VR 환경 기반 충돌 사고 방지

VR 환경 기반 충돌 사고 방지 

가상현실 콘텐츠를 체험하는 체험공간 내에서의 사용자의 위험 감지 및 방지 방법 



가상 현실 체험 활동을 하는 경우, 사용자의 HMD 착용으로 인한 시야 차단으로 장애물 및 다른 플레이어와의 충돌, 체험 공간 이탈과 같은 안전 사고 발생 확률이 증가합니다. 이를 해결하기 위한 충돌 방지 시스템으로 다양한 방향에서 플레이어의 충돌 위험 상황을 미리 감지하여 예방하고 체험 공간 영역 밖으로 플레이어가 이동하지 않도록 방지하며, 위험 상황 감지 시 경고 문구와 소리로 플레이어에게 충돌 위험을 알려줍니다.


 다중 접속 VR 환경에서의 충돌 사고 방지

다수의 인원이 VR 콘텐츠를 동일 공간에서 체험 시, 체험 공간 내의 플레이어는 동선 예측이 불가능한 동적 개체로, 전면 센서로는 다양한 방향에서 충돌 위험 측정이 불가합니다. 광학 센서의 한계로 동선이 중첩되어 음영 지역 생성이 불가피하며 이로 인해 추적 손실이 발생합니다. 이를 해결하기 위해 전면 센서가 아닌 여러 위치에 측위 센서를 부착하여 체험 공간과 플레이어의 활동 안전 범위 설정 및 각 플레이어의 위치 좌표를 추출하고 추적 손실이나 체험 공간 이탈, 충돌과 같은 위험 여부를 감지하여 플레이어에게 경고 알림을 전송하여 안전 사고를 방지할 수 있습니다.


체험 공간 범위 설정

여러 위치에 다수의 측위 센서를 설치하고 각 센서 별 기준 위치를 설정합니다. 여러 방향으로 센서를 설치함으로써 다양한 방향에서 충돌 위험 측정이 가능하며, 음영 지역 발생 및 추적 손실의 확률이 줄어듭니다.

측위 센서 설치 및 체험 공간 설정


플레이어의 활동 안전 범위 산출

플레이어가 착용하는 HMD(Head Mounted Display)와 양손에 파지하는 컨트롤러로부터 각각 3차원 좌표를 전송받아 radius와 height 수치를 도출하고, 도출된 수치를 가공하여 플레이어의 활동 안전 범위를 산출합니다.

플레이어의 활동 안전 범위 산출
자세에 따른 활동 안전 범위


각 플레이어 별 위치 정보 수집

여러 개의 측위 센서를 통해 플레이어의 현재 위치 정보를 수집합니다. TWR(Two Way Ranging) 방식을 통해 플레이어와 세 가지 센서의 거리를 측정하고, 삼변측량법을 통해 플레이어의 위치 좌표를 산출합니다. 플레이어와 측위 센서 간 상호 통신으로 모든 플레이어의 위치를 특정하고 이후의 충돌 위험성 산출을 위해 특정된 플레이어의 위치 정보를 가공합니다.

플레이어의 위치 정보 수집
체험 공간 내 플레이어들의 위치


활동 안전 범위와 위치 정보를 활용한 플레이어 상호 또는 벽면과의 충돌 위험성 산출

플레이어 별 현재 위치 좌표에 따라 기존에 설정한 체험 공간 범위의 충돌 가능 벽면(장애물)을 탐색하고, 탐색한 모든 충돌 가능 벽면과 충돌 위험을 탐색합니다. 플레이어와 충돌 가능 벽면의 거리가 플레이어의 활동 안전 범위의 반지름보다 가까우면 충돌 위험군으로 벽면 충돌 위험이 감지됩니다. 플레이어와 플레이어의 충돌 위험은 플레이어 사이의 거리가 각 플레이어의 활동 안전 범위의 반지름의 합보다 가까우면 충돌 위험군으로 상호 충돌 위험이 감지됩니다.

플레이어 상호 또는 벽면 충돌 위험 감지


충돌 위험 수치, 유형에 따라 해당 플레이어에게 위험 감지 알림 신호(시각/청각)

장애물(벽면) 충돌 및 상호 충돌 위험이 감지되면 각 플레이어는 서버로부터 위험 알림 신호를 수신합니다. 위험 알림 신호 수신 시, 경고 문구와 함께 충돌 위험 방향을 보여주며(시각화), 충돌 위험 방향을 시뮬레이션 한 서라운드 경고 알림음(청각화)을 발생시킴으로서 충돌 사고를 방지합니다.

시각/청각을 통한 충돌 위험 인지 유도
충돌 위험 알림 확인


관련 특허 : 가상현실 콘텐츠를 체험하는 체험공간 내에서의 사용자의 위험 감지 및 방지방법

User risk detection and prevention method in the experience space to experience virtual reality contents 



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