 항법 기술을 결합하여 항행 정보를 항해자가 이해하기 쉬운 형태로 제공함으로써 항행안전 및 정보 전달 효율을 향상시킬 수 있는 새로운 개념의 항해시스템이다.
증강현실(AR) 기술을 활용한 항해 지원 시스템은 실제 시각정보와 가상정보를 정합(Registration)해야 하는데, 시각 정보의 위치는 사용자의 위치 및 시선 방향에 따라 달라지므로, 카메라 혹은 다양한 센서 등을 이용하여 사용자의 위치 및 시선 방향을 정확히 찾아 내야 한다.
증강현실(AR) 기술을 활용한 항행정보 제공 시스템은 실시간 해상정보제공 시스템, 전자해도, AIS 등을 이용하여 선박의 충돌회피, 해상교통 흐름 관제, 선박 모니터링 등에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템의 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템(1)은 천정 이동형 투명 디스플레이(100), 인식부(200), 수신부(300), 정합부(400), 출력부(500)를 포함하고,
인식부(200)에서는 GPS 시스템을 이용하여 현재 선박의 이동 속도와 위치를 인식하고, 항해자의 머리 방향 및 시선방향을 인식할 수 있도록 구성된 인식 센서로부터 항해자의 시선 방향을 감지하여 인식한다.
인식센서는 항해자의 시선방향을 인식하기 위해 눈동자 인식 카메라와 항해자의 머리 방향을 인식하기 위한 인식 카메라가 별도로 구성될 수도 있고, 항해자 시선과 머리 방향을 함께 인식하는 하나의 센서일 수도 있다.
인식 센서에 의해 감지된 항해자의 머리 방향 및 눈동자의 움직임, 즉 항해자가 바라보는 시선 방향으로 천정에 설치된 천정 이동형 투명 디스플레이(100)가 천정을 따라 이동가능하다.
천정에는 레일부(900)가 조타실의 유리창 둘레를 따라 설치되어 천정 이동형 투명 디스플레이(100)가 자유롭게 유리창과 일정 간격 이격되어 이동되도록 설치된다.
항해자의 머리 및 시선 방향을 인식하는 인식센서에 의해 감지된 항해자의 머리 방향 및 시선방향을 고려하여 항해자의 시선이 이동하는 방향에 따라 천정 이동형 투명 디스플레이(100)가 레일부(900)를 따라 이동되므로 조타실의 모든 유리창이 투명 디스플레이인 경우에 비해 투명 디스플레이의 설치면적이 감소하여 설치비용이 줄어드는 잇점이 있다. 또한 천정에 천정 이동형 투명 디스플레이(100)가 off 상태일 때는 천정에 밀착되거나 삽입되어 항해자가 종전의 방식대로 레이더, AIS, GPS, 전자해도표시 시스템(ECDIS), 해도 데이터 베이스등의 외부 정보를 활용하여 항해자가 육안으로 항해하는 방식을 취할 수도 있다.
수신부(300)는 선박의 위치, 항해자의 머리 및 시선이 향하는 방향에 따라 외부 지형에 관한 외부지형 데이터베이스(DB)로부터 외부 영상 데이터를 수신한다.
수신된 외부 영상 데이터와 항해자가 바라보는 실제 외부 영상간의 위치를 서로 정확하게 일치시키는 정합과정을 정합부(400)에서 수행하고, 출력부(500)는 정합부(400)에서 일치된 외부 영상 데이터의 다양한 정보, 즉 육지에 관한 정보, 부표에 관한 정보등을 천정 이동형 투명 디스플레이(100)를 통해 실제 외부 영상의 위치에 출력하게 된다.
실제 외부 영상과의 정합과정에 효과적으로 적용시키고, 항해자가 실제 항행 정보를 쉽게 볼 수 있도록 하기 위해 외부 영상 데이터는 3D 데이터로 구성되는 것이 바람직하다. 즉 외부 지형에 관한 외부 지형 데이터베이스(DB) 구축이 3D 데이터로 구축되는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 천정 이동형 투명 디스플레이(100)를 통해 다양한 항행 정보가 표시될 수 있고, 다양한 항행 정보에는 선박의 항로, 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보, 주위선박들의 정보, 현재 운항 위치 정보등을 포함할 수 있다.
