본 논문에서는 카메라-투영 시스템에서 비전에 기반을 둔 손동작 인식을 위한 새로운 알고리즘을 제안하고 있다. 제안된 인식방법은 정적인 손동작 분류를 위하여 푸리에 변환을 사용하였다. 손 분할은 개선된 배경 제거 방법을 사용하였다. 대부분의 인식방법들이 같은 피검자에 의해 학습과 실험이 이루어지고 상호작용에 이전에 학습단계가 필요하다. 그러나 학습되지 않은 다양한 상황에 대해서도 상호작용을 위해 동작 인식이 요구된다. 그러므로 본 논문에서는 인식 작업 중에 검출된 불완전한 동작들을 정정하여 적용하였다. 그 결과 사용자와 독립되게 동작을 인식함으로써 새로운 사용자에게 신속하게 온라인 적용이 가능하였다.
본 논문에서는 카메라-투영 시스템에서 비전에 기반을 둔 손동작 인식을 위한 새로운 알고리즘을 제안하고 있다. 제안된 인식방법은 정적인 손동작 분류를 위하여 푸리에 변환을 사용하였다. 손 분할은 개선된 배경 제거 방법을 사용하였다. 대부분의 인식방법들이 같은 피검자에 의해 학습과 실험이 이루어지고 상호작용에 이전에 학습단계가 필요하다. 그러나 학습되지 않은 다양한 상황에 대해서도 상호작용을 위해 동작 인식이 요구된다. 그러므로 본 논문에서는 인식 작업 중에 검출된 불완전한 동작들을 정정하여 적용하였다. 그 결과 사용자와 독립되게 동작을 인식함으로써 새로운 사용자에게 신속하게 온라인 적용이 가능하였다.
비대면 만남이 일반화 되는 시대에 기존의 사진/영상을 기반으로 한 온라인 만남에서 충족되지 못하는 영역을 확장현실이 빠르게 발전해 나가며 채워가고 있다. 하지만, 가장 보편적으로 확장현실을 경험할 수 있는, 손을 주요 입력도구로 하는 HMD(Head Mount Display)형 혼합현실에서 적용되고 있는 기본 조작들은 표준화 된 체계가 없고 각각의 제조사들에 따라 다른 손동작에 별개로 대응되어 동작하고 있다. 이에 본 연구는 혼합현실에서 수행되는 조작들의 사용성과 효율성을 고려한 체계화된 손동작 매칭체계가 필요하다고 여겨 이를 규명하는 연구를 진행하였다. 먼저, MR환경에서 수행되는 기본적인 조작과 그 속성을 규명하였고, 동시에 손의 구조와 발생할 수 있는 손동작들의 속성들을 규명하였다. 규명한 속성들을 토대로 MR(Mixed Reality)환경에서의 기본조작과 손의 구조/맥락에 따른 미묘한 작동속성을 직관적이고 효율적으로 매칭할 수 있는 체계를 제시하고자 한다.
본 논문에서는 단일 카메라를 사용하여 사용자 검지 손가락 움직임과 손가락 개수의 인식을 기반으로 하는 손동작 게임 컨트롤러 인터페이스를 구현한다. 구현한 손동작 게임 컨트롤러 인터페이스는 검지 손가락 끝점의 위치 추적을 위해서 CAMShift(Continuously Adaptive Mean Shift) 알고리즘을 적용하고, 손가락 개수 인식을 위해서는 손 영역의 중심으로부터 이중 원형 추적(Double Circle Tracing)에 의한 교차정보를 이용한다. 이때 성능 향상을 위해서 RGB 입력 영상에 대해서 CAMShift 알고리즘 적용에는 HSI 컬러모델을 이중 원형 추적을 위해서는 YCbCr 컬러모델을 사용한다. 또한 인텔사의 OpenCV 라이브러리를 기반으로 C++언어를 사용하여 사격 시뮬레이터 게임을 제작하여 손동작 게임 컨트롤러 인터페이스의 성능을 평가하고 사용자 명령 컨트롤러로서의 유효성을 검증하였다. 그 결과 각 게임 컨트롤 모드별 평균 90% 이상의 인식률을 보였다.
휴먼-컴퓨터 인터렉션과 같은 응용분야에서 손동작 인식을 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 손동작 인식을 이용한 인터렉션의 성능 향상을 위해서는 정확한 손 영역 검출이 필요하다. 본 논문에서는 색상 정보를 이용하여 Cascade 방식에 기반한 손 영역 검출 방법을 제안한다. Cascade 방식으로 손 영역을 검출할 경우보다 강인한 인식률을 얻기 위해서 색상정보를 이용하였으며, Haar-like 특징점으로 학습된 분류기를 통해 손 영역 검출 방법을 제안한다.
