최근 우리 문화유산에 대한 이해도를 높이기 위해 모바일 기반의 최신 IT기술을 이용하여 별도의 안내원 및 문화해설사 없이 입체적인 안내서비스를 제공함으로써 문화체험의 질이 높아질 수 있다. 본 논문의 목적은 안드로이드 기반의 GPS 및 증강현실을 이용한 문화유산 소개 콘텐츠 제작에 있다. 본 논문에서는 마커리스 트래킹 기반 증강현실과 GPS를 이용하여 사용자 문화유산 등의 위치정보에 따른 문화콘텐츠 제작방법을 제안한다. 스마트폰의 빠른 증강현실 대상 인식 및 문화유산의 상태에 따른 정확한 인식을 위하여 마커 검출 기술과 마커리스 트래킹 기술을 사용하였으며, 또한 사용자의 위치파악을 위해 안드로이드의 구글 맵을 이용한다. 이 방법은 기존의 방법들이 증강현실 콘텐츠의 일부 대상에 한정되어 있는 한계를 넘어 다양한 대상들과 접목되어 사용되어 질 수 있다.
증강현실이란 실제 환경에 가상으로 생성된 정보를 실시간으로 증강하고 사용자가 그 정보들과 상호작용할 수 있도록 함으로써, 정보의 활용을 극대화하는 차세대 정보처리 기술이다. 본 논문에서는 모바일 환경에서 증강현실 시스템을 구현하기 위한 물체 추적 방안으로 마커를 사용하지 않는 마커리스 추적 알고리즘을 연구하였다. 마커리스 방식의 증강현실은 마커를 따로 부착하지 않아도 되고 위치의 제약이 없어서 사용자가 증강현실 기술을 사용하기 편리하다는 장점이 있다. 본 논문에서는 마커리스 추적을 위해 특징점 추출 기반의 SURF 알고리즘을 사용하였다. SURF 알고리즘은 다른 특징점 추출 기반 알고리즘보다 연산량이 적어 PC 환경보다 비교적 낮은 하드웨어 성능을 가지고 있어 모바일 기기에도 사용할 수 있다. 그러나 SURF 알고리즘은 모바일 기기에 적합한 최적화 작업이 되어있지 않다. 그러므로 본 논문에서는 모바일 기기에 적합한 추적을 위해 SURF 알고리즘을 여러 환경에서 실험하여 성능을 비교하고, 최적화 방안을 연구하였다.
본 연구에서는 AR글래스를 활용한 실시간 캐릭터 트래킹을 개발한다. 실시간 캐릭터 네비게이션은 특정하지 않은 공간을 가상 캐릭터가 이동하면서 안내를 해야 해서 일반적인 마커 기반 AR로는 불가능하다. 이를 대체하기 위해서 디지털 트윈 기술을 기반으로 하는 마커리스 AR 시스템을 개발하였다. 기존 마커리스 AR은 GPS, 비컨 등의 하드웨어를 기반으로 운영되기 때문에 위치에 대한 정확도가 낮고 시스템에서 처리하는 시간이 길어져 실시간 AR 환경에서는 신뢰도가 낮은 문제가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 SLAM 기법을 활용하여 공간을 3D 개체로 구성하고, 디지털 트윈 기반의 마커리스 AR을 구성함으로써 실시간 AR 환경에서 별도의 하드웨어 개입 없이 AR 구현이 가능하게 된다. 이러한 실시간 AR 환경 구성은 여수박람회, 순천시 잡월드, 순천만 정원박람회 등 관광지에서 캐릭터를 이용한 트래킹 시스템을 구현을 가능하게 하였다.