다양한 항행 정보 중 선박의 항로 계획에 관한 정보수집은 본 발명에 따른 수신부(300)가 선박의 항해 위치에 따라 해도 데이터베이스(DB)로부터 해도를 수신하고, 정합부(400)에서는 수신된 해도를 실제 외부 영상과 일치되도록 조정한다.
출력부(500)는 실제 외부 영상과 수신된 해도간의 조정을 통해 해도의 정확한 위치를 천정 이동형 투명 디스플레이(100)를 통해 선박의 항로를 표시하게 된다.
또한, 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보의 수집은 마찬가지로 수신부(300)가 전자해도표시 시스템(ECDIS)으로부터 수신하고,
정합부(400)에서는 수신된 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 실제 외부 영상의 위치와 일치되도록 조정한다.
출력부(500)는 실제 외부 영상과 수신된 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성간의 조정을 통해 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성을 천정 이동형 투명 디스플레이(100)를 통해 표시하게 된다.
또한, 해상에 운항되는 주위선박들에 관한 정보의 수집도 수신부(300)가 AIS(선박자동식별장치)로부터 수신하고,
정합부(400)에서는 수신된 주위선박들에 관한 정보를 실제 외부 영상의 위치와 일치되도록 조정한다.
출력부(500)는 실제 외부 영상과 수신된 주위선박들에 관한 정보간의 조정을 통해 주위선박들에 관한 정보를 천정 이동형 투명 디스플레이(100)를 통해 표시하게 된다.
여기서, 수집된 주위선박들의 사이즈에 따라 정합부(400)는 미리 설정된 주위선박의 사이즈별 템플릿을 선택조정하여 출력부(500)를 통해 천정 이동형 투명 디스플레이(100)에 표시하게 된다.
템플릿은 선박을 크기와 종류로 분류하여 미리 모델링해 놓은 것을 말하고, 모든 선박에 대한 3차원 모델을 만들 수 없기 때문이다. 외부 조도가 낮은 상황에서는 이러한 선박 템플릿과 3차원 가상 지형 정보가 함께 출력되며, 이 영상이 실제 외부 영상을 대신할 수 있는 가상현실 기능을 한다.
이렇게 미리 주위선박의 사이즈에 따라 템플릿을 구성해 놓으면, 야간 운항시 실제로 AIS로 통해 수집된 정보에서는 주위선박이 근처에서 운항하는 것으로 표시되더라도 항해자의 육안으로는 식별이 되지 않아 얼마나 가까이에 어느정도 사이즈의 주위선박이 와 있는지 직감하기 어려운데 템플릿으로 천정 이동형 투명 디스플레이(100)에 표시를 해 주면 항해자의 운항 정보 수집과 판단에 있어서 도움이 된다.
선박의 운항시간이 야간이거나 날씨가 흐려 시계가 나쁜 날과 같이 외부 조도가 낮은 기준을 항해자가 미리 셋팅해 놓고, 조도 센서를 통해 외부 조도를 실시간으로 센싱하다가 센싱된 외부조도가 미리 셋팅된 값보다 낮은 경우에는 실제 외부 영상이 항해자의 육안으로 제대로 판별이 되지 않음을 의미하고 이를 보완하기 위해 미리 설정된 템플릿을 이용하여 실제 외부 영상을 디스플레이한다.
참고로 해상인명안전협약(Solars)에 의해 여객선, 100m 이상의 선박, 위험 선박등의 경우에는 선박에 관한 정보를 의무적으로 외부로 송신하게 되어 있고, 이러한 주위선박들의 선박 운항 정보를 AIS를 통해 수집하게 된다. AIS란 선박자동식별장치(Automatic Identification System)로서, 선박의 위치, 침로, 속력 등 항해 정보를 실시간으로 제공하는 첨단 장치이다. 이는 해상에서 선박의 충돌을 방지하기 위한 장치로서, 국제 해사 기구(IMO)에 따라 선박 의무 설치사항이며, 선박 자동 식별 장치(AIS)가 도입으로, 주위의 선박을 인식할 수 없는 경우에도 타선의 존재와 진행 상황 판단이 가능하다.
