[논문]증강현실을 적용한 관광지 사물인식 실감체험 앱 콘텐츠 구현

김영상; 김영익

증강현실을 적용한 관광지 사물인식 실감체험 앱 콘텐츠 구현
Implementation of Realistic Experience Application Contents for Tourist Spots Object Recognition Using Augmented Reality Technology 원문보기

스마트미디어저널 = Smart media journal, v.5 no.1, 2016년, pp.122 - 129

김영상 (제주한라대학교 디지털콘텐츠과) , 김영익 (제주대학교 경영정보학과)

초록
AI-Helper

최근 증강현실 기술은 스마트폰 증가추세에 따라 사용자 중심의 상호작용을 지원하는 형태로 발전하고 있다. 논문에서 우리는 관광지 사물인식 기술과 사용자의 위치 정보를 이용하여 실감체험이 가능한 어플리케이션을 구현하였다. 개발 시스템은 스마트폰의 GPS와 비콘 정보를 이용하여 사용자와 관광지 사물의 현 위치를 파악한 후, 두 지점간의 거리와 방향을 계산하여 해당 관광지의 실감체험 콘텐츠를 제공한다. 실감체험 앱을 통하여 우리는 제주를 찾는 관광객들에게 제주의 문화에 대한 이해와 감동을 주는 한편, 무명 관광지의 자원화 가능성을 높이고, 제주 관광의 이미지를 개선하는 효과를 기대할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In recent years, the Augmented Reality Technology is improving in order to support the user-oriented interaction depending on growing trend in smart phones. In this paper, we present the Realistic Experience App. Contents which help the smart phone users experience the real situations by using the Object Recognition Technology of the tourist attractions and the users' location information. The developed system pinpoints both the location of the user and that of the tourist spot object through the GPS of the smart phone and the information of Beacon, providing the realistic experience contents about the tourist attraction after estimating the distance and the direction between the user and the place. The Realistic Experience App. Contents are expected not only to impress the culture of Jeju on the tourists but also to increase the potential to uncover the unknown tourist attractions and improve the image of Jeju as one of the best sightseeing cities.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

