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QR코드 기반의 온라인 모바일 증강현실 시스템의 구현
An Implementation of QR Code based On-line Mobile Augmented Reality System 원문보기

멀티미디어학회논문지 = Journal of Korea Multimedia Society, v.15 no.8, 2012년, pp.1004 - 1016  

박민우 (경북대학교 IT대학 컴퓨터학부) ,  박정필 (경북대학교 IT대학 컴퓨터학부) ,  정순기 (경북대학교 IT대학 컴퓨터학부)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 제품에 삽입된 QR코드를 사용해 제품의 상세한 정보를 제공해주는 모바일 증강현실 시스템을 제안한다. 본 시스템에서는 마커기반의 자세 추정 기법과 마커리스 기반의 기법을 함께 적용하여 보다 강인한 카메라 자세 추정을 수행한다. QR코드가 근거리에 있거나, QR코드 전체가 영상 내에 들어올 경우에는 QR코드 내/외부의 사각형 집합을 추적하여 카메라 자세를 추정한다. 하지만, 영상 내에서 마커가 사라지거나, 모바일 기기가 QR코드 식별이 힘든 먼 거리에 위치할 경우 프레임간의 호모그래피에 기반을 둔 카메라 자세 보정을 수행한다. 또한 제안된 시스템은 증강현실 콘텐츠 제작을 위해서 메타데이터를 사용함으로서 사용자가 프로그램 수정 없이 메타데이터 파일을 작성하는 것만으로 다양한 시나리오의 콘텐츠를 제작 및 수정하는 것이 가능하다. 특히 증강현실 콘텐츠 가시화를 위한 메타데이터와 미디어 파일을 온라인 서버를 통해 항상 최신의 상태로 전송받을 수 있기 때문에 프로그램 업데이트와 같은 불필요한 작업을 최소화할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a mobile augmented reality system to provide detail information of the products using QR code included in them. In the proposed system, we perform the estimation of the camera pose using both of marker-based and markerless-based methods. If the camera can see the QR code, we perf...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 데이터를 저장할 수 있는 2차원 바코드의 한 종류인 QR(quick response)코드를 마커로 사용하여 이를 기반으로 스마트 폰에서 사용자와 상호작용이 가능한 증강현실 시스템을 소개하고자 한다. 특히 정해진 콘텐츠(contents) 타입에 따라 메타데이터(meta-data) 파일을 제작하여 온라인을 통해 서버에서 전송받는 것만으로 프로그램 소스코드의 수정 없이 다양한 형태의 증강현실 콘텐츠를 제공할 수 있는 시스템을 목적으로 한다.
  • 본 논문에서는 제품에 삽입된 QR코드를 사용해 제품의 상세한 정보를 제공해주는 모바일 증강현실 시스템을 제안한다. 본 시스템에서는 마커기반의 자세 추정 기법과 마커리스 기반의 기법을 함께 적용하여 보다 강인한 카메라 자세 추정을 수행한다.
  • 많은 증강현실 시스템들이 카메라 자세를 효과적으로 추정하기 위해서 다양한 방법을 제안하고 있다. 본 시스템에서는 기본적으로 QR코드를 마커로 사용하되, 카메라 영역 내에서 마커가 사라지거나 마커 검출이 실패하는 경우에도 카메라 자세추정이 가능하도록 특징점을 이용한 프레임간의 평면 변환을 적용하여 보다 강인한 카메라 자세 추정을 수행하고자 한다.
  • 본 시스템에서는 최근 들어 많은 제품에서 사용되고 있는 2차원 바코드인 QR코드를 마커로 사용하여 모바일 기기의 카메라 자세를 추정하고자 한다. 일반적인 마커의 경우 트래킹을 위한 형태를 띄고 있으므로 추적하기가 쉽지만, QR코드의 경우 정보를 담기 위해 제작된 2차원 바코드이므로 이를 그대로 마커로 사용하기는 비효율적이므로 모바일 단말기의 계산능력을 고려하여 QR코드 외각에 사각형의 테두리를 추가한 형태로 마커를 생성하고 이를 바탕으로 마커 추적을 수행한다.
  • 본 연구는 QR코드를 기반으로 특정 제품 혹은 객체의 부가적인 상세정보 모바일 단말기 상에서 제공하기 위한 증강현실 시스템을 구현하였다. 기존의 증강현실 시스템들이 카메라 자세를 찾기 위해서 디자인된 마커를 사용하는 반면, 본 시스템은 다양한 정보를 담을 수 있는 QR코드를 마커로 사용함으로서 QR코드 내 데이터를 활용한 향상된 증강현실 시스템을 제시한다.
  • 본 논문에서는 데이터를 저장할 수 있는 2차원 바코드의 한 종류인 QR(quick response)코드를 마커로 사용하여 이를 기반으로 스마트 폰에서 사용자와 상호작용이 가능한 증강현실 시스템을 소개하고자 한다. 특히 정해진 콘텐츠(contents) 타입에 따라 메타데이터(meta-data) 파일을 제작하여 온라인을 통해 서버에서 전송받는 것만으로 프로그램 소스코드의 수정 없이 다양한 형태의 증강현실 콘텐츠를 제공할 수 있는 시스템을 목적으로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
증강현실이란 무엇인가요? 증강현실은 현실세계에 존재하는 기존 정보들을 가상의 3차원 모델이나 그래픽을 이용하여 사용자가 인지하기 좋은 형태로 증강시켜주는 기술로서 영화 등의 다양한 미디어를 통해 앞으로 다가올 미래에 가장 주목받는 기술로 발전해왔다[2]. 특히, 스마트 폰의 대중화와 더불어 카메라와 디스플레이 및 연산장치가 통합된 특성에 의해 모바일 증강현실은 단시간 내에 사람들의 이목을 집중시키는 기술이 되었다[3].
증강현실 시스템의 기술적인 핵심은 무엇인가요? 증강현실 시스템의 기술적인 핵심은 카메라 자세 추정에 있다. 많은 증강현실 시스템들이 카메라 자세를 효과적으로 추정하기 위해서 다양한 방법을 제안하고 있다.
증강현실 시스템의 기술적인 핵심인 카메라 자세추정은 무엇을 통해 얻을 수 있나요? 카메라 자세 추정은 QR코드가 존재하는 3차원 공간이 평면이라는 가정 하에 호모그래피(H)을 분해하여 얻을 수 있다[12,18]. 수식 (1)은 호모그래피로부터 회전변환과 이동변환을 얻는 과정을 보여준다.
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참고문헌 (25)

