본 논문에서는 집적 영상과 컴퓨터 재생 기술을 활용한 3차원QR 코드 생성 기술을 제안한다. 제안하는 기술에서는 2차원 QR 코드를 네 개의 면으로 나누어 각각의 면을 서로 다른 깊이에 배치한 뒤 깊이가 추가된 3차원 QR 코드를 합성조리개 집적 영상과 컴퓨터 재생 기술을 사용하여 생성한다. 이 과정에서 3차원 영상 기술 중 하나인 집적 영상 기술을 사용한다. 마지막으로, 3차원 QR 코드를 집적영상을 이용하여 컴퓨터 재생을 한 뒤 각 면을 배치했던 깊이 부분에서 영상을 재생하고 조합하면 3차원 QR 코드를 읽을 수 있다. 따라서 QR 코드를 읽을 때 보안을 강화할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 기술이 QR 코드를 읽을 때 보안을 강화할 수 있음을 보이기 위하여 광학적 실험과 컴퓨터 재생을 수행하였다. 또한, 재생 깊이를 알고 있을 때, 3차원 QR 코드를 읽을 수 있음을 보였다.
본 논문에서는 집적 영상과 컴퓨터 재생 기술을 활용한 3차원 QR 코드 생성 기술을 제안한다. 제안하는 기술에서는 2차원 QR 코드를 네 개의 면으로 나누어 각각의 면을 서로 다른 깊이에 배치한 뒤 깊이가 추가된 3차원 QR 코드를 합성조리개 집적 영상과 컴퓨터 재생 기술을 사용하여 생성한다. 이 과정에서 3차원 영상 기술 중 하나인 집적 영상 기술을 사용한다. 마지막으로, 3차원 QR 코드를 집적영상을 이용하여 컴퓨터 재생을 한 뒤 각 면을 배치했던 깊이 부분에서 영상을 재생하고 조합하면 3차원 QR 코드를 읽을 수 있다. 따라서 QR 코드를 읽을 때 보안을 강화할 수 있다. 본 논문에서는 제안된 기술이 QR 코드를 읽을 때 보안을 강화할 수 있음을 보이기 위하여 광학적 실험과 컴퓨터 재생을 수행하였다. 또한, 재생 깊이를 알고 있을 때, 3차원 QR 코드를 읽을 수 있음을 보였다.
In this paper, we propose three-dimensional (3D) quick-response (QR) code generation technique using passive 3D integral imaging and computational integral imaging reconstruction technique. In our proposed method, we divide 2D QR code into 4 planes with different reconstruction depths and then we ge...
In this paper, we propose three-dimensional (3D) quick-response (QR) code generation technique using passive 3D integral imaging and computational integral imaging reconstruction technique. In our proposed method, we divide 2D QR code into 4 planes with different reconstruction depths and then we generate 3D QR code using synthetic aperture integral imaging and computational reconstruction. In this 3D QR code generation process, we use integral imaging which is one of 3D imaging technologies. Finally, 3D QR code can be scanned by reconstructing and merging 3D QR codes at 4 different planes with computational reconstruction. Therefore, the security level for QR code scanning may be enhanced when QR code is scanned. To show that our proposed method can improve the security level for QR code scanning, in this paper, we carry out the optical experiments and computational reconstruction. In addition, we show that 3D QR code can be scanned when reconstruction depths are known.
In this paper, we propose three-dimensional (3D) quick-response (QR) code generation technique using passive 3D integral imaging and computational integral imaging reconstruction technique. In our proposed method, we divide 2D QR code into 4 planes with different reconstruction depths and then we generate 3D QR code using synthetic aperture integral imaging and computational reconstruction. In this 3D QR code generation process, we use integral imaging which is one of 3D imaging technologies. Finally, 3D QR code can be scanned by reconstructing and merging 3D QR codes at 4 different planes with computational reconstruction. Therefore, the security level for QR code scanning may be enhanced when QR code is scanned. To show that our proposed method can improve the security level for QR code scanning, in this paper, we carry out the optical experiments and computational reconstruction. In addition, we show that 3D QR code can be scanned when reconstruction depths are known.
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문제 정의
따라서 비밀스러운 정보는 QR 코드로 전달할 수 없다. 본 논문에서는 기존의 QR 코드에 보안을 강화하기 위하여 3차원 QR 코드를 생성하는 기술에 대하여 제안한다. 3차원으로 만들기 위하여 QR 코드를 네 부분으로 나누어 각 면의 깊이를 다르게 배치한다.