최근 게임 시장에서 한층 강화된 몰입감을 부여하는 증강현실 기술 기반의 3D 게임들이 등장하고 있다. 본 논문에서는 사용자의 손동작을 인식하여 게임 응용프로그램과 상호작용하는 증강현실 게임의 구현 기법을 제시한다. 웹캠을 통해 입력되는 영상 프레임에서 특징점들을 추출한다. 추출된 특징점들의 움직임을 통해 추적 대상의 움직임을 분석하여 사용자의 의도된 행위를 인식한다. 손동작 추적으로부터의 움직임의 궤적의 형태와 메뉴나 가상객체 위치 관계로부터 사용자의 의도된 움직임을 신뢰성있게 판단하는 기법을 제시한다. 제시한 방법의 우수성 입증을 위해 두 개의 증강현실 응용 시스템을 구현하고 인식의 정확도를 실험하였다. 응용으로 사람의 움직임을 감지해 동작하는 뮤직플레이어와 사용자가 위치한 현실공간에 대응되는 가상공간 내에서 가상농구게임을 개발하였다. 뮤직플레이어에서는 사용자가 손동작으로 다양한 메뉴를 선택할 수 있다. 가상농구게임에서는 가상의 공이 가상공간에 추가되고 이를 사용자가 물리공갈에서 직접 손을 움직여서 가상의 공과 상호작용한다. 사용자의 움직임 인식에 대하여 정상적인 움직임의 사용자에 대해서 평균 94%의 정확도를 보였으며 급격한 움직임의 사용자에 대해서는 약 84%의 정확도를 보였다.
손동작 인식은 대부분 스킨 컬러 검출을 이용하였다. 하지만 이와 같은 방법으로는 빛이나 주변 사물에 의해 영향을 많이 받기 때문에 정확한 값을 일정하게 도출 해낼 수 없었다. 이에 본 논문은 운동축적 기법을 이용하여 움직임을 파악한 후 손의 움직임을 트랙킹하여 운동 방향을 구한다. 제안된 시스템은 C/C++을 기반으로 구현하여, 실험에서 제안 방법이 안정적이고 우수한 성능을 보여줌을 증명하였다.
본 논문에서는 Depth 카메라를 이용하여 검지 끝을 인식하고 공간 터치 손 제스처를 인식하는 방법에 대해 제안한다. 제안된 방법은 손의 형태학적으로 엄지 끝을 추정하고 보정하는 방법을 제안하고, 추정된 검지와 엄지 끝의 위치를 이용해 마우스 이동, 클릭을 구현하여 문자 입력 시스템에 적용하였다. 제안된 방법을 실험하기 위하여 실제 디스플레이와 Depth 카메라를 하드웨어적으로 구성하고 마우스 기반 콘텐츠를 제작하여 이용하였다.
무형문화유산의 전수 방식은 장인과 이수자의 직접적인 교육으로만 이루어져 왔으며 또한 전수는 긴 시간 동안 이루어지고 전수 방식을 따로 기록하는 경우가 드물며 동작이나 구전으로만 전해지기 때문에 표준화된 전수는 이루어질 수 없었다. 현재 국제 유네스코와 국내문화재청에서는 유무형문화재에 대한 전수와 기록의 중요성을 알고 다양한 디지털 기록을 진행하고 있다. 하지만 4차 산업혁명 시대에 무형유산 기록화 기술은 보유자의 기 예능 장인 공법을 기록하는 부분으로 영상기록 및 사진기록 도서 음원 등 아직까지 기존 아날로그 기술 방법으로 기록이 이루어지고 있으며 최근 5G 상용화와 함께 디지털 4차 산업 혁명시대와 발맞춰 무형유산 정보관리 기관에서도 무형유산 ICT 기반 기술 지원을 활성화되고 있는 시점에서 본 연구는 오랜 시간 동안 숙련도 높은 기술공법으로 한국 전통문화의 맥을 이어가고 있는 무형문화재 장인들의 기술 중에서 손을 사용하는 바느질 중심으로 자이로센서 기반으로 정확한 손동작 정보를 획득하고 기록할 수 있는 시스템 설계 및 연구개발을 통하여 ICT 기반 장인 공법 4D 기록화 기술을 제시하고자 한다. 이와 같은 기술로 무형문화유산의 새로운 4D 기록 방법으로 정확하게 기록하고 보존하여 무형문화유산 전승과 교육을 할 수 있고 문화유산의 유형에 맞는 교육·산업·홍보 등 다양한 사용 목적에 맞는 형태로 폭넓게 사용될 수 있다.
카메라 영상을 분석하여 인체의 움직임을 인지하는 모션 인식에 관한 관심이 커짐에 따라, 원거리에서의 손동작만으로 디지털 디바이스를 제어하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 손을 이용한 인터페이스는 다양한 장소에서 일반인에게 노출되어 광고 효과를 기대하는 디지털 사이니지 산업 영역에서 효과적으로 이용될 수 있다. 즉, 디지털 사이니지 콘텐츠를 비접촉식 손동작을 통해서 간단히 제어할 수 있는 인터페이스를 제공함으로써, 다수를 대상으로 관심 있는 광고 정보를 제공할 수 있으며, 이는 매출로 이어질 수 있는 계기를 마련하게 된다. 따라서 본 논문에서 제안하는 일정 거리에서의 손의 움직임을 통한 디지털 사이니지 콘텐츠 제어 시스템은 인터렉티브 광고 매체 개발에 효과적으로 활용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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