[논문]증강 현실 지원을 위한 모바일 시스템 설계 및 구현

이종근; 이종혁

doi:10.6109/jkiice.2012.16.9.2072

증강 현실 지원을 위한 모바일 시스템 설계 및 구현
Design and Implementation of Mobile System for Supporting AR 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.16 no.9, 2012년, pp.2072 - 2077

이종근 (경성대학교) , 이종혁 (경성대학교)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 상용화되고 있는 모바일 시스템에 증강현실 기술을 적용한 어플리케이션을 구현하므로 생기는 콘텐츠의 한계를 해결하기 위하여 증강현실 지원을 위한 전용 모바일 시스템의 요구분석을 한 후 이를 기반으로 모바일 시스템을 설계하고 구현하였으며, 증강현실 기법을 지원하는 NyARToolkit 기반으로 증강현실 어플리케이션을 구현하였다. 구현한 콘텐츠를 설계한 시스템에서 실행시켜 봄으로 시스템의 적정성 및 타당성을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper we tried to overcome the limit of contents which occur when we implement the augmented reality technology adapted application on commercialized mobile system. First of all, we checked the requirement analysis of exclusive mobile system to support augmented reality. And then we designed and realized the mobile system based on this facts. Also we embodied augmented reality application based on NyARToolkit which assists augmented reality techniques. Finally the implemented contents operated properly in our exclusive mobile system. Consequently we confirmed the suitability and validity of our system through above test.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 상용화되고 있는 모바일 시스템에 증강현실 기술을 적용한 어플리케이션을 구현하므로 생기는 콘텐츠의 한계를 해결하기 위하여 증강현실 지원을 위한 전용 모바일 시스템의 요구분석을 한 후 이를 기반으로 모바일 시스템을 설계하고 구현하고, 증강현실 기법을 지원하는 NyARToolkit 기반으로 증강현실 어플리케이션을 구현하고자 한다. 구현한 콘텐츠를 설계한 시스템에서 실행시켜 봄으로 시스템의 적정성 및 타당성을 확인하고자 한다.
본 연구에서는 상용화되고 있는 모바일 시스템에 증강현실 기술을 적용한 어플리케이션을 구현하므로 생기는 콘텐츠의 한계를 해결하기 위하여 증강현실 지원을 위한 전용 모바일 시스템의 요구분석을 한 후 이를 기반으로 모바일 시스템을 설계하고 구현하고, 증강현실 기법을 지원하는 NyARToolkit 기반으로 증강현실 어플리케이션을 구현하고자 한다. 구현한 콘텐츠를 설계한 시스템에서 실행시켜 봄으로 시스템의 적정성 및 타당성을 확인하고자 한다.
본 연구에서는 상용화되고 있는 모바일 시스템에 증강현실 기술을 적용한 어플리케이션을 구현하므로 생기는 콘텐츠의 한계를 해결하기 위하여 증강현실 지원을 위한 전용 모바일 시스템의 요구분석을 한 후 이를 기반으로 모바일 시스템을 설계하고 구현하였다. 설계한 시스템을 검증하기 위하여 먼저 증강현실 기법을 지원하는 NyARToolkit 기반으로 증강현실 어플리케이션을 구현하였으며, 구현한 콘텐츠를 설계한 시스템에서 실행시켜 보았다.