본 논문에서는 보안을 강화한 3차원 QR 코드 생성 기술에 대해 제안하였다. QR 코드의 국소 면(local surface)에 대해 서로 다른 깊이 정보를 주어 스캔이 어렵게 만들어 보안을 강화할 수 있었다.
제안 방법
그림 7과 표 1의 결과의 성능을 객관적으로 검증하기 위하여 원본 영상과 재생된 영상의 상관관계를 구하였다. 이 상관관계를 통해 성능 척도를 사용할 수 있는 Peak to Sidelobe Ratio (PSR)을 구하였다.
본 논문에서 제안하는 3차원 QR 코드를 검증하기 위하여 광학적 실험을 수행하였다. 영상 획득 장치로는 Nikon D3200 DSLR 카메라를 사용하였다.
그림 4와 같이 SAII로 획득한 요소 영상들을 가상의 핀 홀 배열에 투과하여 재생 깊이 면에 중첩하면 깊이 방향으로 슬라이스 된 영상을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 다음 식과 같이 각각의 요소 영상을 재생 깊이 면에 확대 투영하여 재생하는 컴퓨터 재생 방법을 사용 한다[8].
본 논문에서는 확대율을 고려한 컴퓨터 재생 방법을 사용하기 때문에 SAII로 획득한 요소 영상들의 해상도를 301(H)×200(V)으로 변경하였다.
이 상관관계를 통해 성능 척도를 사용할 수 있는 Peak to Sidelobe Ratio (PSR)을 구하였다. 원본 영상은 분할된 4개의 면이고 430mm부터 600mm까지 10mm 간격으로 재생한 결과영상과의 상관관계를 구한 후 PSR값을 구하였다. PSR값이 높을수록 일치성이 높다고 판단할 수 있고 PSR의 식은 다음과 같다[13].
그림 7과 표 1의 결과의 성능을 객관적으로 검증하기 위하여 원본 영상과 재생된 영상의 상관관계를 구하였다. 이 상관관계를 통해 성능 척도를 사용할 수 있는 Peak to Sidelobe Ratio (PSR)을 구하였다. 원본 영상은 분할된 4개의 면이고 430mm부터 600mm까지 10mm 간격으로 재생한 결과영상과의 상관관계를 구한 후 PSR값을 구하였다.
이 영상을 3차원으로 복원하기 위하여 본 논문에서는 집적 영상을 사용한다. 집적 영상이란 3차원 영상 기술 중의 하나인데 렌즈 배열을 통하여 서로 다른 원근감을 가지는 요소 영상을 획득하고 이 요소 영상들을 이용하여 3차원 디스플레이나 시각화가 가능하다.
정밀한 결과를 얻기 위해 SAII를 사용하여 그림 6과 같은 고해상도의 요소 영상을 얻었다. 카메라의 이동거리는 3mm이고 총 10(H)×10(V)의 영상을 획득하였다.
대상 데이터
본 논문에서 제안하는 3차원 QR 코드를 검증하기 위하여 광학적 실험을 수행하였다. 영상 획득 장치로는 Nikon D3200 DSLR 카메라를 사용하였다. 카메라로 획득한 요소 영상의 해상도는 3008(H)×2000(V)이고 카메라 렌즈의 초점거리는 50mm이다.
카메라로 획득한 요소 영상의 해상도는 3008(H)×2000(V)이고 카메라 렌즈의 초점거리는 50mm이다.
카메라의 이동거리는 3mm이고 총 10(H)×10(V)의 영상을 획득하였다.
이론/모형
본 논문에서는 고해상도의 3차원 영상을 재생하기 위하여 합성조리개 집적 영상 (Synthetic Aperture Integral Imaging: SAII) 기술을 사용한다[7]. SAII는 렌즈 배열로 요소 영상을 획득하는 것이 아니라 그림 3과 같이 카메라 배열을 이용하여 요소 영상을 획득한다.
각 면의 깊이 값을 알아야만 QR 코드를 복원하여 읽어낼 수 있다. 이를 구현하기 위하여 3차원 영상 검출 및 시각화 방법인 집적 영상법을 사용한다[2-13].
성능/효과
컴퓨터 재생 방법을 사용하여 3차원 영상을 획득하게 되면 깊이 값이 일치하지 않는 재생 면에서도 어느 정도 내용 파악이 가능하기 때문에 정확한 깊이 값을 넣어 깨끗한 3차원 영상을 획득해야만 내용을 인식할 수 있는 QR 코드를 사용해야 한다. 따라서 본 논문에서 제안하는 집적 영상법을 활용한 3차원 QR 코드 기술은 정보를 전달할 때 보안을 강화할 수 있다.