AIS를 통해 수집가능한 주위선박 이외의 소형 선박이나, 선박 이외의 해상에서 표류하는 이동 물체에 관한 정보 수집은 수신부(300)가 레이더로부터 수신하여, 이동물체의 이동속도 및 위치를 정합부(400)에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정한 후, 출력부(500)를 통해 천정 이동형 투명 디스플레이(100)에 출력한다.
도 3은 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템의 다른 실시예의 블럭도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템은 천정 이동형 투명 디스플레이(100), 인식부(200), 수신부(300), 정합부(400), 출력부(500) 이외에 계산부(600)를 더 포함할 수 있다.
전자해도표시 시스템(ECDIS)으로부터 수신부(300)가 전자해도표시 시스템(ECDIS)으로부터 수신하여 수집한 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보, GPS를 통해 인식부(200)가 인식한 현재 선박의 이동속도 및 항로 정보, 수신부(300)가 선박의 항해 위치에 따른 해도 데이터베이스(DB)로부터 수신하여 수집한 해도에 관한 정보, 수신부(300)가 AIS를 통해 수신하여 수집한 해상에 운항되는 주위선박들에 관한 정보를 종합하여 계산부(600)가 선박의 항로 계획에 따른 주위선박이나 이동물체, 내륙수로, 암초와 같은 해저지형에 의한 충돌 위험성을 계산하게 된다.
항해자는 계산부(600)에서 충돌 위험성에 대한 계산을 일정 시간 간격으로 수행하도록 시간 간격을 미리 설정할 수 있고, 선박의 진행 시간에 따라 셋팅된 시간 간격으로 위험요소를 예측가능하게 한다.
여기서, 위험요소란 해저지형과의 충돌위험, 주위선박과의 충돌위험, 기상악화에 따른 조난위험, 소용돌이, 물살의 속도 등과 같은 해역 특성에 따른 조난위험, 육지, 섬과 같은 외부 지형과의 충돌위험등을 의미한다.
위험요소가 발견되면 항해자에게 이를 경고하는 알람기능을 하는 알람부(700)를 포함할 수 있다.
알람은 천정 이동형 투명 디스플레이(100)에 화면 깜박임과 같은 화상 알람을 사용하거나, 소리 알람을 사용한다. 이들을 모두 사용할 수도 있고, 이러한 알람의 종류를 항해자가 선택할 수도 있다.
또한, 위험요소가 발견되어 알람부(700)에서 알람기능이 작동한 경우, 선박의 항로 계획을 자동 수정하도록 하는 제어 신호를 항법제어장치에 송신하는 제어부(800)를 추가로 포함할 수 있다.
이를 통해 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템은 항해자에게 항해에 필요한 종합적인 정보를 한 눈에 실제 영상과 함께 제공하여 직관적 판단을 높이고, 항해자의 실수까지도 항로 자동 조정 기능을 통해 미연에 방지함으로써, 해상 충돌을 차단할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템의 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 항해자는 선박의 조타실의 천정에 이동가능하게 설치된 천정 이동형 투명 디스플레이(100)에 표시된 다양한 정보와 실제 외부 영상을 한 눈에 볼 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현방법에 관한 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현방법은 선박의 위치 및 항해자의 머리 및 시선이 향하는 방향을 인식하는 인식단계(S100), 선박의 위치 및 상기 항해자의 머리 및 시선방향에 따라 외부 지형에 관한 외부 지형 데이터베이스로부터 외부 영상 데이터를 정보를 수신하는 수신단계(S200), 수신부로 수신된 상기 외부 영상 데이터와 실제 외부 영상과의 일치를 조정하는 정합단계(S300), 및 정합단계(S300)를 통해 조정된 외부 영상 데이터의 정보를 실제 외부 영상의 위치에 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 출력하는 출력단계(S400)를 포함한다.
수신단계(S200)는 선박의 항해 위치에 따라 해도 데이터베이스로부터 해도를 수신하고, 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 포함하는 전자해도표시 시스템(ECDIS)으로부터 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성 정보를 수신하며, AIS(선박자동식별장치)로부터 해상에 운항되는 주위선박들의 정보를 수신하고, 레이더로부터 외부의 이동물체를 수신하여 실제 외부 영상과 이들 정보들의 표시위치가 일치하도록 정합단계(S300)에서 정합과정을 거치고, 출력단계(S400)에서 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 각종 정보들을 디스플레이하게 된다.