2장에서는 사물 인식, 증강현실 및 실감 체험 관련 연구를 기술하고, 제3장에서 구체적으로 실감 체험 시스템을 설계하고, 구체적인 구현 내용 및 시스템 자체 평가 결과를 제시하였다. 결론에서는 모바일 증강현실과 실감 체험 기술의 향후 발전 방향을 제시한다.
스마트폰의 카메라를 이용하여 증강현실을 적용한 콘텐츠 앱의 개발은 관광지 투어와 같은 현실에서의 활용도가 매우 높다. 본 논문에서는 제주 관광지의 다양한 문화 콘텐츠를 해당 관광지에서 직접 제공할 수 있도록 스마트폰 어플리케이션으로 구현하였다. 관광지 실감 체험 앱은 스마트폰 사용자의 GPS 정보로 얻은 현재 위치에서 대상물인 해당 피사체까지 거리와 각도를 계산하여 실제 대상물과 카메라 화면 속의 대상물이 일치되었을 때 해당 콘텐츠가 제공되도록 하는 것이다.
본 시스템은 안드로이드 및 아이폰 개발 환경에서 자기 위치 기반의 증강현실 서비스가 이루어질 수 있도록 사물 인식 반응 후 콘텐츠의 제공 및 사물의 정확한 인식을 위한 사물 영역 설정이 가능하도록 구현되었다.
본 연구는 스마트폰의 LBS, Push 정보와 비콘 정보를 활용하여 증강현실 기술이 적용된 관광지 실감 체험 앱 콘텐츠를 구현한 것이다. 이것은 단순히 관광지 정보를 텍스트로 안내하는 것이 아니라 관광지 대상체 사물을 인식하여 관련 콘텐츠를 제공함으로서 실감 체험이 가능한 관광정보 서비스이다.
본 연구는 제주 관광지의 다양한 문화 콘텐츠를 해당 관광지에서 직접 제공할 수 있도록 스마트폰 어플리케이션으로 구현한 것이다. 전체적인 시스템 구성도는 그림 5와 같으며,
본 연구에 적용할 증강현실 기술은 사용자의 위치에서 방향과 거리를 위주로 하는 정보에 대해 스마트폰 카메라를 통한 관광지 현장에서 가상체험 서비스 제공이 가능한 앱 콘텐츠의 구현을 목표로 한다. 따라서 겹침 방지, 거리 및 높이, 전후 및 좌우 배치에 따른 화면의 모든 공간에 대해 입체적인 사용과 함께 아이콘의 크기를 달리하거나 사용한 확인 정보를 뒤로 보내는 등 스마트폰의 작은 화면에서 사용자 편의를 위한 마커 인식의 증강현실 기법을 적용한다.
본 연구에서 BLE 비콘을 적용한 이유는 불규칙한 통신시스템의 단점을 극복하고, GPS가 잘 처리하지 못하는 정교한 특수효과를 노린 것이다. 예를 들어, 서귀포 지장샘과 같이 목적물의 위치 및 크기 상 바로 앞에서 확인할 수밖에 없는 관광지에서는 스마트폰의 위치정보가 정확하지 않으므로 이를 보정하는 용도로 사용하였다.
따라서 실시간 정보교류의 매개체로서 매우 훌륭한 수단이다. 본 연구에서는 신화나 전설이 있는 관광지에서 Push 서비스와 LBS가 결합된 스탬프 촬영이 가능하도록 구현되었다.
특히, 관광지에서 현실의 목적물과 스마트폰의 카메라 인식을 통한 정확한 매칭이 되도록 사물 인식 기법으로 차별화함으로서 해당 목적물의 정보를 즉시적이며, 보다 더 편리하고 정확하게 현실감 있는 가상체험 서비스를 제공하고자 한다.

가설 설정

6미터이다. 내 위치와 거리는(3.6/36)*100=10미터이다(단, 여기서 CCD의 크롭 배율 1.0일 경우를 가정한다).

제안 방법

본 연구에 적용할 증강현실 기술은 사용자의 위치에서 방향과 거리를 위주로 하는 정보에 대해 스마트폰 카메라를 통한 관광지 현장에서 가상체험 서비스 제공이 가능한 앱 콘텐츠의 구현을 목표로 한다. 따라서 겹침 방지, 거리 및 높이, 전후 및 좌우 배치에 따른 화면의 모든 공간에 대해 입체적인 사용과 함께 아이콘의 크기를 달리하거나 사용한 확인 정보를 뒤로 보내는 등 스마트폰의 작은 화면에서 사용자 편의를 위한 마커 인식의 증강현실 기법을 적용한다.
본 연구에서 제안하는 실감 체험의 특징으로는 실시간 실감 체험을 위한 효율적인 프레임 수를 도출하고, 자연스런 반응을 위한 표현 프로그램의 적용, 다중 레이어를 활용한 사물과 영상의 접목, PNG를 활용한 배경화면의 제거 등을 들 수 있다.
실감 체험의 구현 사항으로는 실시간 실감 체험을 위한 효율적인 프레임 수를 계산하고, 자연스러운 반응을 위한 표현 프로그램을 적용하였으며, 다중 레이어를 통하여 사물과 영상의 접목으로 PNG를 활용하여 배경화면을 제거하였다. 캐릭터 활용 애니메이션은 테스트를 통하여 재구성하였다.
애니메이션이나 카툰은 여행 목적지와 관련된 제주의 신화와 전설을 주제로 한 플래시애니메이션이 서비스된다. 이야기 지도 메뉴에서는 정보의 습득 순서로 제주 지역을 다섯 구역으로 나누어 정보를 제공하였다. 단순화된 이미지의 제주 전도를 통해 원하는 지역 정보로 용이하게 접근할 수 있으며 다양한 멀티미디어 및 보행자용 네비게이션으로 접근 가능하다.
실감 체험의 구현 사항으로는 실시간 실감 체험을 위한 효율적인 프레임 수를 계산하고, 자연스러운 반응을 위한 표현 프로그램을 적용하였으며, 다중 레이어를 통하여 사물과 영상의 접목으로 PNG를 활용하여 배경화면을 제거하였다. 캐릭터 활용 애니메이션은 테스트를 통하여 재구성하였다.
푸시 기능에서 구현된 사항으로는 먼저 푸시를 통해 도출할 콘텐츠를 구성 기획하고, 콘텐츠 DB와의 연계 표현을 통하여 구성 콘텐츠의 주변 도달 시 정보 알림이 가능하도록 하였으며, 관심 콘텐츠의 반응 범위를 설정하여 현장 테스트를 통하여 직접 작동을 확인하였다.