QR 코드의 국소 면(local surface)에 대해 서로 다른 깊이 정보를 주어 스캔이 어렵게 만들어 보안을 강화할 수 있었다. 요소 영상을 확대하여 재생을 함으로써 재생된 영상을 별도의 크기 조작 없이 복원을 할 수 있었고 복원된 QR 코드를 읽어낼 수 있었다. 하지만 카메라의 제한된 성능과 낮은 해상도의 요소 영상을 확대하여 재생한 기술로 인하여 3차원 해상도가 저하되기 때문에 오차가 발생하였고 이 오차를 줄이기 위하여 더욱 정밀하게 깊이 정보를 얻을 수 있는 컴퓨터 재생 알고리즘을 사용해야 할 것이다.
후속연구
따라서 타인에게 정보를 전달할 때 서로 약속된 키 정보를 알지 못한다면 그 정보를 알 수 없게 된다. 하지만 이 방법만으로 완벽한 정보의 보안은 힘들기 때문에 향후 이중 랜덤 위상 암호화 (Double-Random-Phase Encryption)과 같은 광학적 암호화를 추가한 3차원 QR 코드를 연구할 예정이다. 이 방법을 쓰게 되면 더욱 보안을 강화시킬 수 있기 때문에 중요한 정보를 담을 수 있을 것으로 예상된다.
요소 영상을 확대하여 재생을 함으로써 재생된 영상을 별도의 크기 조작 없이 복원을 할 수 있었고 복원된 QR 코드를 읽어낼 수 있었다. 하지만 카메라의 제한된 성능과 낮은 해상도의 요소 영상을 확대하여 재생한 기술로 인하여 3차원 해상도가 저하되기 때문에 오차가 발생하였고 이 오차를 줄이기 위하여 더욱 정밀하게 깊이 정보를 얻을 수 있는 컴퓨터 재생 알고리즘을 사용해야 할 것이다. 그리고 집적 영상에서의 깊이 해상도와 일반 해상도의 제한으로 인하여 시스템에 대한 최적화가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
QR 코드는 언제 누가 개발하였는가?
QR 코드는 흑백 격자무늬 패턴으로 정보를 저장할 수 있는 2차원 바코드이다. 1994년 Denso Wave 사에서 개발하였고 Quick Response Code의 약자이다. QR 코드의 패턴들 중 큰 사각형 3개는 포지션을 잡아 주고 나머지 격자무늬는 데이터를 담고 있다.
QR 코드는 무엇인가?
현재 2차원 QR 코드는 우리 생활에 깊게 자리매김하고 있다. QR 코드는 흑백 격자무늬 패턴으로 정보를 저장할 수 있는 2차원 바코드이다. 1994년 Denso Wave 사에서 개발하였고 Quick Response Code의 약자이다.
QR 코드의 장점은 무엇인가?
QR 코드의 패턴들 중 큰 사각형 3개는 포지션을 잡아 주고 나머지 격자무늬는 데이터를 담고 있다. 기존의 1차원 바코드에 비해 많은 양의 정보를 담을 수 있고 코드를 읽어내는 속도가 빠르며, 어느 정도 손상이 되어도 읽을 수 있는 장점이 있다. 그리고 1차원 바코드는 숫자와 문자 정보만 표현할 수 있지만 QR 코드는 사진, 동영상 등 다양한 정보를 표현할 수 있는 장점이 있다 [1]. 하지만 누구나 쉽게 읽을 수 있기 때문에 보안에 취약하다는 단점이 존재한다.
참고문헌 (13)
Denso Wave. QR code Features [Internet]. Available: https://web.archive.org/web/20130129064920/http://www.qrcode.com/en/qrfeature.html/.
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H. Hoshino, F. Okano, H. Isono, and I. Yuyama, "Analysis of resolution limitation of integral photography," Journal of the Optical Society of America A, vol. 15, no. 8, pp. 2059-2065, August 1998.
M. Cho, M. Daneshpanah, I. Moon, and B. Javidi, "Threedimensional optical sensing and visualization using integral imaging," Proceedings of the IEEE, vol. 99, no. 4, pp. 556-575, April 2011.
M. Cho, A. Mahalanobis, and B. Javidi, "3D passive photon counting automatic target recognition using advanced correlation filters," Optics Letters, vol. 36, no. 6, pp. 861-863, March 2011.
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