제안 방법

CPU는 NVIDIA의 Cortex-A9 Dual Core 1GHz를 사용하도록 하며, RAM은 1GByte single chip으로 하고 ECC 에러와 느린 부팅 속도 때문에 NAND Flash 사용 하지 않았으며, NOR Flash에 비해 매우 적은 비용으로 높은 용량이 가능한 EMMC 8GByte를 사용하였으며, 빠른 그래픽 처리를 위하여 2D/3D NVIDIA Geforce를 사용하였다.
다양한 콘텐츠의 출력을 위해 7" WSVGA 1024*600/LVDS LCD를 사용하였으며, 음성출력을 위해 오디오 코덱 WM8903 1W 오디오 앰프를 지원하도록 하였다. GPS(Global Positioning System)를 장착하여 위치 기반 증강현실을 지원할 수 있도록 하였다.
다양한 콘텐츠의 출력을 위해 7" WSVGA 1024*600/LVDS LCD를 사용하였으며, 음성출력을 위해 오디오 코덱 WM8903 1W 오디오 앰프를 지원하도록 하였다.
대용량 리눅스, 안드로이드 BSP(Board Support Packages) 이미지의 초고속 다운로딩 가능으로 최적의 개발 환경을 구축하기 위하여 최대 480Mbps 속도 기반의 USB 2.0 Device 구축하고 USB Host 2.0, USB OTG(On-The-Go) 2.0을 지원 할 수 있도록 하였다. 직렬통신을 위해서 UART DSUB 1Port/ 확장 코넥터 2Port를 두었으며 무선 통신 지원을 위해 Wi-Fi(Wireless -Fidelity) 02.
마커인식에 따른 이미지 처리와 증강현실을 위한 개발 도구로는 높은 해상도의 모델 파일을 지원하고, 모바일 기기(안드로이드 2.2)라는 하드웨어 특성을 고려하여 AR을 위한 기술지원을 보다 효율적으로 하는 NyARToolkit[11]을 사용하여 시스템에서 앱 구현을 하였다.
본 시스템에서 사용한 카메라를 Resouce–vaule–String.xml 형식으로 등록을 하여 권한을 허가 해 주었으며, 여러 클래스가 있지만 그 중에서 마커를 띄우기 위해 우선적으로 휴대폰 내에 카메라가 구동 될 SurfaceView 프로그램을 대표적으로 그림 9에 나타내었다.
본 연구에서는 상용화되고 있는 모바일 시스템에 증강현실 기술을 적용한 어플리케이션을 구현하므로 생기는 콘텐츠의 한계를 해결하기 위하여 증강현실 지원을 위한 전용 모바일 시스템의 요구분석을 한 후 이를 기반으로 모바일 시스템을 설계하고 구현하였다. 설계한 시스템을 검증하기 위하여 먼저 증강현실 기법을 지원하는 NyARToolkit 기반으로 증강현실 어플리케이션을 구현하였으며, 구현한 콘텐츠를 설계한 시스템에서 실행시켜 보았다. 구현한 콘텐츠가 잘 동작하는 것을 확인할 수 있었으며 이로써 설계 및 구현한 시스템은 모바일 증강현실 시스템으로 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
0을 지원 할 수 있도록 하였다. 직렬통신을 위해서 UART DSUB 1Port/ 확장 코넥터 2Port를 두었으며 무선 통신 지원을 위해 Wi-Fi(Wireless -Fidelity) 02.11g을 지원하도록 하였다. 다양한 외부 지원을 위해 SPI, I2C, I2S 등도 제공하도록 하였다.
휴대폰에서 해당 마커를 감지하고 감지된 정보를 통해 3D모델을 출력하기 위하여 제작한 마커를 C 라이브러리인 ARToolkit의 mk_patt tool을 통해 인식 시키고, 패턴정보를 추출한 후 편집기를 사용하여 NyARToolkit 용으로 변환해 주었다. 이의 동작 흐름도를 그림 7에 나타내었다.

대상 데이터

11g을 지원하도록 하였다. 다양한 외부 지원을 위해 SPI, I2C, I2S 등도 제공하도록 하였다.

성능/효과

[2, 3] 또한, 공사 현장이나 제조 현장에서도 AR을 이용하면 안전하고, 정확한 공사를 할 수 있을 것이다.[4, 5] ISMAR07 에서 컬럼비아 대학 연구팀이 발표한 미국 해병대의 공병들이 ARMAR(Augmented Reality for Maintenance and Repair)을 이용해서 유지보수 시간을 거의 절반으로 줄인 사례이다.[6] 유지보수를 해야만 하는 제조 공장에서 수많은 기계의 매뉴얼을 들춰가면서 수리를 하는 것은 매우 어려운 일이다.
구현한 시스템에서 모든 장치들이 잘 동작함을 알 수 있었고, 스마트 폰의 부착된 LCD 보다는 크므로 구현된 콘텐츠를 정확히 볼 수 있었으며, CPU 모듈에서 빠른 그래픽 처리를 해 주므로 떨림없이 출력되는 것을 확인 할수 있었다.