  1. 한국정보화진흥원, 스마트 정보문화 확산을 위한 중장기 발전전략 수립 연구, 연구보고서, NIA IV-PER-11091, 2011. 

  2. R. Azuma, "A Survey of Augmented Reality," Presence-Teleoperators and Virtual Environments, Vol.6, No.4, pp. 355-385, 1997. 

  3. G. Papagiannakis, G. Singh, and N.M. Thalmann, "A Survey of Mobile and Wireless Technologies for Augmented Reality Systems," Computer Aninmation and Virtual Worlds, Vol.19, Issue 1, pp. 3-22, 2008. 

  4. ARToolKit, http://www.hitl.washington.edu/artoolkit, 2001. 

  5. H. Kato and M. Billinghurst, "Marker Tracking and HMD Calibration for a Video-based Augmented Reality Conferencing System," 2nd IEEE and ACM International Workshop on Augmented Reality, pp. 85-89, 1999. 

  6. V. Teichrieb, JPS do Monte Lima, E.L. Apolinario, TSMC de Farias, M.A.S. Bueno, J. Kelner, and Ismael H.F. Santos, "A Survey of Online Monocular Markerless Augmented Reality," International Journal of Modeling and Simulation for The Petroleum Industry, Vol.1, No.1, pp. 1-7, 2007. 

  7. 이정진, 김종호, 김태영, "증강현실 응용을 위한 손 끝점 추출과 손동작 인식 기법," 멀티미디어학회논문지, 제13권, 제2호, pp. 316-323, 2010. 

  8. T. Korah, J. Wither, Y. Tsai, and R. Azuma, "Mobile Augmented Reality at the Hollywood Walk of Fame," IEEE Conference of Virtual Reality, pp. 183-186, 2011. 

  9. M. Hirzer, Marker Detection for Augmented Reality Applications, Research Paper at Granz University of Technology, 2008. 

  10. T.W. Kan, C.H. Teng, and W.S. Chou, "Applying QR code in Augmented Reality Applications," Proc. of the 8th International Conference on Virtual Reality Continuum and its Applications in Industry, pp. 253-257, 2009. 

  11. N. Park, W. Lee, and W. Woo, "Barcode- Assisted Planar Object Tracking Method for Mobile Augmented Reality," International Symposium on Ubiquitous Virtual Reality, pp 40-43, 2011. 

  12. G. Simon, A.W. Fitzgibbon, and A. Zisserman, "Markerless Tracking using Planar Structures in the Scene," IEEE and ACM International Symposium on Augmented Reality, Vol. 40, Issue 1, pp. 120-128, 2000. 

  13. S. Taylor, E. Rosten, and T. Drummond, "Robust Feature Matching in $2.3{\mu}s$ ," IEEE CVPR Workshop on Feature Detectors and Descriptors: The State of The Art and Beyond, June, 2009. 

  14. Qualcomm Augmented Reality, https://developer.qualcomm.com/develop/mobiletechnol-ogies/augmented-reality, 2012. 

  15. Metaio Mobile AR, http://www.metaio.com/projects/mobile, 2012. 

  16. ZXing Project, http://code.google.com/p/zxing/, 2012. 

  17. Denso Wave, About QR Code, http://www.denso-wave.com/qrcode/index-e.html, 2007. 

  18. R. Hartley and A. Zisserman, Multiple View Geometry in Computer Vision, Cambridge University Press, second edition, London, 2004. 

  19. E. Rosten and T. Drummond, "Fusing Points and Lines for High Performance Tracking," IEEE International Conference on Computer Vision, Vol. 2, pp. 1508-1511, 2005. 

  20. E. Rosten and T. Drummond, "Machine Learning for High-Speed Corner Detection," European Conference on Computer Vision, Vol. 1, pp. 430-443, 2006. 

  21. Rafael C. Gonzalez and Richard E. Woods, Digital Image Processing, Prentice Hall, third edition, New Jersey, 2008. 

  22. M. Kim and I.S. Oh, "Estimation of Rapidmotion for Mobile Devices using Temporal Coherence," 23rd International Conference Image and Vision Computing New Zealand, pp. 1-6, 2008. 

  23. Introducing JSON, http://www.json.org, 2012. 

  24. QR Code Generator from the ZXing Project, http://zxing.appspot.com/generator, 2012. 

  25. OptiTrack, http://www.naturalpoint.com/optitrack/, 2012. 

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