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KR20220094506A - 현실 공간을 스캔하여 가상 공간에 반영하는 가상 현실 시스템 - Google Patents

현실 공간을 스캔하여 가상 공간에 반영하는 가상 현실 시스템 Download PDF

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KR20220094506A
KR20220094506A KR1020200185777A KR20200185777A KR20220094506A KR 20220094506 A KR20220094506 A KR 20220094506A KR 1020200185777 A KR1020200185777 A KR 1020200185777A KR 20200185777 A KR20200185777 A KR 20200185777A KR 20220094506 A KR20220094506 A KR 20220094506A
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Abstract

현실 공간을 스캔하여 가상 공간에 반영하는 가상 현실 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 가상 현실 서비스 제공 방법은, VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하고, 스캔한 주변 공간 정보를 기초로 가상 공간 영상을 구성하며, 구성한 가상 공간 영상을 VR 기기에 표시한다. 이에 의해, VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하여 가상 공간 영상의 구성에 반영함으로써, 가상 현실 체험에서 사용자의 이동 제약 없는 자유로운 이동이 가능한 실감성 높은 가상 체험이 가능해진다.

Description

현실 공간을 스캔하여 가상 공간에 반영하는 가상 현실 시스템{Virtual reality system for applying scanned real space to virtual space}
본 발명은 가상 현실(Virtual Reality) 응용 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가상 공간 영상을 구성하여 사용자에게 제공하는 가상 현실 시스템에 관한 것이다.
가상 현실을 체험할 수 있는 VR 기기로 대표적인 것이 HMD(Head Mounted Display)이다. HMD를 착용하면 외부 시야가 가려지기 때문에, 사용자는 주변 공간을 볼 수가 없다.
따라서, VR 기기 체험은 정해진 좌석에 앉아서 하거나, 일어나 이동하더라도 VR 트레드 밀로 제한된 공간 내에서만 가능하다. VR 기기를 착용한 사용자가 자유롭게 이동할 수 있도록 허용한다면, 주변 공간에 있는 사물에 부딪쳐 다칠 수 있기 때문이다.
이와 같은 사용자의 이동 제한은 가상 현실 체험에서, 특히, 가상 관광/여행/관람이나 가상 전투/운동 등의 게임에서, 실감성을 떨어뜨리는 요인으로 작용하므로, 이를 해소하기 위한 방안이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 가상 현실 체험에서 사용자의 이동 제한을 완화하기 위한 방안으로, VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하여, 가상 공간 영상의 구성에 반영하는 가상 현실 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 가상 현실 서비스 제공 방법은, VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하는 단계; 스캔한 주변 공간 정보를 기초로, 가상 공간 영상을 구성하는 단계; 및 구성한 가상 공간 영상을 VR 기기에 표시하는 단계;를 포함한다.
스캔 단계는, 사용자의 머리 위에 설치된 LiDAR 모듈을 이용하여, 주변 공간을 스캔할 수 있다. VR 기기는, 사용자의 시야를 가리는 타입의 VR 기기일 수 있다.
구성 단계는, 스캔한 주변 공간 정보와 이전의 주변 공간 정보 간 차이가 임계치 이상인 경우에 수행될 수 있다.
구성 단계는, 스캔한 주변 공간에서 사물들을 검출하는 단계; 검출된 사물들의 위치들에 표시할 가상의 사물들을 생성하는 단계; 생성한 가상의 사물들을 가상 공간에서 해당 위치들에 배열하여, 가상 공간 영상을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
생성 단계는, 검출된 사물들의 크기들을 기초로, 생성할 가상의 사물들을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 가상 현실 서비스 제공 방법은, 생성한 가상의 사물들의 크기를 검출된 사물들의 크기들에 맞게 조정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
조정 단계는, 가상의 사물들이 검출된 사물들을 커버할 수 있는 크기들로 조정할 수 있다.
