3차원 영상은 정보량, 임팩트적 관점에서 현실감, 몰입감이 우수하여 정보통신, 교육, 방송, 광고, 의료, 설계, 군사, 게임 등 그 활용 분야가 매우 다양하며, 이러한 3차원 디스플레이의 활용은 더욱더 정확하고, 다양한 정보를 현실감 있게 전달할 수 있다. 3차원 디스플레이 산업이 활황세를 띠게 됨에 따라, 효과적인 3차원 영상을 생성하기 위한 다양한 방법들이 연구되어 왔다. 특히 최근 깊이영상을 기반으로 한 3차원 기술이 3차원 공간감지, 3차원 영상획득, 3차원 ...
3차원 영상은 정보량, 임팩트적 관점에서 현실감, 몰입감이 우수하여 정보통신, 교육, 방송, 광고, 의료, 설계, 군사, 게임 등 그 활용 분야가 매우 다양하며, 이러한 3차원 디스플레이의 활용은 더욱더 정확하고, 다양한 정보를 현실감 있게 전달할 수 있다. 3차원 디스플레이 산업이 활황세를 띠게 됨에 따라, 효과적인 3차원 영상을 생성하기 위한 다양한 방법들이 연구되어 왔다. 특히 최근 깊이영상을 기반으로 한 3차원 기술이 3차원 공간감지, 3차원 영상획득, 3차원 인터랙션, 3차원 게임 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 깊이 영상을 생성하기 위해서는 깊이 카메라를 이용하게 되는데, 이렇게 생성된 깊이 영상의 화질을 개선하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 또한, 3차원 디스플레이가 산업 전반에 다양하게 적용되면서, 기존의 2차원 기반 상호작용 방법과는 다른 3차원 기반의 상호작용에 관한 수단이 요구된다. 인간과 컴퓨터의 상호작용은 현대의 많은 응용프로그램에서 중요시되고 있으며, 인간과 기계간의 상호작용을 더욱 자연스러운 형태로 표현하기 위한 연구들이 이루어지고 있다. 특히 디스플레이 방식이 3차원으로 진화되면서 2차원 방식의 디스플레이에서 사용되던 감압식 또는 정전식 터치스크린 인터페이스와는 달리 3차원 디스플레이 환경에 맞는 최적화된 상호작용 수단이 요구된다. 본 논문에서는 3차원 영상을 만들어내기 위해 필요한 TOF 기반의 영상 생성 모듈을 설계하고 구현함으로써, 기존의 TOF 센서의 기능을 향상시키고 이를 이용하여 3차원 영상을 실시간으로 생성하기 위한 알고리즘을 연구하였다. 또한, 이렇게 만들어진 3차원의 가상시점 영상을 통해 사용자로 하여금 3차원 상호작용을 수행하기 위한 3차원 공간터치 알고리즘을 연구하였다. 본 논문에서 제안한 TOF 카메라 모듈에 대해서는 기존의 TOF 카메라와 해상도, 오차율 등의 비교를 통해 성능의 우위를 확인할 수 있었으며, 3차원 영상 생성에 대해서는 기존의 3차원 영상 생성 알고리즘과의 PSNR을 이용한 정량적 비교와 DSCQS를 이용한 화질 평가를 통해 영상의 화질이 개선되었음을 확인할 수 있었다. 그리고 깊이 영상 기반의 3차원 공간터치 상호작용 기법에 대해서는 실험을 통한 동작 인식률에 대한 정확도를 측정하였다. 동작 인식에 대한 정확도는 97% 이상의 우수한 성능을 나타냄을 확인할 수 있었다.
3차원 영상은 정보량, 임팩트적 관점에서 현실감, 몰입감이 우수하여 정보통신, 교육, 방송, 광고, 의료, 설계, 군사, 게임 등 그 활용 분야가 매우 다양하며, 이러한 3차원 디스플레이의 활용은 더욱더 정확하고, 다양한 정보를 현실감 있게 전달할 수 있다. 3차원 디스플레이 산업이 활황세를 띠게 됨에 따라, 효과적인 3차원 영상을 생성하기 위한 다양한 방법들이 연구되어 왔다. 특히 최근 깊이영상을 기반으로 한 3차원 기술이 3차원 공간감지, 3차원 영상획득, 3차원 인터랙션, 3차원 게임 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 깊이 영상을 생성하기 위해서는 깊이 카메라를 이용하게 되는데, 이렇게 생성된 깊이 영상의 화질을 개선하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 또한, 3차원 디스플레이가 산업 전반에 다양하게 적용되면서, 기존의 2차원 기반 상호작용 방법과는 다른 3차원 기반의 상호작용에 관한 수단이 요구된다. 인간과 컴퓨터의 상호작용은 현대의 많은 응용프로그램에서 중요시되고 있으며, 인간과 기계간의 상호작용을 더욱 자연스러운 형태로 표현하기 위한 연구들이 이루어지고 있다. 특히 디스플레이 방식이 3차원으로 진화되면서 2차원 방식의 디스플레이에서 사용되던 감압식 또는 정전식 터치스크린 인터페이스와는 달리 3차원 디스플레이 환경에 맞는 최적화된 상호작용 수단이 요구된다. 본 논문에서는 3차원 영상을 만들어내기 위해 필요한 TOF 기반의 영상 생성 모듈을 설계하고 구현함으로써, 기존의 TOF 센서의 기능을 향상시키고 이를 이용하여 3차원 영상을 실시간으로 생성하기 위한 알고리즘을 연구하였다. 또한, 이렇게 만들어진 3차원의 가상시점 영상을 통해 사용자로 하여금 3차원 상호작용을 수행하기 위한 3차원 공간터치 알고리즘을 연구하였다. 본 논문에서 제안한 TOF 카메라 모듈에 대해서는 기존의 TOF 카메라와 해상도, 오차율 등의 비교를 통해 성능의 우위를 확인할 수 있었으며, 3차원 영상 생성에 대해서는 기존의 3차원 영상 생성 알고리즘과의 PSNR을 이용한 정량적 비교와 DSCQS를 이용한 화질 평가를 통해 영상의 화질이 개선되었음을 확인할 수 있었다. 그리고 깊이 영상 기반의 3차원 공간터치 상호작용 기법에 대해서는 실험을 통한 동작 인식률에 대한 정확도를 측정하였다. 동작 인식에 대한 정확도는 97% 이상의 우수한 성능을 나타냄을 확인할 수 있었다.