대상 데이터

예를 들어, 서귀포 지장샘과 같이 목적물의 위치 및 크기 상 바로 앞에서 확인할 수밖에 없는 관광지에서는 스마트폰의 위치정보가 정확하지 않으므로 이를 보정하는 용도로 사용하였다. 실감 체험 앱에서 비콘의 설치 장소는 용연, 삼성혈, 산굼부리, 외돌개, 섭지코지 등 14개 장소이다.

이론/모형

두 축이 직교하지 않는 좌표평면 위의 두 점 P(x1, y1), Q(x2, y2)가 주어져있으면 두 점 사이의 거리 d는 코사인법칙을 이용하여 구할 수 있다. 실제로 삼각형 PQH의 한 내각의 크기가π-θ이므로 코사인법칙에 의한 거리 d는 다음과 같다.
실감 체험 앱에 적용한 위치 기반 증강현실 기법은 GPS와 콤파스의 오차가 존재하므로 스마트폰에서 얻는 위치 정보를 보정하기 위해 BLE(Bluetooth Low Energy) 비콘 기술을 활용한다. BLE 비콘 기술은 별도 충전이 필요 없는 저전력 무선통신이 가능하므로 스마트 기기 간에 자동으로 정보를 송수신하는데 유용하게 쓰인다.
실감 체험 앱은 스마트폰 카메라로 대상체와 대상체를 비추는 카메라 화면 속의 이미지가 매치되었을 때 현재 내 위치와 관광지 사물 대상체 간의 거리를 정확하게 계산하는 것이다. 지구와 같은 구면에서 피사체와 내 위치 간의 거리를 계산하는 첫 번째 방법을 제시하면, 그림 11과 같이 직교하지 않는 경우의 코사인법칙을 적용한다.

성능/효과

실감 체험을 위한 증강현실을 구현하기 위해서는 세 가지 조건을 갖추어야 한다. 첫째, 현실과 가상공간이 결합되어야 하고, 둘째로 실시간으로 동작 및 상호작용이 가능해야 하며, 셋째는 3차원으로 현실 세계에 정합이 되어야 한다는 것이다.