후속연구

설계한 시스템을 검증하기 위하여 먼저 증강현실 기법을 지원하는 NyARToolkit 기반으로 증강현실 어플리케이션을 구현하였으며, 구현한 콘텐츠를 설계한 시스템에서 실행시켜 보았다. 구현한 콘텐츠가 잘 동작하는 것을 확인할 수 있었으며 이로써 설계 및 구현한 시스템은 모바일 증강현실 시스템으로 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	증강현실은 가상현실과 달리 어떤 장점이 있는가?	[1] 특히, 최근 휴대 모바일 기기의 급속한 보급으로 인한 휴대용 정보단말기의 대중화로 인해 개인화된 서비스의 요구가 증가하게 되었고, 이는 카메라와 그래픽 처리 능력은 높인 단말기, 충분한 속도의 무선통신 등의 기능을 갖춘 스마트폰이 등장하게 되었고 전통적인 AR(Argument Reality) 기술이 모바일 기기로 전이 되면서 모바일 AR이 스마트폰의 애플리케이션 형태로 보급되어 많은 사람들의 관심을 받고 있다. 특히, AR은 가상현실과 달리 사용자가 현실 세계에서 가상의 콘텐츠 또는 서비스와 직접적이고 직관적인 상호작용을 할 수 있다는 장점이 있다. 또한 이러한 AR이 갖는 장점과 모바일기기의 장점이 결합되어, 사용자에게 필요한 정보를 원하는 시간과 장소에서 제공할 수 있도록 다양한 서비스들이 제공되고 있다.
	안드로이드란 무엇인가?	안드로이드란 구글사에서 모바일기기를 위한 운영 체제, 미들웨어와 중요한 응용프로그램의 모음을 의미한다. 안드로이드는 리눅스 2.
	증강현실은 어떤 기술을 의미하는가?	증강현실은 현실세계와 가상의 체험을 결합하는 기술을 의미한다. 증강현실 기술은 일반 가상현실 기술의 부류라고도 할 수 있으나, 실시간으로 현실세계와 가상 객체가 동시에 혼합해서 제공되는 점에서 다르다고 할수 있다.

참고문헌 (11)

계보경, "증강현실 기반학습에서 매체특성과 현존감 학습몰입 학습효과의 관계 규명," 이화여자대학교, 박사학위 청구논문, 2007.
이경호, 이정민, 김동근, 한영수, 이재준, "제품의 유지보수를 위한 시각 기반 증강현실 기술 개발," 한국 CAD/CAM 학회 논문집, 제 13권 4호, pp. 265-272, 2008.

원문보기 상세보기
최홍원, 박진우, 정상영, 박홍석, 고성우, "증강현실을 이용한 차체 조립시스템의 재구성," 한국공작기계학회지, 제 19권, 6호, pp. 875-882, 2010.
채창훈, 백남옥, 김동욱, 정남준, "증강현실을 전력설비 유지보수에 관한 연구," 대한전기학회 하계학술대회 논문집, pp. 1993-1994, 2011.
배성한, 이기열, 이화민, "스마트폰을 이용한 증강 현실 기반 교량정보 시스템," 제 35회 한국정보처리학회 춘계학술대회 논문집, pp. 696-699, 2011.
Steven J. Henderson, Steven K. Feiner, "Argumented Reality for Maintenance and Repair," Columbia Univ., ISMAR 2007.
H. Kato, M. Billinghurst. "Marker Tracking and HMD Calibration for a video-based Augmented Reality Conferencing System", Proceedings of the 2nd International Workshop on Augmented Reality, pp85-94, 1999
Wagner. D., Schmalatieg, D., "ARToolKitPlus for Pose Tracking on Mobile Device," Proceeding of 12th Computer Vision Winter Workshop, pp. 139-146, 2007.
M. Hizer. "Marker Detection for Augmented Reality Applications," Seminar /Project Image Analysis Graz, Oct. 27, 2008.
전수진, 김영섭, "효과적인 증강현실 구현을 위한 오디오 마커 검출," 반도체디스플레이기술학회지 제10권 제2호(2011년 6월), pp. 121-124.

원문보기 상세보기
http://nyatla.jp/nyartoolkit/doc/nyartoolkit/3.0.0/api

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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