3D displays are very versatile in the information, communication, education, broadcasting, advertisement, medicine, design, military, and games, because of excellent realism and immersion in the perspective of the amount of information and the impact. Use of 3D displays enables more diverse informat...
3D displays are very versatile in the information, communication, education, broadcasting, advertisement, medicine, design, military, and games, because of excellent realism and immersion in the perspective of the amount of information and the impact. Use of 3D displays enables more diverse information to be delivered more accurately with enhanced sense of reality. As the industry of 3D display is booming, various methods have been studied to create more effective 3D images. In particular, the depth image-based 3D technology has been applied in various fields such as 3D space sensing technology, 3D image acquisition, 3D interaction and 3D games. Depth cameras are used to generate depth images, and various attempts have been made to improve the quality of the generated depth images. In addition, as 3D displays are applied in a wide range of industries, 3D interaction requires methods differentiated from those used in the existing 2D environment. Human-computer interaction (HCI) has become important in many modern applications and more studies have been made to present the interaction between humans and machines in a more natural way. Especially, as display methods have evolved into 3D display methods, interaction means which are optimized on the environment of the 3D display are required rather than resistive or capacitive touch-screen interface used in two-dimensional approaches. In this thesis, we have designed and implemented a module for TOF-based image generation to improve the capacity of existing TOF sensors. We have studied an algorithm that generates 3D images real-time and a 3D spatial touch algorithm which allows users to perform 3D interaction through 3D virtual images generated by the TOF module we developed. We confirmed the TOF module showed better performance in terms of screen resolution and error rates compared with other TOF cameras. As for the 3D image generation algorithm, we confirmed the improved quality of the 3D images through quantitative comparison with other existing algorithms using PSNR and the evaluation of the video quality using DSCQS. And as for the depth image-based 3D spatial touch interaction, we also measured the accuracy of the gesture recognition of the proposed method through experiments. The gesture recognition showed great performance with higher than 97% accuracy.
3D displays are very versatile in the information, communication, education, broadcasting, advertisement, medicine, design, military, and games, because of excellent realism and immersion in the perspective of the amount of information and the impact. Use of 3D displays enables more diverse information to be delivered more accurately with enhanced sense of reality. As the industry of 3D display is booming, various methods have been studied to create more effective 3D images. In particular, the depth image-based 3D technology has been applied in various fields such as 3D space sensing technology, 3D image acquisition, 3D interaction and 3D games. Depth cameras are used to generate depth images, and various attempts have been made to improve the quality of the generated depth images. In addition, as 3D displays are applied in a wide range of industries, 3D interaction requires methods differentiated from those used in the existing 2D environment. Human-computer interaction (HCI) has become important in many modern applications and more studies have been made to present the interaction between humans and machines in a more natural way. Especially, as display methods have evolved into 3D display methods, interaction means which are optimized on the environment of the 3D display are required rather than resistive or capacitive touch-screen interface used in two-dimensional approaches. In this thesis, we have designed and implemented a module for TOF-based image generation to improve the capacity of existing TOF sensors. We have studied an algorithm that generates 3D images real-time and a 3D spatial touch algorithm which allows users to perform 3D interaction through 3D virtual images generated by the TOF module we developed. We confirmed the TOF module showed better performance in terms of screen resolution and error rates compared with other TOF cameras. As for the 3D image generation algorithm, we confirmed the improved quality of the 3D images through quantitative comparison with other existing algorithms using PSNR and the evaluation of the video quality using DSCQS. And as for the depth image-based 3D spatial touch interaction, we also measured the accuracy of the gesture recognition of the proposed method through experiments. The gesture recognition showed great performance with higher than 97% accuracy.
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