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KR101686585B1 - A hand motion tracking system for a operating of rotary knob in virtual reality flighting simulator - Google Patents

A hand motion tracking system for a operating of rotary knob in virtual reality flighting simulator Download PDF

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KR101686585B1
KR101686585B1 KR1020160070561A KR20160070561A KR101686585B1 KR 101686585 B1 KR101686585 B1 KR 101686585B1 KR 1020160070561 A KR1020160070561 A KR 1020160070561A KR 20160070561 A KR20160070561 A KR 20160070561A KR 101686585 B1 KR101686585 B1 KR 101686585B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hand
tracker
user
finger
tap handle
Prior art date
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Active
Application number
KR1020160070561A
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Korean (ko)
Inventor
박익서
김봉구
심승보
서범석
김강경
Original Assignee
연합정밀주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

The present invention relates to a hand motion tracking system for driving a rotary knob in a flight virtual simulator environment, which includes a hand motion tracker (100). The hand motion tracker (100) includes: a finger tip position tracker (110) for measuring a three-dimensional position of a contact point of a thumb and an index finger; a hand orientation tracker (120) for measuring posture recognition of a hand (position information of the hand); and a finger joint angle tracker (130) for measuring a motion angle of the thumb and a joint of the index finger.

Description

비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템{A HAND MOTION TRACKING SYSTEM FOR A OPERATING OF ROTARY KNOB IN VIRTUAL REALITY FLIGHTING SIMULATOR}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a hand motion tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment,

본 발명은 손 움직임 추적 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hand motion tracking system, and more particularly, to a hand motion tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment.

컴퓨팅 환경이 향상되고, 다양한 단말 장치들의 전기적 연결이 가능해지면서 사용자 친화적인 입출력 장치들에 대한 연구들이 증가하고 있다. 예를 들면, 통상적인 컴퓨터 모니터, TV 스크린과 달리, 최근에는 사용자의 손목, 안경 등에 착용되어 데이터를 표시하는 갤럭시 기어, 애플 워치, 구글 글래스 등과 같은 입출력 장치들이 개발되었다. 또한, 종래의 대표적인 입력 장치인 키보드, 마우스와 다르게 표시 화면을 손가락으로 터치하여 직감적인 입력을 제공하는 터치스크린도 널리 보급되고 있다. 이러한 추세에서, 닌텐도 위(Wii), 마이크로소프트의 Xbox 키넥트(Kinect) 등과 같이 사용자의 신체 움직임에 기초하여 입력을 제공받는 입력 장치들이 개발 및 보급되고 있다. 이러한 입력 장치들은 사용자의 움직임을 감지하는 모션 트래커(motion tracker)를 포함할 수 있다.
As the computing environment is improved and various terminal devices can be electrically connected, studies on user friendly input / output devices are increasing. Unlike conventional computer monitors and TV screens, for example, input / output devices such as Galaxy Gear, Apple Watch, Google Glass and the like, which are recently worn on a wearer's wrist, glasses or the like and display data, have been developed. In addition, unlike conventional keyboards and mice, which are typical input devices, touch screens that provide intuitive input by touching the display screen with fingers are becoming popular. In this trend, input devices that receive inputs based on user's body movements, such as Nintendo Wii, Microsoft's Xbox Kinect, and the like, are being developed and deployed. These input devices may include a motion tracker for sensing the motion of the user.

종래의 모션 트래커의 경우, 사용자의 전신을 감지 대상으로 하여 인체의 골반, 무릎 등 큰 관절의 움직임을 감지하거나, 팔 전체의 동작을 감지함으로써 입력 신호를 제공받을 수 있다. 그러나 종래의 모션 트래커는 사용자의 손에 포함된 각각의 손가락들의 움직임을 감지하거나, 손가락들이 굽혀져서 사라지거나, 두 손가락이 겹쳐졌다가 떨어지는 등의 손에 의해 표현되는 정밀한 움직임들은 감지할 수 없는 한계가 있었다. 한편, 가상환경기반 비행 시뮬레이터에서 사용자는 버튼, 스위치, 터치스크린, 회전형 꼭지 손잡이를 운용하여 비행기를 운용하게 된다. 이러한 3차원 가상공간에서 가상의 화면에 구성된 비행 시뮬레이터의 버튼, 스위치, 레버 등을 운용하기 위해서는 사용자의 손가락이 버튼에 접촉되는 3차원 위치인식을 통하여 시뮬레이터가 운용되지만, 종래의 모션 트래커에서는 회전형 꼭지 손잡이를 운용하는 경우에 발생되는 3차원 위치인식과 동시에 손의 회전 및 손가락 마디의 움직임을 통합하여 측정하기 어려운 문제가 있어, 비행 시뮬레이터에서의 회전형 꼭지 손잡이의 운용에 제한이 따르는 문제가 있었다.In the case of the conventional motion tracker, the input signal can be provided by sensing the movement of a large joint such as the pelvis or the knee of a human body, or sensing the motion of the entire arm, using the whole body of the user as a sensing target. However, in the conventional motion tracker, the motion of each of the fingers included in the user's hand is detected, the fingers are bent and disappear, and the precise movements represented by the hands such as the overlapping and falling of two fingers can not be detected . On the other hand, in a virtual environment-based flight simulator, the user operates the airplane by operating buttons, switches, touch screens, and rotary tap handle. In order to operate buttons, switches, levers, etc. of a flight simulator configured in a virtual screen in such a three-dimensional virtual space, a simulator is operated through three-dimensional position recognition in which a user's finger touches a button. In the conventional motion tracker, There is a problem that it is difficult to integrate the movement of the hand and the movement of the finger joint simultaneously with the recognition of the three-dimensional position generated when the tap handle is operated, thus limiting the operation of the rotary tap handle in the flight simulator .