구성 단계는, 스캔한 주변 공간에서 빈 공간들을 검출하는 단계; 검출된 빈 공간들에 표시할 가상의 콘텐츠를 생성하는 단계;를 더 포함하고, 가상 공간 영상 생성 단계는, 생성한 가상의 콘텐츠를 가상 공간에서 해당 위치들에 배열할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 가상 현실 시스템은, VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하는 센서; 스캔한 주변 공간 정보를 기초로, 가상 공간 영상을 구성하는 컴퓨팅 장치; 및 구성한 가상 공간 영상을 표시하는 VR 기기;를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 가상 현실 시스템은, VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하는 센서; 및 스캔한 주변 공간 정보를 기초로, 가상 공간 영상을 구성하여 표시하는 VR 기기;를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는, VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간 정보를 기초로, 가상 공간 영상을 구성하는 단계; 및 구성한 가상 공간 영상을 VR 기기에 전송는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 기록된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하여 가상 공간 영상의 구성에 반영함으로써, 가상 현실 체험에서 사용자의 이동 제약 없는 자유로운 이동이 가능한 실감성 높은 가상 체험이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 시스템의 블럭도,
도 3은 LiDAR 모듈의 설치 방법의 설명에 제공되는 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상현실 서비스 방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 5는 초기 가상 공간 영상 구성 및 가상 공간 영상 재구성 방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 6은 가상 공간 영상을 예시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상현실 시스템의 구성도와 블럭도이다.
본 발명의 실시예에 따른 가상현실 시스템은, 도시된 바와 같이, PC(Personal Computer)(110), LiDAR(Light Detection And Ranging) 모듈(120), HMD(Head Mounted Display)(130), 컨트롤러(140) 및 외부 센서(150)를 포함하여 구성된다.
HMD(130)는 가상 공간 영상이 표시되는 VR 기기로, 후술할 PC(110)가 생성하는 가상 공간 영상을 수신하여 표시한다. HMD(130)는 사용자의 시야를 가리는 다른 타입의 VR 기기로 대체될 수 있다.
컨트롤러(140)는 접촉식으로 사용자의 동작/조작을 인식하기 위한 수단으로, 사용자의 움직임 정보를 감지하여 PC(110)로 무선 전송한다.
외부센서(150)는 비접촉식으로 사용자의 동작/조작을 인식하기 위한 수단, 이를 테면, 영상 카메라 및/또는 뎁스 카메라로 구현된다.
컨트롤러(140)와 외부센서(150)는 선택적으로 구성할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 가상현실 시스템에는 컨트롤러(140)와 외부센서(150) 중 하나만 구비될 수 있고, 양자 모두가 구비될 수도 있다.
LiDAR 모듈(120)은 HMD(130)을 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하고, 스캔한 주변 공간에 대한 정보를 PC(110)로 무선 전송하기 위한 수단이다.
LiDAR 모듈(120)은 360도 회전하면서 주변 공간을 스캔하여야 하는 관계로, 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자의 머리 위에 위치하도록 구현하며, 이를 위해 MlD(130)의 착용 띠를 변경할 수 있다.
사용자가 착용하는 기기들인 LiDAR 모듈(120), HMD(130) 및 컨트롤러(140)는 PC(110)와 무선 통신이 필요한데, 무선 통신 방식으로는 WiFi, 블루투스 등을 활용할 수 있다.
PC(110)는 HMD(130)에 표시할 가상 공간 영상을 구성하여 HMD(130)에 전송하여 주는데, 가상 공간 영상 생성시에는 LiDAR 모듈(120)에 의해 스캔된 사용자의 주변 공간 정보를 참조/반영한다.
구체적으로는, 사용자의 주변 공간에 존재하는 사물에 의해 HMD(130)를 착용한 사용자가 부딪혀 방해 받지 않도록 가상 공간 영상을 생성한다. 이 과정에 대해, 이하에서 도 4를 참조하여 상세히 설명하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가상현실 서비스 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 먼저, LiDAR 모듈(120)이 HMD(130)를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하여 PC(110)로 무선 전송한다(S210).