후속연구

특정 사물의 움직임이나 색상, 형태 등을 DB 화하고 꼬리표(tagging)를 통해 매칭을 실행하면 사물에 대한 인식이 가능하게 된다. 이러한 정보가 대량으로 쌓이게 되면 현재 iOS에서 제공하고 있는 특정 객체인식 수준의 서비스가 더 정확해질 것으로 기대된다.
향후 스마트 기기가 발달할수록 인간의 감성과 체험을 확대할 목적으로 가상 콘텐츠 개발 가시화 및 상호 작용 연동 기술이 지속적으로 연구될 것이며, 모바일 증강현실의 미래 방향은 센서와 비전 추적을 상호 보완적으로 사용하는 하이브리드 추적, 그리고 주변 사물 정보를 인식 활용함으로써 보다 윤택한 정보를 증강할 수 있는 사물 인식 모바일 증강현실이 뒤를 이을 것으로 예측된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스마트폰 증강현실 기반의 투어 안내 서비스는 무엇을 제공하는가?	증강현실(AR, Augmented Reality) 서비스는 스마트폰 사용자들이 현실 공간에서 가상공간으로 이동하면서 콘텐츠 생산과 소비를 가능하게 하고 있어 다양한 분야에서 필요성이 커지고 있다. 특히, 스마트폰 증강현실 기반의 투어 안내 서비스는 사용자의 위치와 방향을 인식하여 콘텐츠를 증강함으로써 지능적이면서도 객관적인 투어 안내를 제공한다[1].
	실감 체험을 위한 증강현실 구현의 세가지 조건은 무엇인가?	실감 체험을 위한 증강현실을 구현하기 위해서는 세 가지 조건을 갖추어야 한다. 첫째, 현실과 가상공간이 결합되어야 하고, 둘째로 실시간으로 동작 및 상호작용이 가능해야 하며, 셋째는 3차원으로 현실 세계에 정합이 되어야 한다는 것이다.
	증강현실 기술 중 상호작용 기술은 무엇인가?	IT 기술과 디지털 콘텐츠 기술이 융합된 증강현실 기술은 실제 공간인 현실에 디지털 정보를 연계하여 더욱 편리한 정보를 표현할 수 있게 된다[3,4,5]. 증강현실 기술 중에서도 상호작용 기술은 실감 효과를 실시간으로 제시하는 가시화와 더불어 가상현실 시스템을 구축하는 핵심기술이다. 상호작용은 시각이나 청각, 미각, 후각 등의 사용자 오감과 이를 구동하는 소프트웨어, 가상현실 콘텐츠, 실시간 반응 기술 등으로 구분할 수 있다[6,7].

참고문헌 (13)

신춘성 외, "모바일 증강현실 서비스 동향과 지속 가능한 콘텐츠 생태계 전망", 정보과학회지, 한국정보과학회, 2010년 6월
김형년, "모바일 환경에서 증강현실 인터페이스", 서비스산업연구 제12권 제1호, 한국서비스산업학회, 2014년 12월
J. Fischer, Rendering Methods for Augmented Reality, Dissertation, University of Tubingen, 2006. http://www.janfischer.com/publications/Fischer06_PhdDissertation_HighRes.pdf.
Daniel Wagner, Handheld Augmented Reality, PhD dissertation, Graz University of Technology, Institute for Computer Graphics and Vision, October 2007. URL http://studierstube.icg.tu-graz.ac.at/thesis/Wagner_PhDthesis_final.pdf.
Ahmed Al Maashri, Sara Al-Asadi, Muna Tageldin, Shurooq Al-Lawati, Ali Al Shidhani, "Augmented Reality for Tourism in Oman Using Free Open Source Software", Fre and Open Software Conference(FOSSC-15), MUSCAT, FEB. 18-19, 2015.
(주)제주넷, 지역특화산업육성사업 결과보고서, 2015년 6월
김영상 외, "실감체험 증강현실 스마트앱에서 피사체 거리계산 정확성 연구", 제40회 추계학술발표대회, 한국정보처리학회, 2013년 11월
민인철 외, "광주 실감미디어 콘텐츠 육성방안," 2012년
장영균 외, "모바일 증강현실 기술동향", OSIA Standard & Technology Review, 개방형컴퓨터통신연구회, 2010년
장용호 외, "디지털 문화콘텐츠의 생산, 유통, 소비과정에 관한 모형," 2004년
김준래, "대충 그려도 컴퓨터는 다 알아봐", Science Times, http://www.sciencetimes.co.kr, 2012년 10월
이상윤, "얼굴인식 최신 기술 및 표준화 동향", IITA정보통신연구진흥원, 2005년
Reza Oji, An Automatic Algorithm for Object Recognition and Detection based on ASIFT keypoints, Signal & Image Processing: An International Journal(SIPIJ) Vol. 3, No5, October 2012년

저자의 다른 논문 :

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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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