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 접촉점을 통해 3차원 위치를 측정하는 핑거 팁 위치 트래커와, 사용자 손의 회전을 측정할 수 있는 핸드 방향 트래커, 및 손가락 마디의 움직임에 따른 움직임 각도를 측정할 수 있는 핑거관절 각도 트래커를 통합하여 핸드 모션 트래커를 구성함으로써, 가상환경 기반의 비행시뮬레이터에서 사용자 손가락의 움직임의 정밀한 추적을 통한 회전형 꼭지 손잡이의 운용이 가능하도록 하는, 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The finger tip position tracker measures the three-dimensional position through the contact point between the thumb and the index finger of the user. The finger tip position tracker measures the rotation of the user's hand. The hand motion tracker is composed of a hand direction tracker that can measure the movement angle of the finger and a finger joint angle tracker that can measure the movement angle of the finger node. The present invention provides a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a virtual flight simulator environment, which enables operation of a rotatable tap handle.

또한, 본 발명은, 3차원 위치인식과 자세 인식 및 손가락 마디의 움직임의 통합 측정을 통해 가상환경 기반의 비행시뮬레이터의 버튼, 스위치, 레버, 및 회전형 꼭지 손잡이 조작 등의 다양한 손 움직임의 정밀 시뮬레이션이 가능하도록 하는, 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a precise simulation of various hand movements such as buttons, switches, levers, and rotary tap handle manipulation of a virtual environment-based flight simulator through integrated measurement of three-dimensional position recognition, Another object of the present invention is to provide a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템은,According to an aspect of the present invention, there is provided a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment,

비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템으로서,A hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment,

비행 가상 시뮬레이터 표시화면에서 제공되는 회전형 꼭지 손잡이를 운용하기 위해 사용자가 표시화면을 통해 제공되는 가상의 회전형 꼭지 손잡이를 잡아 접촉한 상태에서 회전시킴에 따라 발생되는 사용자 손의 3차원 위치인식과, 사용자 손의 회전을 측정하기 위한 자세인식 및 손가락 마디의 움직임을 측정할 수 있는 각도 측정 인식을 통합하여 수행하는 핸드 모션 트래커(Hand Motion Tracker)를 포함하여 구성하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
In order to operate the rotary tap handle provided on the flight simulator simulator display, the user is required to recognize the three-dimensional position recognition of the user's hand caused by the rotation of the virtual rotary tap handle provided in the display screen And a hand motion tracker for performing an attitude recognition for measuring the rotation of the user's hand and an angle measurement recognition for measuring the movement of the finger joint.

바람직하게는, 상기 핸드 모션 트래커는,Advantageously, the hand motion tracker comprises:

상기 회전형 꼭지 손잡이를 운용하기 위해 엄지손가락과 검지손가락 접촉점의 3차원 위치를 측정하기 위한 핑거 팁 위치 트래커(Finger Tip Position Tracker);A finger tip position tracker for measuring a three-dimensional position of a thumb and index finger contact point for operating the rotatable tap handle;

상기 회전형 꼭지 손잡이를 회전시키는 동작을 인식하기 위해 사용자 손의 회전에 따른 손의 자세인식(손의 위치 정보)을 측정하기 위한 핸드 방향 트래커(Hand Orientation Tracker); 및A Hand Orientation Tracker for measuring the hand posture recognition (hand position information) according to the rotation of the user's hand to recognize the operation of rotating the rotatable tap handle; And

상기 회전형 꼭지 손잡이를 만지는 동작 구현을 위해 엄지손가락과 검지손가락 마디의 움직임 각도를 측정하기 위한 핑거관절 각도 트래커(Finger Joint Angle Tracker)를 포함하여 구성할 수 있다.
And a finger joint angle tracker for measuring a movement angle of the thumb and forefinger knobs to implement the operation of touching the rotatable tap handle.

더욱 바람직하게는, 상기 핑거 팁 위치 트래커는,More preferably, the finger tip position tracker comprises:

사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 손끝에 각각 장착되는 반사 볼;A reflective ball mounted on a fingertip of a user's thumb and index finger, respectively;

상기 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 손끝에 장착되는 반사 볼들에 대해 적외선을 조사하여 반사되는 적외선을 감지하고, 서로 다른 각도로 상기 반사 볼을 감지하기 위한 2이상의 적외선(IR) 카메라; 및Two or more infrared (IR) cameras for detecting infrared rays reflected by infrared rays on reflection balls mounted on fingertips of the user's thumb and index finger, and sensing the reflection balls at different angles; And

상기 적외선 카메라로부터 감지된 적외선을 이용하여 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 3차원 위치 정보를 획득하는 핑거 팁 트래커 제어부를 포함하여 구성할 수 있다.
And a finger tip tracker control unit for obtaining three-dimensional position information of the thumb and index finger of the user by using infrared rays detected from the infrared camera.