그러면, PC(110)는 S210단계를 통해 수신한 주변 공간 정보를 기초로, 초기 가상 공간 영상을 구성하여 HMD(130)로 전송한다(S220). 초기 가상 공간 영상을 구성하는 방법에 대해서는, 도 5를 참조하여 상세히 후술한다.
이에, HMD(130)는 S220단계를 통해 수신한 가상 공간 영상을 표시하여, 사용자에게 가상 현실 서비스 제공을 시작한다(S230).
또한, PC(110)는 컨트롤러(140) 또는 외부센서(150)를 통해 파악된 사용자의 동작/조작에 따른 인터랙션을 처리한다(S240).
이후에도 LiDAR 모듈(120)에 의한 사용자의 주변 공간 스캔 및 주변 공간 정보 전송이 계속되는데(S250), 스캔된 주변 공간과 이전에 스캔된 주변 공간 간의 차이가 큰지 판단한다(S260). 스캔된 주변 공간의 차이는 사용자의 이동량이 많아진 경우에 발생한다.
주변 공간 정보의 차이가 커서 주변 공간의 변경이 발생한 것으로 판단되면(S260-Y), PC(110)는 S250단계를 통해 수신한 주변 공간 정보를 기초로, 가상 공간 영상을 재구성하여 HMD(130)로 전송한다(S270). 가상 공간 영상을 구성하는 방법에 대해서는, 도 5를 참조하여 상세히 후술한다.
이후, S230단계부터 반복된다.
이하에서는, S220단계에서 초기 가상 공간 영상을 구성하는 방법 및 S270단계에서 가상 공간 영상을 재구성하는 방법에 대해 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. 양자는 동일한 방법으로 구현이 가능하므로, 이하에서는 양자를 구분하지 않고 하나의 흐름도로 설명한다.
가상 공간 영상 구성을 위해, 먼저, PC(110)는 LiDAR 모듈(120)에 의해 스캔한 주변 공간에서 실제 사물들을 검출한다(S310). 아울러, PC(110)는 LiDAR 모듈(120)에 의해 스캔한 주변 공간에서 빈 공간들을 검출한다(S320).
다음, PC(110)는 S310단계에서 검출된 실제 사물들의 실제 위치들에 표시할 가상의 사물들을 생성한다(S330). S330단계에서는 S310단계에서 검출된 실제 사물들의 크기들을 기초로, 생성할 가상의 사물들을 결정한다.
구체적으로, 검출된 실제 사물들과 비슷한 크기의 가상 사물들을 생성하는 것이다. 따라서, 검출된 실제 사물의 크기가 크면 생성하는 가상 사물의 크기도 크고, 검출된 실제 사물의 크기가 작다면 생성하는 가상 사물의 크기도 작다.
단, 가상의 사물들은 동일한 테마 그룹 내에 속하는 것들로 결정/생성한다. 이를 테면, 바닷가 테마 그룹에 포함되는 가상의 사물들만을 생성하거나, 역사 박물관 테마 그룹에 포함되는 가상의 사물들만을 생성하는 것이다.
다음, PC(110)는 S330단계에서 생성된 가상의 사물들의 크기를 검출된 사물들의 크기들에 맞게 조정한다(S340). 크기 조정은 생성된 가상의 사물이 검출된 사물을 전부 커버할 수 있도록 하기 위한 것이다.
만약, 가상의 사물이 검출된 사물을 전부 커버할 수 없다면 크기를 더 크게 조정하고, 가상의 사물이 검출된 사물 보다 많이 크다면 크기를 작게 조정할 수 있다.
다음, 검출된 빈 공간들에 표시할 가상의 콘텐츠를 생성한다(S350). S350단계에서 생성하는 가상의 콘텐츠는 가상의 사물과 가상의 공간을 포함하는 개념이다.
가상의 공간은 사용자가 이동할 수 있도록 하기 위한 것으로 반드시 필요하다. 하지만, 가상의 사물은 시각적인 효과를 위한 것으로 반드시 필요한 것은 아니다.
이와 달리, S330단계에서 생성하는 가상의 사물들은 사용자가 실제 사물들과 부딪히지 않도록 하기 위한 것으로 반드시 필요하다.
같은 맥락으로, S350단계에서 생성되는 가상의 콘텐츠에 포함되는 가상의 사물에 대해서는 실제 사물의 크기와 비교하여 크기 조정을 수행하는 절차가 필요하지 않다.
이후, PC(110)는 S330단계와 S340단계를 통해 생성된 가상의 사물들과 S350단계를 통해 생성된 가상의 콘텐츠를 가상 공간에서 해당 위치들에 배열하여, 가상 공간 영상을 생성한다(S360).
도 6에는 S360단계를 통해 생성되는 가상 공간 영상을 예시하였다. 현실 공간에 있는 실제 사물들이 가상 공간 영상에서 동일 테마 그룹에 속하는 가상의 사물들로 대체되었음을 확인할 수 있다.
다음, PC(110)는 S360단계에서 생성한 가상 공간 영상을 HMD(130)로 전송한다(S370).
지금까지, 현실 공간을 스캔하여 가상 공간에 반영하는 가상 현실 시스템에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서, 가상 공간 영상 생성은 PC(110)가 수행하는 것을 상정하였는데, 예시적인 것으로 변형이 가능하다. 이를 테면, PC(110)의 기능을 HMD(130)가 수행하도록 하고 PC(110)를 생략하는 것이 가능하다. 단, 이 경우는 HMD(130)가 PC(110) 급의 프로세스 성능을 가질 것이 요구될 것이다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : PC
120 : LiDAR(Light Detection And Ranging) 모듈
130 : HMD(Head Mounted Display)
140 : 컨트롤러
150 : 외부센서

