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스마트 기기의 비 접촉 사용자 인터페이스를 위한 비전 기반 고속 손동작 인식 기법
Vision based Fast Hand Motion Recognition Method for an Untouchable User Interface of Smart Devices 원문보기

Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea = 전자공학회논문지, v.49 no.9, 2012년, pp.300 - 306  

박재병 (전북대학교 전자공학부)

초록
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본 논문은 스마트 기기의 비 접촉 사용자 인터페이스를 위한 비전 기반 손동작 인식 기법에 대해 제안한다. 먼저 스마트 기기의 저 용량 메모리와 낮은 계산 능력을 고려하여 컬러 원본 이미지를 그레이 스케일 이미지로 변환하고 해상도를 줄이는 전처리 과정을 수행한다. 다음으로 손의 수평, 수직 움직임을 분리하여 강인하게 손동작을 검출할 수 있도록 수평, 수직 주요 검출 대상 영역을 정의한다. 그리고 연속적으로 획득된 영상의 차분 영상으로부터 손의 움직임에 의해 주요하게 변화되는 픽셀들의 무게 중심을 구하고, 시간에 따라 변화되는 무게 중심 값에 대한 최소 자승 선을 정의하여 손의 움직임 방향을 인식한다. 제안한 방법의 효용성을 검증하기 위해 비전 시스템에 의한 실험을 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a vision based hand motion recognition method for an untouchable user interface of smart devices. First, an original color image is converted into a gray scaled image and its spacial resolution is reduced, taking the small memory and low computational power of smart devices...

주제어

#스마트 기기   #비접촉 사용자 인터페이스   #손동작 인식  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 스마트 기기의 비 접촉식 사용자 인터페이스로서 비전 기반 손동작 인식 기법을 제안하였다. 이 때 스마트 기기의 저 용량 메모리와 낮은 계산 능력을 고려하여 영상 처리에 대한 계산량을 줄이기 위한 전처리 방법을 다음과 같이 제안하였다.
  • 본 논문에서는 스마트 기기의 비 접촉식 사용자 인터페이스로서 비전 기반 손동작 인식 기법을 제안하였다. 이 때 스마트 기기의 저 용량 메모리와 낮은 계산 능력을 고려하여 영상 처리에 대한 계산량을 줄이기 위한 전처리 방법을 다음과 같이 제안하였다. 먼저 컬러 원본 이미지를 그레이 스케일 이미지로 변환하고 해상도를 낮춰 메모리 사용량과 계산량을 줄였다.
  • 또한 최근 로봇 공학 분야에서는 스마트 기기를 로봇 몸체에 부착해 로봇을 제어하는 연구[1～2]가 활발히 진행되고 있는데 이 경우에도 터치 방식을 이용한다면 매우 큰 불편을 감수해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 스마트 기기의 비 접촉식 사용자 인터페이스로서 비전을 이용한 손동작 인식 기법을 제안한다. 비전을 이용한 손동작 인식에 대해서도 많은 연구가 진행되고 있다[3～5].

가설 설정

  • (b) 손의 움직임 인식 시 배경 화면의 물체가 일정한 방향으로 움직이지 않아야 한다. 한 방향으로 움직이는 손과 일정한 방향으로 움직이는 다른 물체는 구분이 어렵기 때문이다.
  • (c) 손의 움직임은 상, 하, 좌, 우 4 방향으로 움직인다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대표적인 터치 방식으로는 어떤 것이 있는가? 최근 급격히 대중화되고 있는 스마트 기기 (Smart Devices)의 경우 손에 들고 사용해야 하는 특성상 터치 방식의 사용자 인터페이스가 주로 사용되고 있다. 대표적인 터치 방식은 감압식과 정전식이 있다. 감압식 터치의 경우 물리적 힘을 가해 터치가 이루어지는 방식으로 가격이 저렴해 과거에 많이 이용되었으나 화면의 선명도를 감소시키고 터치의 정확도가 낮은 단점이 있어 현재는 정전식이 대부분 사용되고 있다.
감압식과 정전식 방식을 이용하는 스마트 기기의 한계는? 하지만 정전식 터치 방식의 경우도 비록 화면의 선명도를 감소시키지 않고 터치의 정확도가 높은 장점을 갖지만 전도성이 있는 물체로만 터치가 가능하고 가격이 고가라는 단점도 있다. 이러한 터치 방식을 이용하는 스마트 기기의 경우 사용자의 손이 직접 닿지 않는 상황에서는 전혀 사용이 불가능하다. 그렇기 때문에 스마트 기기를 고정된 스피커 독(Dock)에 장착하고 음악을 듣는 경우 스마트기기를 조작할 때마다 스피커 독이 위치한 곳으로 가야하는 불편을 격을 수밖에 없다. 또한 최근 로봇 공학 분야에서는 스마트 기기를 로봇 몸체에 부착해 로봇을 제어하는 연구[1～2]가 활발히 진행되고 있는데 이 경우에도 터치 방식을 이용한다면 매우 큰 불편을 감수해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 스마트 기기의 비 접촉식 사용자 인터페이스로서 비전을 이용한 손동작 인식 기법을 제안한다.
감압식 터치의 단점은? 대표적인 터치 방식은 감압식과 정전식이 있다. 감압식 터치의 경우 물리적 힘을 가해 터치가 이루어지는 방식으로 가격이 저렴해 과거에 많이 이용되었으나 화면의 선명도를 감소시키고 터치의 정확도가 낮은 단점이 있어 현재는 정전식이 대부분 사용되고 있다. 하지만 정전식 터치 방식의 경우도 비록 화면의 선명도를 감소시키지 않고 터치의 정확도가 높은 장점을 갖지만 전도성이 있는 물체로만 터치가 가능하고 가격이 고가라는 단점도 있다.
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참고문헌 (7)

  1. http://robotive.com/forum 

  2. J. Y. Yeo, L. B. Truong, S. H. Shin, D. B. Kang, S. H. Lee, G. M. Jeong, "An Autonomous Control of Mobile Robot using Android Smartphone and X-Bot," The 7th International Conference on Multimedia Information Technology and Applications, pp.62-65, July 2011. 

  3. X. Zabulis, H. Baltzakis, and A. Argyros, "Vision-based Hand Gesture Recognition for Human-Computer Interaction," The Universal Access Handbook. LEA, 2009. 

  4. 김건우, 이원주, 전창호, "가이드라인을 이용한 동적 손동작 인식," 대한전자공학회 논문지-CI, 제47 권, 제5호, pp.1-9, 2010. 

  5. 지재영, 장경현, 이정호, 문영식, "다양한 환경에 강건한 DSTW 기반의 동적 손동작 인식," 대한전자공학회 논문지-CI, 제47권, 제1호, 92-103쪽, 2010. 

  6. M. Kolsch and M. Turk, "Robust Hand Detection," 6th IEEE Internatioal Confernce on Automatic Face and Gesture Recognition (FG'04), Seoul, Korea, 2004. 

  7. J. B. Park, S. H. Lee, and S. J. Park, "Monocular Vision-based Fast Hand Motion Detection using the Least Mean Square Method," The 7th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence 2010, Daejeon, Korea, 2010. 

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