더욱 더 바람직하게는, 상기 핑거 팁 위치 트래커는,Still more preferably, the finger tip position tracker comprises:

상기 적외선 카메라가 1m(H) × 1m(W) × 0.5m(D)의 가상공간에서 상기 반사 볼들의 3차원 위치를 5㎜ 이내의 오차로 감지할 수 있다.
The infrared camera can detect the three-dimensional position of the reflective balls within an error of 5 mm in a virtual space of 1 m (H) x 1 m (W) x 0.5 m (D).

더욱 바람직하게는, 상기 핸드 방향 트래커는,More preferably, the hand direction tracker comprises:

사용자 손의 요(yaw)축과, 롤(roll)축 및 피치(pitch)축에 따른 손의 회전 변화를 감지하기 위한 3축 가속도센서, 3축 각속도센서, 3축 지자기센서, 및 신호처리 임베디드 프로세서를 포함하는 소형 AHRS(Attitude Heading Reference System)로 구성할 수 있다.
A three-axis acceleration sensor, a three-axis angular velocity sensor, a three-axis geomagnetic sensor, and a signal processing embedded device for detecting changes in hand rotation along the yaw axis, roll axis and pitch axis of the user's hand And a small AHRS (Attitude Heading Reference System) including a processor.

더욱 더 바람직하게는, 상기 핸드 방향 트래커는,Even more preferably, the hand direction tracker comprises:

상기 롤(roll)축은 ±7°, 피치(pitch)축은 ±7°, 요(yaw)축은 ±10°의 정밀도를 갖도록 구성될 수 있다.
The roll axis may be configured to have an accuracy of ± 7 °, the pitch axis to be ± 7 °, and the yaw axis to have an accuracy of ± 10 °.

더욱 바람직하게는, 상기 핑거관절 각도 트래커는,More preferably, the finger joint angle tracker comprises:

상기 엄지손가락과 검지손가락의 손가락 마디의 굽힘 정도를 측정할 수 있도록 PIP(Proximal InterPhalangeal) 관절과 MCP(MetaCarpoPhalangeal) 관절에 각도센서를 구비하고, 상기 각도센서들을 사용하여 5도 이내의 오차 범위에서 손가락 마디의 움직임을 추적할 수 있다.
(PIP) joint and an MCP (MetaCarpoPhalangeal) joint so as to measure the degree of bending of the fingers of the thumb and the index finger, and using the angle sensors, You can track the movement of the node.

바람직하게는,Preferably,

상기 핸드 모션 트래커의 핑거 팁 위치 트래커의 3차원 위치 정보와, 핸드 방향 트래커의 사용자 손의 회전에 따른 손의 위치 정보, 및 핑거관절 각도 트래커의 손가락 마디의 움직임 각도 정보를 제공받아 비행 시뮬레이터 가상 환경에서의 손 자세를 검출하고, 그에 따른 손 움직임의 분석을 수행하여 표시화면에 제공하는 시스템 제어부를 더 포함하여 구성할 수 있다.The three-dimensional position information of the finger tip position tracker of the hand motion tracker, the hand position information of the hand direction tracker according to the rotation of the user's hand, and the motion angle information of the finger node of the finger joint angle tracker, And a system controller for analyzing the hand motion and providing the analyzed hand motion to the display screen.

본 발명에서 제안하고 있는 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에 따르면, 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 접촉점을 통해 3차원 위치를 측정하는 핑거 팁 위치 트래커와, 사용자 손의 회전을 측정할 수 있는 핸드 방향 트래커, 및 손가락 마디의 움직임에 따른 움직임 각도를 측정할 수 있는 핑거관절 각도 트래커를 통합하여 핸드 모션 트래커를 구성함으로써, 가상환경 기반의 비행시뮬레이터에서 사용자 손가락의 움직임의 정밀한 추적을 통한 회전형 꼭지 손잡이의 운용이 가능하도록 할 수 있다.
According to a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight virtual simulator environment proposed in the present invention, a finger tip position tracker for measuring a three-dimensional position through a contact point between a thumb and a forefinger of a user, A hand direction tracker capable of measuring the rotation of the hand, and a finger joint angle tracker capable of measuring a movement angle according to the movement of the finger node, thereby constituting a hand motion tracker. In the virtual environment based flight simulator, It is possible to operate the rotary tap handle through precise tracking of the movement.

