본 논문에서는 PC 상의 가상환경과 사용자간의 몰입형 상호작용 인터페이스로서 햅틱 마우스 시스템을 제안한다. 제안하는 햅틱 마우스는 진동감각 및 온열감을 제공하여 몰입감을 높인다. 진동 모듈은 편심모터와 솔레노이드 액추에이터로 구성하였으며 온열감 모듈은 작은 필름형태의 온도 센서와 펠티어 효과기반의 열 펌프를 이용하여 구축한다. 본 햅틱 마우스 시스템의 효용성을 보이기 위해 레이싱 게임 어플리케이션을 제작한 후 이를 사용하여 실험을 수행한다. 실험 결과로부터 제안하는 햅틱 마우스가 가상환경에서 몰입감을 증가시키며 가상환경과 사용자간의 효과적인 인터페이스로 사용될 수 있음을 증명한다.
최근 휴대용 디바이스들의 급격한 발전과 사용량으로 사용자들의 높은 관심에 따라 다양한 인터랙션이 요구되고 있다. 테블릿과 스마트폰에서 사용하는 터치 인터페이스의 동작은 많은 요구조건과 선행학습이 필요하다. 본 논문에서는 사용자의 다양성과 편리한 인터랙션을 위하여 휴대용 디바이스에서의 가상 마우스를 구현하는 것에 목적이 있다. 기존에 마우스의 유사한 인터랙션을 반영하여 조도의 영향을 거의 받지않는 적외선 영상을 이용하였고 검지 손가락과 중지 손가락의 손끝 정보를 분석하여 마우스 없이 선행학습과 공간의 제약이 요구되지 않는 인터페이스를 설계하고 구현하였다.
본 연구에서는 몰입형 인간 컴퓨터 상호작용을 위한 햅틱 마우스 시스템을 제작한다. 제작한 햅틱 마우스는 진동감각 뿐 아니라 온열감도 제공하기 때문에 사용자는 더욱 몰입감 있게 가상의 공간을 경험할 수 있다. 진동 감각과 온열감을 제공하기 위하여 편심모터들과 솔레노이드, 그리고 펠티어 엑츄에이터를 이용하였으며 제작한 시스템의 평가를 위하여 레이싱 게임 프로토타입을 구현하여 테스트를 수행한다. 실험결과로부터 본 햅틱 마우스는 가상 공간에서 사용자에게 사실감을 전달함을 알 수 있다.
오늘날 컴퓨터의 사용이 대중화 되면서 키보드나 마우스와 같은 기존의 사용자 인터페이스에 비해 보다 편리하고 자연스러운 인터페이스에 대한 연구가 활발히 진행되면서, 최근 마이크로소프트의 동작 인식 모듈인 키넥트에 대한 관심이 높아지고 있다. 키넥트는 내장된 센서를 통해 신체의 주요 관절의 움직임 및 깊이 정보를 인식할 수 있으며 내장 마이크를 통해 간단한 음성인식도 가능하다. 본 논문에서는 OpenCV 라이브러리를 키넥트에 접목하여, 키넥트의 깊이 데이터, skeleton tracking, labeling 알고리즘으로 손 영역 추출 및 움직임의 정보를 인식하여 가상 마우스와 가상 키보드를 구현하고, 음성인식을 통해 기존 입력 장치의 기능을 구현하는 것을 목표로 한다.
비밀번호 인증 기술에서 키보드로부터 입력되는 데이터가 노출되는 문제점으로 인하여, 이미지 기반 인증 기술이 등장하였다. 이 기술은 주로 가상 키보드를 출력하고, 특정 위치에 클릭된 마우스 정보를 비밀번호로 활용한다. 마우스 데이터의 안전성 향상을 위하여 임의의 마우스 위치를 생성하는 랜덤 마우스 데이터 생성 기술이 등장하였지만, 해당 기술의 안전성 분석에 대한 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 GetCursorPos() 함수를 활용한 공격 기술과 WM_INPUT 메시지를 활용한 공격 기술을 기반으로 랜덤 마우스 데이터 생성 기술이 적용된 사이트에서의 마우스 데이터 취약점을 분석한다.
본 연구는 개인용 PC 에 장착할 수 있는 저가의 가상현실게임 엔진을 설계하고 구현한다. 가상현실 엔진구현에서는 주요한 입출력 장치인 Tracker 와 HMD(Head Mounted Display) 그리고 조이스틱과 마우스의 장착이 필수적이다. 가상현실 엔진을 연동하기 위한 입출력 클래스를 설계하고 입력장치로 마우스와 조이스틱, 출력장치로 HMD 를 장착하였으며 Tracker 의 구현은 상업용 제품인 Polhemus의 Patriot tracker를 이용하였다.