이러한 다양한 외부 정보들, 예를 들면 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보, 선박의 이동속도 및 항로, 주위선박의 이송속도 및 항로, 및 이동물체의 이송속도 및 항로를 종합적으로 계산하여 선박이 항로계획대로 항해할 경우 위험요소가 있는지를 계산하는 계산단계(S500)를 더 포함할 수 있다.
항해자가 미리 설정해 놓은 시간 간격에 따라 선박의 항해 시간에 따른 위험요소를 예측하여 위험요소가 발견되면, 항해자에게 알람신호를 보내는 알람단계(S600)를 더 포함할 수 있다.
여기서 위험요소는 해저지형과의 충돌위험, 주위선박과의 충돌위험, 기상에 따른 조난위험, 해역 특성에 따른 조난위험, 외부 지형과의 충돌위험 등이 있을 수 있고 이에 한정되는 것은 아니다.
알람단계(S600)에서 알람기능이 작동한 경우, 선박의 항로 계획을 수정하도록 제어 신호를 항법제어장치에 송신하는 제어단계(S700)을 더 포함할 수도 있다.
이상에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변경, 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 증강 현실 장치 및 시스템 분야 및 선박 운항 시스템 분야에서 유용하게 활용될 수 있다.

Claims (24)

  1. 선박의 조타실의 천정에 이동가능하게 설치된 천정 이동형 투명 디스플레이;
    상기 선박의 위치 및 항해자의 머리 및 시선 방향을 인식하는 인식부;
    상기 선박의 위치 및 상기 항해자의 머리 및 시선 방향에 따라 외부 지형에 관한 외부지형 데이터베이스로부터 외부 영상 데이터를 정보를 수신하는 수신부;
    상기 수신부로 수신된 상기 외부 영상 데이터와 실제 외부 영상이 일치되도록 조정하는 정합부; 및
    상기 정합부를 통해 조정된 상기 외부 영상 데이터의 정보를 상기 실제 외부 영상의 위치에 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인식부는 GPS시스템을 포함하여 상기 선박의 이동속도와 위치를 인식하고, 상기 항해자의 머리 및 시선 방향을 인식하는 인식 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인식 센서에 의해 감지된 상기 항해자의 머리 방향 및 시선방향에 따라 상기 천정 이동형 투명 디스플레이가 천정을 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 천정 이동형 투명 디스플레이는 천정에 부착된 레일부를 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외부 영상 데이터는 3D 데이터로 구성된 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 선박의 항해 위치에 따라 해도 데이터베이스로부터 해도를 수신하고,
    상기 해도를 상기 정합부에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여,
    상기 출력부는 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 상기 선박의 항로를 표시하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수신부는 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 포함하는 전자해도표시 시스템(ECDIS)으로부터 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성 정보를 수신하고,
    상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 상기 정합부에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여,
    상기 출력부를 통해 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수신부는 AIS(선박자동식별장치)로부터 해상에 운항되는 주위선박들의 정보를 수신하고,
    상기 주위선박들의 정보를 상기 정합부에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여,
    상기 출력부를 통해 상기 주위선박들의 정보를 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정합부는 미리 설정된 주위선박의 사이즈별 템플릿에 따라 상기 AIS로부터 수신된 주위선박들의 사이즈를 조절하여 상기 출력부를 통해 상기 주위선박들의 템플릿을 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수신부는 레이더로부터 외부의 이동물체를 수신하고,
    상기 이동물체의 이동속도 및 위치를 상기 정합부에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하며,
    상기 출력부를 통해 상기 이동물체를 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이동물체는 상기 AIS로부터 수신된 주위선박이 아닌 경우에, 상기 정합부에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하고,
    상기 출력부를 통해 상기 이동물체를 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 선박의 외부 조도가 미리 셋팅된 값보다 낮은 경우, 상기 실제 외부 영상의 위치에 미리 설정된 템플릿을 이용하여 표시하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  13. 선박의 조타실의 천정에 이동가능하게 설치된 천정 이동형 투명 디스플레이;
    상기 선박의 위치 및 항해자의 머리 및 시선 방향을 인식하는 인식부;