또한, 본 발명에 따르면, 3차원 위치인식과 자세 인식 및 손가락 마디의 움직임의 통합 측정을 통해 가상환경 기반의 비행시뮬레이터의 버튼, 스위치, 레버, 및 회전형 꼭지 손잡이 조작 등의 다양한 손 움직임의 정밀 시뮬레이션이 가능하도록 할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to realize a variety of hand motion precision such as buttons, switches, levers, and rotary tap handle operation of a virtual environment based flight simulator through integrated measurement of three-dimensional position recognition, Simulation can be enabled.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템의 기능블록의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핑거 팁 위치 트래커의 기능블록의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핸드 방향 트래커의 기능블록의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핸드 모션 트래커의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 회전형 꼭지 손잡이의 접촉점의 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핑거 팁 위치 트래커의 설치 구성을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핸드 모션 트래커의 작동 구성 및 측정값을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핑거관절 각도 트래커의 작동 구성을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템의 전체 운용 구성을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 가상현실 기반 비행 시뮬레이터 표시화면에서의 회전형 꼭지 손잡이의 운용을 도시한 도면.
1 is a block diagram of a functional block of a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram of a functional block of a finger tip position tracker in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment in accordance with an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram of a functional block of a hand direction tracker in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a configuration of a hand motion tracker in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight virtual simulator environment according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a configuration of a contact point of a rotatable tap handle in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an installation structure of a finger tip position tracker in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an exemplary embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 7 illustrates an operational configuration and measurement values of a hand motion tracker in a hand motion tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an exemplary embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating an operational configuration of a finger joint angle tracker in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an exemplary embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating an overall operation configuration of a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an embodiment of the present invention; FIG.
10 is a view illustrating operation of a rotatable tap handle in a virtual reality-based flight simulator display screen in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight virtual simulator environment according to an embodiment of the present invention;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템의 기능블록의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핑거 팁 위치 트래커의 기능블록의 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핸드 방향 트래커의 기능블록의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핸드 모션 트래커의 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 회전형 꼭지 손잡이의 접촉점의 구성을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템은, 핸드 모션 트래커(100), 및 시스템 제어부(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
1 is a block diagram of a functional block of a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a block diagram of a functional block of a finger tip position tracker in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment, FIG. 4 is a view showing a configuration of a functional block of a hand direction tracker in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle; and FIG. 4 is a block diagram of a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a hand motion tracker according to an embodiment of the present invention. In the hand motion tracking system for driving a rotatable tap handle in the flight simulator virtual environment, according to time is it shows the configuration of the contact point of the rotary type tap handle. 1 to 5, a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight virtual simulator environment according to an embodiment of the present invention includes a hand motion tracker 100, 200).

핸드 모션 트래커(Hand Motion Tracker)(100)는, 비행 가상 시뮬레이터 표시화면에서 제공되는 회전형 꼭지 손잡이(10)를 운용하기 위해 사용자가 표시화면을 통해 제공되는 가상의 회전형 꼭지 손잡이(10)를 잡아 접촉한 상태에서 회전시킴에 따라 발생되는 사용자 손의 3차원 위치인식과, 사용자 손의 회전을 측정하기 위한 자세인식 및 손가락 마디의 움직임을 측정할 수 있는 각도 측정 인식을 통합하여 수행하는 구성이다. 이러한 핸드 모션 트래커(100)는 핑거 팁 위치 트래커(110)와, 핸드 방향 트래커(120), 및 핑거관절 각도 트래커(130)를 통합하여 사용자 손의 적어도 일부에 착용되는 장갑 형태로 구현될 수 있다. 즉, 장갑 형태로 손등과 엄지손가락 및 검지손가락의 손끝과 손가락 마디의 굽힘을 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.
The hand motion tracker 100 includes a virtual rotatable tap handle 10 provided by a user through a display screen to operate the rotatable tap handle 10 provided on the flight simulator display screen The three-dimensional position recognition of the user's hand caused by the rotation in the state of being held in contact, and the angular measurement recognition for measuring the rotation of the user's hand and the movement of the fingertip . This hand motion tracker 100 may be implemented in the form of a glove that is worn on at least a portion of the user's hand incorporating finger tip position tracker 110, hand direction tracker 120, and finger joint angle tracker 130 . That is, it can be configured to measure the bending of the fingertips and the fingertips of the back and thumb and forefinger in the form of gloves.

핸드 모션 트래커(100)의 핑거 팁 위치 트래커(110)는 회전형 꼭지 손잡이(10)를 운용하기 위해 엄지손가락과 검지손가락 접촉점의 3차원 위치를 측정하기 위한 구성이다. 이러한 핑거 팁 위치 트래커(Finger Tip Position Tracker)(110)는 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 손끝에 각각 장착되는 반사 볼(111)과, 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 손끝에 장착되는 반사 볼(111)들에 대해 적외선을 조사하여 반사되는 적외선을 감지하고, 서로 다른 각도로 상기 반사 볼(111)을 감지하기 위한 2이상의 적외선(IR) 카메라(112)와, 적외선 카메라(112)로부터 감지된 적외선을 이용하여 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 3차원 위치 정보를 획득하는 핑거 팁 트래커 제어부(113)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 핑거 팁 위치 트래커(110)는 적외선 카메라(112)가 1m(H) × 1m(W) × 0.5m(D)의 가상공간에서 반사 볼(111)들의 3차원 위치를 5㎜ 이내의 오차로 감지할 수 있도록 구현될 수 있다.
The finger tip position tracker 110 of the hand motion tracker 100 is a configuration for measuring the three-dimensional position of the thumb and forefinger contact points for operating the rotatable tap handle 10. The finger tip position tracker 110 includes a reflective ball 111 mounted on the fingertips of the user's thumb and index finger, a reflective ball 111 mounted on the fingertip of the user's thumb and index finger, Two or more infrared (IR) cameras 112 for detecting infrared rays reflected by the infrared cameras 111 and detecting the reflected balls 111 at different angles, And a finger tip tracker control unit 113 for obtaining three-dimensional position information of the user's thumb and index finger using infrared rays. Here, the finger tip position tracker 110 detects the three-dimensional position of the reflective balls 111 in the virtual space of 1 m (H) x 1 m (W) x 0.5 m (D) As shown in FIG.

