The augmented visualization of analysis results can play an import role as a post-processing tool for the modeling & simulation (M&S) technology. In particular, it is essential to develop such an M&S tool which can run on various multi-devices. This paper presents an augmented reality (AR) approach to visualizing and interacting with M&S post-processing results through mobile devices. The proposed approach imports M&S data, extracts analysis information, and converts the extracted information into the one used for AR-based visualization. Finally, the result can be displayed on the mobile device through an AR marker tracking and a shader-based realistic rendering. In particular, the proposed method can superimpose AR-based realistic scenes onto physical objects such as 3D printing-based physical prototypes in a seamless manner, which can provide more immersive visualization and natural interaction of M&S results than conventional VR or AR-based approaches. A user study has been performed to analyze the qualitative usability. Implementation results will also be given to show the advantage and effectiveness of the proposed approach.
In tangible augmented reality (AR) environments for virtual prototyping, the user interacts with virtual products by manipulating tangible objects with his or her hands, but the user often encounter awkward situations in which his or her hands are occluded by augmented virtual objects, which reduces both immersion and ease of interaction. In this paper, we present how to resolve such hand region occlusion in order to enhance natural interaction and immersive visualization. In the AR environment considered, we use two types (product-type and pointer-type) of tangible objects for tangible user interaction with a virtual product of interest. Holding the tangible objects with his or her hands, the user can create input events by touching specified regions of the product-type tangible object with the pointer-type tangible object. We developed a method for resolving hand region occlusion frequently arising during such user interaction, It first detect hand region in a real image and refines the rendered image of the virtual object by subtracting the hand region from the rendered image, Then, it superimposes the refined image onto the real image to obtain an image in which the occlusion is resolved. Incorporated into tangible AR interaction for virtual prototyping of handheld products such as cellular phones and MP3 players, the method has been found by a preliminary user study that it is not only useful to improve natural interaction and immersive visualization of virtual products, but also helpful for making the users experience the products' shapes and functions better.
Augmented reality (AR) is considered to be an excellent user interface to a 3D information space embedded within physical reality. For this reason, it has been applied to various applications such as design, medical service, interaction, and collaboration. However, there is no formal way of analyzing the research trend and evolution of augmented reality. This paper identifies the research trend and change in augmented reality (AR) via co-citation analysis. The co-citation analysis provides how the AR research has evolved, who are main contributors, and which papers suggest essential and influencing impact. To systematically analyze the cocitation, we have retrieved 1,145 papers from the Web of Science and applied a scientomertric analysis using CiteSpace. Based on the co-citation analysis of authors and documents, it is possible to analyze the evolution of augmented reality, key authors and papers, and breakthroughs. We have also compared the proposed approach with survey papers written by experts so that the result of the co-citation analysis can compromise the qualitative result done by experts, and thus it can provide a different view and insight for visualizing the research on augmented reality.
This paper presents a novel approach to design evaluation of portable consumer electronic (PCE) products using augmented reality (AR) based tangible interaction and functional behavior simulation. In the approach, the realistic visualization is acquired by overlaying the rendered image of a PCE product on the real world environment in real-time using computer vision based augmented reality. For tangible user interaction in an AR environment, the user creates input events by touching specified regions of the product-type tangible object with the pointer-type tangible object. For functional behavior simulation, we adopt state transition methodology to capture the functional behavior of the product into a markup language-based information model, and build a finite state machine (FSM) to controls the transition between states of the product based on the information model. The FSM is combined with AR-based tangible objects whose operation in the AR environment facilitates the realistic visualization and functional simulation of the product, and thus realizes faster product design and development. Based on the proposed approach, a product design evaluation system has been developed and applied for the design evaluation of various PCE products with highly encouraging feedbacks from users.