마커리스 추적 기술은 명시적 마커의 부착없이 실시간으로 카메라의 자세를 획득하게 해, 증강 현실 애플리케이션에서의 활용성이 높아지고 있다. 본 논문에서는 마커리스 증강 현실책인 디지로그북에 적합한 새로운 비전기반 페이지 인식 및 추적 방법을 제안한다. 제안된 방법은 페이지의 직교 영상만을 요구하며, 긴 학습 과정이 필요없고 실시간으로 동작한다. 실시간 페이지 인식은 페이지의 비교 우선 순위 평가 함수와 SIFT (Scale Invariant Feature Transform) 설명자를 활용하여 두 단계로 수행된다. 또한, 멀티 코어 프로그래밍을 이용하여 프레임간 특징점 추적과 페이지 인식을 분리해, 25fps ~ 30fps 의 카메라 추적 실시간성을 보장한다. 제안된 알고리즘은 향후 다수의 객체를 추적하는 증강 현실 애플리케이션에 확장될 수 있다.
스마트한 환경에서 증강현실은 사용자와 매체간의 인터랙션을 통해서 다양한 경험의 확장을 제공한다. 위치 정보를 사용하는 방식, 마커를 사용하는 방식, 실시간 인터랙션을 활용한 마커리스 맵핑 방식등 실세계와 가상세계의 실시간으로 중간역할을 자리잡고 있다. 경험 확장의 한 요소이고, 현실세계의 정보를 증강하는 도구로써 활용되어지고 있다. 에듀테인먼트 교육적인 컨텐츠 관점에서 AR카드를 활용하였고, 마커리스방식으로 실시간 이미지 맵을 만들어 도시화 이미지 맵을 제작하였다. 3D환경에서의 입체영상을 활용한 오브젝트 제작과 증강현실을 접목한 인터랙션 교육컨텐츠 방식이다. 수동적인 관점에서 능동적이고 몰입도와 현실감 흥미를 높여주고 텐저블의 방식을 유도한다. AR카드에서 경험요소인 공간(활용), 시각(효과), 촉각(연동)을 활용하고 감각적 몰임감, 감각적 현실감, 인지적 조작성, 사회적 협력성, 인지적 융통성, 인지적 통찰성 등의 다양한 교육적 효과를 성취할수 있다. 스마트한 환경에서의 AR 마크리스 방식을 적용하여 AR카드를 활용한 이미지마크, 3D, AR 관점에서 분석하였다.
스마트폰의 도입으로 인하여 증강현실이 널리 알려짐에 따라 대중들의 관심은 이에 집중되고 있으며 휴대성으로 인하여 모바일 기기에서의 증강현실 연구가 하나의 흐름으로 자리 잡고 있다. 기존의 증강 현실 관련 응용 기술들이 많이 연구되고 있지만 실제 게임에서 사용되고 있는 인공 지능과 결합된 연구는 이루어지고 있지 않다. 본 논문에서는 스마트 폰의 기능중 하나인 3축 가속도 센서를 이용하여 증강 현실 환경에서 3D 에이전트의 상태를 동적으로 변환하는 인공 지능 알고리즘을 제안한다. 인공지능이 적용된 에이전트의 상태를 제어하기 위한 전통적인 방식으로서 사용자가 직접 입력해 주거나 이를 인식하는데 마커를 사용하여 해결하였다. 본 논문에서는 증강 현실 구현을 위해 마커리스 추적 기술을 사용하였고 3축 가속도 센서를 이용하여 동적으로 에이전트의 상태를 변환하도록 하였다.
최근 증강현실(Augmented Reality, AR) 기술의 중요성이 인식되면서 다양한 분야의 서비스에 기술 도입사례가 등장하고 있다. AR에 있어 마커 검출 기술은 가장 기본이 되는 중요한 기술이다. 하지만 마커 기반의 증강현실 시스템은 그 오차가 매우 크고 이로 인해 센서정보와 같은 다양한 보조적 정보를 요구하게 된다. 따라서 본 연구에서는 마커사용의 한계를 극복하기 위한 마커리스 트래킹(Markerless Tracking Technology)기술을 연구 하여 실시간 영상에서 목표로 하는 사물을 추적하여 증강현실 서비스로 도입하기 위한 시스템은 설계하였다. 본 시스템은 기존에 도입된 명함 분석, 자동차 번호판 인식 등 제한된 서비스의 한계를 극복하고 보다 다양한 연구 분야에 활용될 것이다.