핸드 모션 트래커(100)의 핸드 방향 트래커(120)는 회전형 꼭지 손잡이(10)를 회전시키는 동작을 인식하기 위해 사용자 손의 회전에 따른 손의 자세인식(손의 위치 정보)을 측정하기 위한 구성이다. 이러한 핸드 방향 트래커(Hand Orientation Tracker)(120)는 사용자의 손 등에 배치되어, 가상의 회전형 꼭지 손잡이(10)를 잡아 회전시키는 경우의 손의 회전을 측정하게 된다. 여기서, 핸드 방향 트래커(120)는 사용자 손의 요(yaw)축과, 롤(roll)축 및 피치(pitch)축에 따른 손의 회전 변화를 감지하기 위한 3축 가속도센서(121), 3축 각속도센서(122), 3축 지자기센서(123), 및 신호처리 임베디드 프로세서(124)를 포함하는 소형 AHRS(Attitude Heading Reference System)로 구성될 수 있다. 또한, 핸드 방향 트래커(120)는 롤(roll)축은 ±7°, 피치(pitch)축은 ±7°, 요(yaw)축은 ±10°의 정밀도를 갖도록 구성될 수 있다.
The hand direction tracker 120 of the hand motion tracker 100 is configured to measure the hand posture recognition (hand position information) according to the rotation of the user's hand in order to recognize the operation of rotating the rotatable tap handle 10 to be. The Hand Orientation Tracker 120 is disposed on the user's hand and measures the rotation of the hand when the virtual rotatable tap handle 10 is held and rotated. Here, the hand direction tracker 120 includes a three-axis acceleration sensor 121 for detecting a yaw axis of the user's hand, a change in hand rotation along a roll axis and a pitch axis, An attitude heading reference system (AHRS) including an angular velocity sensor 122, a three-axis geomagnetic sensor 123, and a signal processing embedded processor 124. In addition, the hand direction tracker 120 can be configured to have a precision of ± 7 ° for the roll axis, ± 7 ° for the pitch axis, and ± 10 ° for the yaw axis.

핸드 모션 트래커(100)의 핑거관절 각도 트래커(130)는 회전형 꼭지 손잡이(10)를 만지는 동작 구현을 위해 엄지손가락과 검지손가락 마디의 움직임 각도를 측정하기 위한 구성이다. 이러한 핑거관절 각도 트래커(Finger Joint Angle Tracker)(130)는 엄지손가락과 검지손가락의 손가락 마디의 굽힘 정도를 측정할 수 있도록 PIP(Proximal InterPhalangeal) 관절과 MCP(MetaCarpoPhalangeal) 관절에 각도센서(131)를 구비하고, 각도센서(131)들을 사용하여 5도 이내의 오차 범위에서 손가락 마디의 움직임을 추적할 수 있도록 구성된다.
The finger joint angle tracker 130 of the hand motion tracker 100 is a structure for measuring the movement angles of the thumb and forefinger joints to implement the operation of touching the rotatable tap handle 10. [ The Finger Joint Angle Tracker 130 includes an angle sensor 131 at a PIP (Proximal Interphalangeal) joint and an MCP (MetaCarpoPhalangeal) joint so as to measure the degree of bending of the fingertip of the thumb and index finger And is configured to track the movement of the finger joints within an error range of less than 5 degrees using the angle sensors 131. [