가상 및 증강현실과 같은 확장현실(XR: Extended Reality)은 몰입형 데이터 시각화 및 분석을 위한 거대한 잠재력을 가지고 있다. 확장현실에서 사용자는 3차원 가상 공간을 활용하여 데이터 및 여러 사용자와 사실적으로 상호 작용할 수 있으므로 보다 직관적인 데이터 분석이 가능하다. 그러나 확장현실의 장점을 제대로 활용하기 위한 시각화를 생성하는 것은 복잡한 프로그래밍이 필요하기 때문에 상당히 어려운 일이다. 본 논문에서는 손 제스처만으로 XR을 위한 시각화 전 과정을 수행하고, 모든 3차원 공간을 활용할 수 있는 가젯암(Gadget Arms) 시스템을 제안한다. 이 시스템에서 분석가는 데스크탑 기반 환경이나 복잡한 프로그래밍을 사용할 필요 없이 XR 기기를 착용한 상태에서 직관적으로 전체 시각화 공간을 디자인할 수 있으며, 가상의 손을 임의의 3차원 공간에 자유자재로 위치시킬 수 있는 인터랙션을 통해 거대한 3차원 공간을 효과적으로 활용할 수 있다. 우리는 사용자 연구를 통해 제안된 시스템이 시각화 제작과 공간 활용의 사용성을 크게 향상시시키는 것을 확인하였다.
Although big-sized markers are good for accurate marker recognition and tracking, they are easily occluded by other objects and deteriorate natural visualization and level of immersion during user interaction in AR environments. In this paper, we propose an approach to exploiting the use of rectangular markers to support tangible AR interaction based on fingertip touch using small-sized markers. It basically adjusts the length, width, and interior area of rectangular markers to make them more suitably fit to longish objects like fingers. It also utilizes convex polygons to resolve the partial occlusion of a marker and properly enlarges the pattern area of a marker while adjusting its size without deteriorating the quality of marker detection. We obtained encouraging results from users that the approach can provide better natural visualization and higher level of immersion, and be accurate and tangible enough to support a pseudo feeling of touching virtual products with human hands or fingertips during design evaluation of digital handheld products.
VR and AR are widely used in many applications to provide more immersive visualization and natural interaction for learning and experiencing virtual but realistic tasks. Energy saving is considered as one of the most important issues throughout the world in order to overcome global warming and energy crisis. In particular, the awareness of home energy saving is regarded as a first step to deal with this issue. In this paper, we suggest a new learning environment using virtual and augmented reality (VR/AR) for home energy saving experience. In particular, it presents a comparative study of the user experience in home energy awareness using immersive virtual reality and mobile augmented reality. The first person user experience using immersive VR wearing head mounted display (HMD) and the third person user experience using mobile AR are implemented and systematically compared with each other in terms of the learning effect of energy saving and qualitative usability. Implementation results will be given to show the advantage and effectiveness of the proposed approach.
증강현실은 가상의 상황에 대한정보를 실체화하여 영상에 정합하여 제공함으로써 정보의 시각화를 통해 사람의 인지능력을 보조한다. 증강현실 기술은 최근 카메라와 디스플레이 장치가 장착된 정보기기의 보급으로 인하여 교육, 디자인, 관광, 산업분야 등 다양한 연구가 진행되고 있다. 이러한 증강현실 시스템들은 대부분 사용자의 명령에 따라 반응하는 제한적 상호작용을 하기 때문에 실제 세계의 상황을 다양하게 반영하기에는 제한이 있다. 본 연구에서는 기존의 증강현실 시스템을 기반으로 상황정보를 제공하는 상황인지 에이전트와, 영역지식을 기반으로 지능적 기능을 제공할 수 있는 지식기반의 증강현실 시스템을 제안한다. 이러한 시스템은 증강되는 객체가 상황정보를 반영하여 지능적으로 동작하고, 다중 객체 사이의 상호작용을 가능하게 한다. 본 연구에서는 규칙 기반 상황인지 시스템과 이에 따른 3D 모델을 생성하고, 증강되는 객체들 간의 상호작용을 실험하였다. 또한 시스템 개발에 있어 사용들이 쉽게 증강현실 환경을 구현할 수 있는 프레임워크를 제시하였다.
최근 증강현실 기술이 발전함에 따라 다양한 산업분야에 활용되고 있으며, 특히 건축분야에서 구조물과 인간의 상호 작용에 큰 영향을 미치고 있다. 본 논문에서는 야외 증강현실 기술을 이용하여 구조물을 실감 체험하기 위한 3D 시각화 시스템을 제안한다. 제안된 어플리케이션은 야외 증강현실 기술을 이용하여 현장에서 미래에 건설될 고층빌딩, 교량, 선박 등의 구조물을 주위환경을 고려하여 증강시켜 시각화함에 따라 완공 후의 구조물을 정확하게 사용자에게 제공할 수 있어, 기존의 방식에 비해 훨씬 실감 있는 정보를 제공하며, 몰입감을 줄 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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