Claims (12)

  1. VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하는 단계;
    스캔한 주변 공간 정보를 기초로, 가상 공간 영상을 구성하는 단계; 및
    구성한 가상 공간 영상을 VR 기기에 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    스캔 단계는,
    사용자의 머리 위에 설치된 LiDAR 모듈을 이용하여, 주변 공간을 스캔하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    VR 기기는,
    사용자의 시야를 가리는 타입의 VR 기기인 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    구성 단계는,
    스캔한 주변 공간 정보와 이전의 주변 공간 정보 간 차이가 임계치 이상인 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    구성 단계는,
    스캔한 주변 공간에서 사물들을 검출하는 단계;
    검출된 사물들의 위치들에 표시할 가상의 사물들을 생성하는 단계; 및
    생성한 가상의 사물들을 가상 공간에서 해당 위치들에 배열하여, 가상 공간 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    생성 단계는,
    검출된 사물들의 크기들을 기초로, 생성할 가상의 사물들을 결정하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    생성한 가상의 사물들의 크기를 검출된 사물들의 크기들에 맞게 조정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    조정 단계는,
    가상의 사물들이 검출된 사물들을 커버할 수 있는 크기들로 조정하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    구성 단계는,
    스캔한 주변 공간에서 빈 공간들을 검출하는 단계;
    검출된 빈 공간들에 표시할 가상의 콘텐츠를 생성하는 단계;를 더 포함하고,
    가상 공간 영상 생성 단계는,
    생성한 가상의 콘텐츠를 가상 공간에서 해당 위치들에 배열하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법.
  10. VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하는 센서;
    스캔한 주변 공간 정보를 기초로, 가상 공간 영상을 구성하는 컴퓨팅 장치; 및
    구성한 가상 공간 영상을 표시하는 VR 기기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 시스템.
  11. VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간을 스캔하는 센서; 및
    스캔한 주변 공간 정보를 기초로, 가상 공간 영상을 구성하여 표시하는 VR 기기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 시스템.
  12. VR 기기를 착용한 사용자의 주변 공간 정보를 기초로, 가상 공간 영상을 구성하는 단계; 및
    구성한 가상 공간 영상을 VR 기기에 전송는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 현실 서비스 제공 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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