시스템 제어부(200)는, 핸드 모션 트래커(100)의 핑거 팁 위치 트래커(110)의 3차원 위치 정보와, 핸드 방향 트래커(120)의 사용자 손의 회전에 따른 손의 위치 정보, 및 핑거관절 각도 트래커(130)의 손가락 마디의 움직임 각도 정보를 제공받아 비행 시뮬레이터 가상 환경에서의 손 자세를 검출하고, 그에 따른 손 움직임의 분석을 수행하여 표시화면에 제공하는 구성이다. 이러한 시스템 제어부(200)는 도 9에 도시된 바와 같이, 모션 디텍터(201)와 모션 분석부(202)와 표시부(203)를 포함하여 구성될 수 있다.
The system control unit 200 receives the three-dimensional position information of the finger tip position tracker 110 of the hand motion tracker 100, the hand position information according to the rotation of the user's hand of the hand direction tracker 120, The hand movement information of the finger joint of the tracker 130 is received and the hand posture in the virtual environment of the flight simulator is detected, and the analysis of the hand motion is performed on the detected hand posture to provide it to the display screen. The system controller 200 may include a motion detector 201, a motion analyzer 202, and a display unit 203, as shown in FIG.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핑거 팁 위치 트래커의 설치 구성을 도시한 도면이다. 도 6의 (a)는 핸드 모션 트래커(100)에 통합 구성된 핑거 팁 위치 트래커(110)의 설치 구성을 나타내고, 도 6의 (b)는 핑거 팁 위치 트래커(110)의 측정결과를 나타내고 있다. 즉, 핑거 팁 위치 트래커(110)는 사용자의 착용된 엄지손가락과 검지손가락의 손끝에 각각 장착되는 반사 볼(111)들에 대해 2이상의 적외선 카메라에서 적외선을 조사하여 반사되는 적외선을 감지하고, 감지된 적외선은 핑거 팁 트래커 제어부(113)에 제공되어 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 3차원 위치 정보가 도 6의 (b)와 같이 측정 결과로 나타나게 된다. 여기서, 핑거 팁 위치 트래커(110)의 적외선 카메라(112)는 높이와 가로와 세로의 가상공간, 즉 1m(H) × 1m(W) × 0.5m(D)의 가상공간에서 반사 볼(111)들의 3차원 위치를 5㎜ 이내의 오차로 감지할 수 있도록 구현되고 있다.
FIG. 6 is a diagram illustrating an installation configuration of a finger tip position tracker in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight virtual simulator environment according to an embodiment of the present invention. 6 (a) shows the installation structure of the finger tip position tracker 110 integrated into the hand motion tracker 100, and FIG. 6 (b) shows the measurement result of the finger tip position tracker 110. FIG. That is, the finger tip position tracker 110 irradiates infrared rays from two or more infrared cameras with respect to the reflective balls 111 mounted on the fingertips of the wearer's thumb and index finger of the user, respectively, The infrared rays are provided to the finger tip tracker control unit 113 so that the three-dimensional position information of the thumb and the index finger of the user is displayed as a measurement result as shown in FIG. 6 (b). Here, the infrared camera 112 of the finger tip position tracker 110 detects the position of the reflection ball 111 in a virtual space of height, horizontal and vertical virtual space, i.e., 1 m (H) x 1 m (W) x 0.5 m (D) Dimensional position of the object can be detected with an error within 5 mm.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핸드 모션 트래커의 작동 구성 및 측정값을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 핸드 모션 트래커(120)는 회전형 꼭지 손잡이(10)를 회전시키는 동작을 인식하기 위해 사용자의 손 등에 배치되며, 사용자 손의 요(yaw)축과, 롤(roll)축 및 피치(pitch)축에 따른 손의 회전 변화를 감지하기 위한 3축 가속도센서(121), 3축 각속도센서(122), 3축 지자기센서(123), 및 신호처리 임베디드 프로세서(124)를 포함하는 소형 AHRS(Attitude Heading Reference System)로 구성되고, 롤(roll)축은 ±7°, 피치(pitch)축은 ±7°, 요(yaw)축은 ±10°의 정밀도를 갖도록 구성된다.
FIG. 7 is a diagram illustrating an operation configuration and measurement values of a hand motion tracker in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an exemplary embodiment of the present invention. 7, the hand motion tracker 120 is disposed on the user's hand or the like to recognize the operation of rotating the rotatable tap handle 10, and the yaw axis of the user's hand and the roll Axis acceleration sensor 121, a 3-axis angular velocity sensor 122, a 3-axis geomagnetic sensor 123, and a signal processing embedded processor 124 for detecting changes in the rotation of the hand along the axis and the pitch axis, , And is configured to have an accuracy of ± 7 ° for the roll axis, ± 7 ° for the pitch axis, and ± 10 ° for the yaw axis.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 핑거관절 각도 트래커의 작동 구성을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 핑거관절 각도 트래커(130)는 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 손가락 마디의 굽힘 정도를 측정할 수 있도록 PIP(Proximal InterPhalangeal) 관절과 MCP(MetaCarpoPhalangeal) 관절에 설치되는 각도센서(131)들을 사용하여 5도 이내의 오차 범위에서 손가락 마디의 움직임 각도를 추적하게 된다. 여기서, 핑거관절 각도 트래커(130)는 사용자 손가락 마디에 설치된 각도센서(131)들의 위치에 토크 구동기가 설치되고, 토크 구동기의 구동 굽힘을 각도센서(131)들에서 움직임 각도로 측정하게 된다.