스마트폰의 도입으로 인하여 증강현실이 널리 알려짐에 따라 대중들의 관심은 이에 집중되고 있으며 휴대성으로 인하여 모바일기기에서의 증강현실 연구가 하나의 흐름으로 자리 잡고 있다. 기존의 증강현실과 인공지능이 결합된 연구들은 주로 로봇공학이 많은 비율을 차지하고 있으며 게임에 접목된 연구들은 부족한 실정이다. 또한 인공지능이 적용된 에이전트들의 움직임을 위한 데이터들은 아직까지 사용자가 직접 입력해주거나 이를 인식하는데 마커를 사용하고 있다. 본 논문에서는 마커리스 추적 기술을 사용하여 생성한 데이터를 인공지능부분에서 사용하며 증강현실 기반의 인공지능이 적용된 에이전트를 위한 게임 시스템을 제안한다. 그리고 이를 아이폰 모바일 기기에서 구현하였으며 인식율, 정확도를 측정하여 본 시스템을 검증하였다.
최근 4차 산업혁멍이 관심을 받고 있다. 그중에서도 최근 증강현실 관련 디바이스들이 발전하고 있다. 하지만 증강현실 콘텐츠가 부족한 실정이다. 증강현실은 마커방식과 마커리스 방식이 있는데 마커방식은 마커가 되는 이미지를 카메라로 비춰서 증강시키는 원리다. 증강현실기술을 캐릭터 굿즈에 접목하여 상품 품질의 제고를 할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 캐릭터 산업은 매년 규모가 커지고 있으며 그에 따라 캐릭터 굿즈의 종류도 다양해지고 있다. 캐릭터 아크릴 스탠드는 캐릭터 굿즈 중 하나이며 게임, 웹툰, 애니메이션 캐릭터IP를 이용해서 판매하고 있다. 캐릭터 이미지를 마커로 활용하여 캐릭터IP의 특성에 맞는 콘텐츠를 제작할 수 있도록 설계하였다. 웹툰 캐릭터를 선정하여 증강현실 콘텐츠를 제작하였고, 웹툰 특성에 맞게 음성, 말풍선, 웹툰의 소개를 보여줄 수 있도록 구현하였다. 증강현실로 시각적인 정보와 청각적인 정보를 보여줄 수 있는 가능성을 제시하였고, 이 연구를 활용하여 다양한 콘텐츠들을 포함한 제품들이 나올 것이라고 기대한다.
조선 및 해양플랜트 산업은 복합 및 대형화됨에 따라 유지보수 및 검사 시스템이 중요해지고 있다. 최근 작업자의 작업이해도 향상과 효율을 높이기 위해 증강현실기반 유지보수 및 검사 시스템이 많이 주목받고 있는데, 증강되는 모델과 현실정보 간의 정확한 정합이 이루어지지 않아 작업에 오히려 혼동을 초래하는 일이 자주 발생한다. 이를 위하여 실모델에 특정 이미지를 부착하는 마커 기반 증강현실 기술이 사용되었으나, 조선 및 해양플랜트 산업 특성상 마커의 훼손 가능성이 있으며, 카메라가 명확히 마커 전체를 검출할 수 있어야 하기 때문에 작업자와 마커 간의 충분한 공간을 필요로 한다. 본 연구에서는 이러한 기존 증강현실 시스템의 한계점을 극복하기 위하여 마커리스 기반 증강현실을 활용하여 조선 및 해양플랜트 산업에서 가장 많은 공정을 차지하고 있는 파이프 시스템을 대상으로 정확하게 실 모델을 인식하고 해당 모델에 가상 CAD모델을 정합하는 방법론에 대해 연구하였다. 본 시스템을 통해 현실 작업자의 자세와 제한적인 환경에 따른 증강모델의 비틀림 현상을 개선하고 작업 이해에 혼동을 주는 현상을 없앨 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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