    상기 선박의 위치 및 상기 항해자의 머리 및 시선 방향에 따라 외부 지형에 관한 외부지형 데이터베이스로부터 외부 영상 데이터를 정보를 수신하는 수신부;
    상기 수신부로 수신된 상기 외부 영상 데이터와 실제 외부 영상이 일치되도록 조정하는 정합부; 및
    상기 정합부를 통해 조정된 상기 외부 영상 데이터의 정보를 상기 실제 외부 영상의 위치에 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 출력하는 출력부를 포함하고,
    상기 수신부는 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보, 상기 선박의 이동속도 및 항로, 주위선박의 이송속도 및 항로, 및 이동물체의 이송속도 및 항로를 수신하여 계산하는 계산부를 포함하며,
    미리 설정된 시간간격에 따라 상기 선박의 시간에 따른 위험요소를 예측하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 위험요소는 상기 해저지형과의 충돌위험, 상기 주위선박과의 충돌위험, 상기 기상에 따른 조난위험, 상기 해역 특성에 따른 조난위험, 상기 외부 지형과의 충돌위험을 포함하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 위험요소가 발견시, 알람기능을 하는 알람부를 포함하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 알람부에서 알람기능이 작동한 경우, 상기 선박의 항로를 자동 수정하도록 하는 제어 신호를 항법제어장치로 송신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명 디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 시스템.
  17. 선박의 조타실의 천정에 이동가능하게 설치된 천정 이동형 투명 디스플레이;
    상기 선박의 위치 및 항해자의 머리 및 시선 방향을 인식하는 인식단계;
    상기 선박의 위치 및 상기 항해자의 머리 및 시선 방향에 따라 외부 지형에 관한 외부지형 데이터베이스로부터 외부 영상 데이터를 정보를 수신하는 수신단계;
    상기 수신부로 수신된 상기 외부 영상 데이터와 실제 외부 영상과의 일치를 조정하는 정합단계; 및
    상기 정합부를 통해 조정된 상기 외부 영상 데이터의 정보를 상기 실제 외부 영상의 위치에 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 출력하는 출력단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 수신단계는 상기 선박의 항해 위치에 따라 해도 데이터베이스로부터 해도를 수신하고,
    상기 해도를 상기 정합단계에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여,
    상기 출력단계는 상기 천정 이동형 투명 디스플레이를 통해 상기 선박의 항로를 표시하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 수신단계는 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 포함하는 전자해도표시 시스템(ECDIS)으로부터 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성 정보를 수신하고,
    상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보를 상기 정합단계에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여,
    상기 출력단계를 통해 상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성 정보를 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 수신단계는 AIS(선박자동식별장치)로부터 해상에 운항되는 주위선박들의 정보를 수신하고,
    상기 주위선박들의 정보를 상기 정합단계에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하여,
    상기 출력단계를 통해 상기 주위선박들의 정보를 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 수신단계는 레이더로부터 외부의 이동물체를 수신하고,
    상기 이동물체의 이동속도 및 위치를 상기 정합단계에서 실제 외부 영상과 일치되도록 조정하며,
    상기 출력단계를 통해 상기 이동물체를 상기 천정 이동형 투명 디스플레이에 출력하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 내륙수로, 해저지형, 기상 및 해역 특성에 관한 정보, 상기 선박의 이동속도 및 항로, 상기 주위선박의 이송속도 및 항로, 및 상기 이동물체의 이송속도 및 항로를 계산하는 계산단계를 포함하여 미리 설정된 시간간격에 따라 상기 선박의 시간에 따른 위험요소를 예측하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 위험요소는 상기 해저지형과의 충돌위험, 상기 주위선박과의 충돌위험, 상기 기상에 따른 조난위험, 상기 해역 특성에 따른 조난위험, 상기 외부 지형과의 충돌위험을 포함하고,
    상기 위험요소가 발견시, 알람기능을 하는 알람단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 알람단계에서 알람기능이 작동한 경우, 상기 선박의 항로를 자동 수정하도록 하는 제어 신호를 항법제어장치로 송신하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천정 이동형 투명디스플레이를 이용한 선박용 증강 현실 구현방법.
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