FIG. 8 is a diagram illustrating an operational configuration of a finger joint angle tracker in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the finger joint angle tracker 130 includes a PIP (Proximal Interphalangeal) joint and an MCP (MetaCarpoPhalangeal) joint angle so as to measure the degree of bending of the finger joint of the user's thumb and index finger. The movement angle of the fingertip is tracked within an error range of 5 degrees or less using the sensors 131. FIG. Here, the finger joint angle tracker 130 is provided with a torque driver at the position of the angle sensors 131 installed on the user's finger joint, and measures the driving bending of the torque driver by the angle sensor 131 at the movement angle.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템의 전체 운용 구성을 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템에서, 가상현실 기반 비행 시뮬레이터 표시화면에서의 회전형 꼭지 손잡이의 운용을 도시한 도면이다. 도 9는 사용자가 핸드 모션 트래커(100)를 착용한 상태에서 표시부(203)의 비행 가상 시뮬레이터 표시화면에서 제공되는 회전형 꼭지 손잡이를 잡아 접촉한 상태에서, 핑거 팁 위치 트래커(110)와 핸드 방향 트래커(120) 및 핑거관절 각도 트래커(130)를 통합한 핸드 모션 트래커(100)에서 손 움직임 정보를 시스템 제어부(200)로 제공하면, 시스템 제어부(200)의 모션 디텍터(201)에서 가상 환경에서의 손 자세를 모션 분석부(202)로 제공하고, 모션 분석부(202)에서는 모션 분석 처리를 통해 손 자세, 방향, 속도, 가속 정보를 표시부(203)로 제공하고, 표시부(203)에서는 시각적 환경에서 시각 렌더링 처리를 통해 사용자 손 움직임의 그래픽 객체를 시각적으로 렌더링 하여 비행 가상 시뮬레이터 표시화면에 제공하게 된다. 도 10의 (a)는 가상현실 기반의 비행 시뮬레이터에서 회전형 꼭지 손잡이(10)를 접촉하는 과정을 나타내고, 도 10의 (b)는 가상현실 기반의 비행 시뮬레이터에서 회전형 꼭지 손잡이(10)를 잡아 접촉한 상태에서 회전시키는 운용 상태를 나타내고 있다.
FIG. 9 is a diagram illustrating an overall operation of a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. Figure 2 illustrates the operation of a rotatable tap handle in a virtual reality based flight simulator display in a hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a virtual simulator environment. 9 shows a state in which the finger tip position tracker 110 and the hand direction detecting unit 110 are in a state in which the user holds the hand-motion tracker 100 and touches the rotating type faucet handle provided on the flight simulator display screen of the display unit 203, Hand motion information provided to the system controller 200 by the hand motion tracker 100 that incorporates the tracker 120 and the finger joint angle tracker 130 can be generated by the motion detector 201 of the system controller 200 in a virtual environment Direction, speed, and acceleration information to the display unit 203 through the motion analysis processing in the motion analysis unit 202, and the display unit 203 provides the hand, The graphical object of the user's hand motion is visually rendered through the visual rendering process in the environment and provided to the flight simulator display screen. 10 (a) shows a process of contacting the rotatable tripod knob 10 in a virtual reality-based flight simulator, and FIG. 10 (b) shows a process of contacting the rotatable tripod knob 10 in a virtual reality- And shows an operating state in which it is rotated while being held in contact.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템은, 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 접촉점을 통해 3차원 위치를 측정하는 핑거 팁 위치 트래커와, 사용자 손의 회전을 측정할 수 있는 핸드 방향 트래커, 및 손가락 마디의 움직임에 따른 움직임 각도를 측정할 수 있는 핑거관절 각도 트래커를 통합하여 핸드 모션 트래커를 구성함으로써, 가상환경 기반의 비행시뮬레이터에서 사용자 손가락의 움직임의 정밀한 추적을 통한 회전형 꼭지 손잡이의 운용이 가능하도록 할 수 있으며, 또한 3차원 위치인식과 자세 인식 및 손가락 마디의 움직임의 통합 측정을 통해 가상환경 기반의 비행시뮬레이터의 버튼, 스위치, 레버, 및 회전형 꼭지 손잡이 조작 등의 다양한 손 움직임의 정밀 시뮬레이션이 가능하도록 할 수 있게 된다.
As described above, the hand movement tracking system for driving the rotatable tap handle in the flight virtual simulator environment according to an embodiment of the present invention includes a finger for measuring the three-dimensional position through the contact point between the thumb and the index finger of the user, By configuring the hand motion tracker by integrating the tip position tracker, the hand direction tracker which can measure the rotation of the user's hand, and the finger joint angle tracker which can measure the movement angle according to the movement of the finger node, It is also possible to operate the rotary tap handle by precisely tracking the movement of the user 's finger in the flight simulator. In addition, it is possible to use the virtual environment - based flight simulator Buttons, switches, levers, and rotary tap handle operations. It becomes possible to perform precise simulation of hand motion.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