Human-Computer Interaction(HCI)에 대한 관심도가 높이지면서, HCI에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 이와 더불어 사용자의 몸짓이나 음성을 이용하는 Natural User Interface/Natural User eXperience(NUI/NUX)에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. NUI/NUX의 경우, 제스처 인식이나 음성 인식 등의 인식 알고리즘이 필요하다. 하지만 이러한 인식 알고리즘은 전처리, 정규화, 특징 추출과 같은 단계를 거쳐야하기 때문에 구현이 복잡하고, 트레이닝에 많은 시간을 투자해야 한다는 단점이 있다. 최근에는 NUI/NUX 개발 도구로 Microsoft 사의 Kinect가 개발되어 개발자와 일반인들에게 많은 관심을 받고 있고, 이를 이용한 다양한 연구가 진행 중에 있다. 본 저자들의 이전 연구에서도 사용자의 신체적 특징을 이용하여 뛰어난 직관성을 가진 핸드 마우스를 구현하였다. 하지만 마우스의 움직임이 부자연스럽고 정확도가 낮아 사용자가 사용하기 다소 어려웠다는 단점이 있다. 본 연구에서는 Kinect를 통해 사용자의 신체적 특징을 실시간으로 추출하고, 이를 이용해 가상 모니터라는 새로운 개념을 추가한 핸드 마우스 인터페이스를 설계하고 구현하였다. 가상 모니터는 사용자의 손으로 마우스를 제어할 수 있는 가상의 공간을 의미한다. 이를 통해 가상 모니터 상의 손의 좌표를 실제 모니터 상의 좌표로 정확하게 매핑(mapping)이 가능하다. 가상 모니터를 사용함으로써 이전 연구의 장점인 직관성을 유지하고, 단점인 정확도를 높일 수 있다. 추가적으로 뇌파 집중 지표를 이용해 사용자의 불필요한 행동을 인식하여 핸드 마우스 인터페이스의 정확도를 높였다. 제안하는 핸드 마우스의 직관성과 정확성을 평가하기 위하여 10대부터 50대까지 50명에게 실험을 하였다. 직관성 실험 결과로 84%가 1분 이내에 사용방법을 터득하였다. 또한 동일한 피실험자에게 일반적인 마우스 기능(드래그, 클릭, 더블클릭)에 대해 정확성 실험을 한 결과로 드래그 80.9%, 클릭 80%, 더블 클릭 76.7%의 정확성을 보였다. 실험 결과를 통해 제안하는 핸드 마우스 인터페이스의 직관성과 정확성을 확인하였으며, 미래에 손으로 시스템이나 소프트웨어를 제어하는 인터페이스의 좋은 예시가 될 것으로 기대된다.
최근 스마트폰의 꾸준한 발전으로 성능이 높아졌고, 디스플레이의 대형화가 되고 있다. 디스플레이가 대형화로 스마트폰을 보기 편해지긴 하였으나, 한 손 사용이 불편해졌다. 각 제조사는 사용의 편의성를 위해 한 손 조작모드를 제공하고 있으나, 기존의 방법은 화면의 크기를 축소시키거나, 여러 단계의 메뉴를 설정해야 하고, 물리적 지원방법으로 범용성이 떨어지는 문제가 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 화면의 크기를 그대로 유지하고, 기존의 마우스 커서방식을 차용한 소프트웨어 지원방식의 가상 마우스패드를 설계 및 구현하였다.
기존의 텍스트만 제공하던 학습방법에서 발전해 텍스트, 이미지, 사운드 동영상 자료를 제공함으로써 시각적 청각적인 학습효과를 증가시킬 수 있었다. 하지만 많은 경우 2차원 화면상에 문자나 사진 정보만을 제공함으로써 일상적이고 수동적인 학습에 지나지 않았다. 최근에 들어서는 이러한 문제를 극복하려는 한가지 방법으로서 가상현실을 이용한 체험학습을 통하여 보다 능동적이고 효과적인 교육을 시도하려는 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 논문에서는 PC상에서 몰입감을 느낄 수 있는 HMD(Head Mounted Display)와 3차원 마우스를 사용하여 가상현실의 태양계를 탐험하고 이를 바탕으로 학습활동을 함으로써 학습 효과를 높일 수 있는 가상천체 학습 시스템을 구현하였다.
키로깅(Keylogging) 방지를 위한 입력방식은 무작위로 배열된 숫자나 문자를 마우스로 선택하는 가상 키보드가 주로 사용되고 있다. 그런데 무작위로 배열된 숫자나 문자는 순차적인 배열에 비해 가시성이 떨어지므로 사용자의 입력시간이 지연되어 사용하기 불편하다는 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 숫자나 문자를 순차적으로 배열하여 사용자가 쉽게 인식할 수 있는 시각적 추상화 방법을 기반으로 하는 회전형 가상키보드 시스템(Rotary-type Virtual Keyboard System; R-VKS)을 제안한다. 제안하는 R-VKS는 기술적 측면에서 키로깅이나 마우스 커서 위치추적 등의 악성코드로부터 안전한 특성을 갖고, 공간 지각적 측면에서 사용자의 가시성을 높여 입력시간을 단축하는 효과가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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