100: 핸드 모션 트래커 110: 핑거 팁 위치 트래커
111: 반사 볼 112: 적외선 카메라
113: 핑거 팁 트래커 제어부 120: 핸드 방향 트래커
121: 3축 가속도센서 122: 3축 각속도센서
123: 3축 지자기센서 124: 신호처리 임베디드 프로세서
130: 핑거관절 각도 트래커 131: 각도센서
200: 시스템 제어부 201: 모션 디텍터
202: 모션 분석부 203: 표시부
100: Hand motion tracker 110: Finger tip position tracker
111: reflective ball 112: infrared camera
113: finger tip tracker control unit 120: hand direction tracker
121: 3-axis acceleration sensor 122: 3-axis angular velocity sensor
123: 3-axis geomagnetic sensor 124: signal processing embedded processor
130: finger joint angle tracker 131: angle sensor
200: system controller 201: motion detector
202: motion analysis unit 203: display unit

Claims (8)

비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템으로서,
비행 가상 시뮬레이터 표시화면에서 제공되는 회전형 꼭지 손잡이(10)를 운용하기 위해 사용자가 표시화면을 통해 제공되는 가상의 회전형 꼭지 손잡이(10)를 잡아 접촉한 상태에서 회전시킴에 따라 발생되는 사용자 손의 3차원 위치인식과, 사용자 손의 회전을 측정하기 위한 자세인식 및 손가락 마디의 움직임을 측정할 수 있는 각도 측정 인식을 통합하여 수행하는 핸드 모션 트래커(Hand Motion Tracker)(100)를 포함하여 구성하되,
상기 핸드 모션 트래커(100)는,
상기 회전형 꼭지 손잡이(10)를 운용하기 위해 엄지손가락과 검지손가락 접촉점의 3차원 위치를 측정하기 위한 핑거 팁 위치 트래커(Finger Tip Position Tracker)(110);
상기 회전형 꼭지 손잡이(10)를 회전시키는 동작을 인식하기 위해 사용자 손의 회전에 따른 손의 자세인식(손의 위치 정보)을 측정하기 위한 핸드 방향 트래커(Hand Orientation Tracker)(120); 및
상기 회전형 꼭지 손잡이(10)를 만지는 동작 구현을 위해 엄지손가락과 검지손가락 마디의 움직임 각도를 측정하기 위한 핑거관절 각도 트래커(Finger Joint Angle Tracker)(130)를 포함하여 구성하고,
상기 핸드 방향 트래커(120)는,
사용자 손의 요(yaw)축과, 롤(roll)축 및 피치(pitch)축에 따른 손의 회전 변화를 감지하기 위한 3축 가속도센서(121), 3축 각속도센서(122), 3축 지자기센서(123), 및 신호처리 임베디드 프로세서(124)를 포함하는 소형 AHRS(Attitude Heading Reference System)로 구성하며,
상기 핸드 방향 트래커(120)는,
상기 롤(roll)축은 ±7°, 피치(pitch)축은 ±7°, 요(yaw)축은 ±10°의 정밀도를 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템.
A hand movement tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment,
A user operates the rotating type faucet handle 10 provided on the flight simulator display screen by holding the virtual rotating type faucet handle 10 provided on the display screen, And a hand motion tracker (100) for performing a three-dimensional position recognition of the user's hand, an orientation recognition for measuring the rotation of the user's hand, and an angle measurement recognition for measuring the movement of the finger joint, However,
The hand motion tracker (100)
A finger tip position tracker 110 for measuring a three-dimensional position of a thumb and index finger contact point for operating the rotatable tap handle 10;
A Hand Orientation Tracker 120 for measuring the hand posture recognition (hand position information) according to the rotation of the user's hand to recognize the operation of rotating the rotatable tap handle 10; And
And a Finger Joint Angle Tracker 130 for measuring a movement angle of the thumb and forefinger knuckles to implement the operation of touching the rotatable tap handle 10,
The hand direction tracker (120)
A three-axis acceleration sensor 121, a three-axis angular velocity sensor 122, and a three-axis geomagnetism sensor 122 for sensing a change in hand rotation along the yaw axis, the roll axis, and the pitch axis of the user's hand, A sensor 123, and a small AHRS (Attitude Heading Reference System) including a signal processing embedded processor 124,
The hand direction tracker (120)
Characterized in that the roll axis is configured to have an accuracy of +/- 7 degrees, the pitch axis to +/- 7 degrees, and the yaw axis to have an accuracy of +/- 10 degrees. Hand Motion Tracking System.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 핑거 팁 위치 트래커(110)는,
사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 손끝에 각각 장착되는 반사 볼(111);
상기 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 손끝에 장착되는 반사 볼(111)들에 대해 적외선을 조사하여 반사되는 적외선을 감지하고, 서로 다른 각도로 상기 반사 볼(111)을 감지하기 위한 2이상의 적외선(IR) 카메라(112); 및
상기 적외선 카메라(112)로부터 감지된 적외선을 이용하여 사용자의 엄지손가락과 검지손가락의 3차원 위치 정보를 획득하는 핑거 팁 트래커 제어부(113)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템.
The apparatus of claim 1, wherein the finger tip position tracker (110)
A reflective ball 111 mounted on the fingertips of the thumb and forefinger of the user, respectively;
A plurality of reflection balls 111 mounted on the fingertips of the user's thumb and index finger are irradiated with infrared rays to detect infrared rays reflected from the reflection balls 111 and two or more infrared rays IR) camera 112; And
And a finger tip tracker control unit (113) for acquiring three-dimensional position information of the thumb and index finger of the user using infrared rays detected from the infrared camera (112) Hand motion tracking system for driving a rotatable tap handle.
제3항에 있어서, 상기 핑거 팁 위치 트래커(110)는,
상기 적외선 카메라(112)가 1m(H) × 1m(W) × 0.5m(D)의 가상공간에서 상기 반사 볼(111)들의 3차원 위치를 5mm 이내의 오차로 감지하는 것을 특징으로 하는, 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템.
4. The apparatus of claim 3, wherein the finger tip position tracker (110)
Characterized in that the infrared camera (112) senses the three-dimensional position of the reflective balls (111) within an error of 5 mm in a virtual space of 1 m (H) x 1 m (W) x 0.5 m (D) A Hand Motion Tracking System for Driving a Rotating Tap Handle in a Virtual Simulator Environment.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 핑거관절 각도 트래커(130)는,
상기 엄지손가락과 검지손가락의 손가락 마디의 굽힘 정도를 측정할 수 있도록 PIP(Proximal InterPhalangeal) 관절과 MCP(MetaCarpoPhalangeal) 관절에 각도센서(131)를 구비하고, 상기 각도센서(131)들을 사용하여 5도 이내의 오차 범위에서 손가락 마디의 움직임을 추적하는 것을 특징으로 하는, 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템.
The apparatus of claim 1, wherein the finger joint angle tracker (130)
(Proximal Interphalangeal) joint and an MCP (MetaCarpoPhalangeal) joint so that the degree of bending of the thumb and forefinger of the index finger can be measured. Wherein the movement of the finger joint is tracked within a tolerance range within a predetermined range of the fingertip movement.
제1항, 제3항, 제4항, 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 핸드 모션 트래커(100)의 핑거 팁 위치 트래커(110)의 3차원 위치 정보와, 핸드 방향 트래커(120)의 사용자 손의 회전에 따른 손의 위치 정보, 및 핑거관절 각도 트래커(130)의 손가락 마디의 움직임 각도 정보를 제공받아 비행 시뮬레이터 가상 환경에서의 손 자세를 검출하고, 그에 따른 손 움직임의 분석을 수행하여 표시화면에 제공하는 시스템 제어부(200)를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 비행 가상 시뮬레이터 환경에서 회전형 꼭지 손잡이를 구동하기 위한 손 움직임 추적 시스템.
The method according to any one of claims 1, 3, 4, and 7,
The three-dimensional position information of the finger tip position tracker 110 of the hand motion tracker 100, the hand position information according to the rotation of the user's hand of the hand direction tracker 120, Further comprising a system controller (200) for receiving hand movement angle information of a node and detecting a hand posture in a virtual environment of the flight simulator, analyzing the hand movement according to the detected hand posture, and providing the analysis result to a display screen. A hand motion tracking system for driving a rotatable tap handle in a flight simulator environment.
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