[논문]프로젝트 탱고 기반의 증강현실 전시 콘텐츠 구현

김지성; 이동철

doi:10.6109/jkiice.2017.21.12.2312

프로젝트 탱고 기반의 증강현실 전시 콘텐츠 구현
Augmented Reality exhibition content implemented using Project Tango 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.21 no.12, 2017년, pp.2312 - 2317

김지성 (Department of Tourism Convergence Software, Jeju National University) , 이동철 (Department of Management Information Systems, Jeju National University)

초록
AI-Helper

박물관은 디지털 기술과 융합으로 관람객에게 다양한 방식으로 정보를 전달하고 있다. 증강현실 기술은 현실세계에 이음새 없이 가상객체를 증강시켜주는 방식으로 전시물에 대한 정보 제공 역할과 결합하여 사용자의 다양한 감각을 사용할 수 있어 높은 몰입감과 현실감을 제공해준다. 그러나 위치기반 증강현실은 GPS 정보의 오차로 인해서 가상객체가 현실세계와 부정확한 정합현상을 유발시키고 비전기반 증강현실은 마커가 배치된 위치에 증강이 가능하나 기하학적인 패턴은 사용자의 체험의 집중도를 감소시킨다. 이런 문제를 해결하기 위해 개발된 프로젝트 탱고를 이용하여 현실세계와 상호작용하는 전시 콘텐츠를 구현하였다. 구현한 전시 콘텐츠는 Lenovo Phab 2 Pro를 기반으로 Unity 3D에서 Project Tango SDK를 사용하였다. 관람객이 전시콘텐츠에 몰입감과 현실감을 향상시킬 수 있었으며 박물관뿐만 아니라 쇼핑몰 등 다양한 전시분야와 접목할 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Museums are converging with digital technology to convey information to viewers in various ways. Augmented reality technology enhances virtual objects seamlessly in the real world, and provides a high sense of immersion and realism because it can use various senses of users in combination with information providing role of exhibits. However, the location-based augmented reality may cause the inaccurate registration of the virtual object with the real world due to the error of the GPS information, and the vision-based augmented reality can be enhanced at the position where the marker is placed. To solve this problem, we implemented the exhibition contents that interact with the real world by using the developed project tango. The exhibited contents were based on Lenovo Phab 2 Pro and Project Tango SDK in Unity 3D. Visitors were able to improve immersion and realism in exhibition contents, and it would be able to combine with various exhibition fields such as shopping malls as well as museums.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

관람객들은 현실 공간을 인지하고 가상객체와 상호작용하는 프로젝트 탱고 기술을 사용하며 참여를 유도하고 몰입감을 향상시켜 새로운 경험과 전시물에 대한 높은 이해도를 제공하는 기회를 제공하고자 한다.
본 논문에서는 기존 증강현실의 객체등록방식이 가지고 있는 문제점을 개선한 현실공간을 인지할 수 있는 전시콘텐츠를 프로젝트 탱고 기반으로 구현하였다. 현실사물의 위치를 파악할 수 있는 적외선 카메라와 어안 카메라 사용으로 가상의 객체를 정확히 정합할 수 있게 되었고, 적정 범위 안에 관람객이 감지되면 관리자에 의해서 저장된 ADF와 관람객의 위치를 비교 분석하여 사전에 등록한 가상객체가 증강된다.
본 논문에서는 기존에 증강현실 콘텐츠가 가지고 있는 문제점인 현실세계의 공간과 사물을 인지하지 못하여 부정확한 정합문제를 보완한 프로젝트 탱고(Project Tango)를 사용하여 전시콘텐츠를 제작할 것이다.
본 연구에서는 프로젝트 탱고를 기반 콘텐츠로서 현실세계의 사물을 위치를 파악하고 전시하고자 하는 가상객체와 상호작용할 수 있도록 구현하였다.

제안 방법

3D공간에서 사용되는 X, Y, Z 좌표값을 Unity 3D에서는 Unity World Frame 과 Unity Camera Frame 모두 왼손 좌표계를 사용한다. 관람객의 위치 데이터를 얻기 위해서 가상객체의 위치를 Unity World(UW) 좌표프레임과 Project Tango START_OF_SERVICE(SS)좌표 프레임 사이로 변환하고, 관람객 위치를 Unity Camera(UC)좌표 프레임과 Tango Device(D)좌표 프레임으로 변환한다.
제안하는 콘텐츠의 기능구성은 일반 카메라로 보인 현실세계에 Unity3D로 구현된 가상객체를 증강시키고전시물에 대한 정보를 제공하는 가상버튼에 이벤트 호출하게 한다. 그리고 어안카메라로 사용자의 동작추적기능을 활성화하여 위치정보를 파악하고, 적외선 카메라를 이용해 현실 사물의 거리를 인식해 현실공간을 3D 스캐닝 한다.
프로젝트 탱고는 장치가 주변 세계와 비교하여 자신의 위치를 이해하는 기능을 제공하는 플랫폼이다. 기존 스마트폰이 보유하고 있는 GPS, Wi-Fi를 이용하는 동시에 사물간의 거리를 측정할 수 있는 적외선 센서(Integrated Depth Sensing)와 주변 환경의 가장자리나 패턴을 분석해 사용자의 위치를 추적할 수 있는 어안카메라(Fisheye Camera)를 추가하여 동작추적(Motion Tracking), 공간학습(Area Learnig), 깊이인식(Depth Perception)과 같은 3가지 핵심 기능을 구현하였다[5].
제안한 전시콘텐츠는 그림 2와 같이 스마트폰에서 전달받은 현실세계의 정보를 가지고 가상객체를 정확하게 정합 할 수 있다. 사용자와 관리자 화면을 분리하여 각 공간마다 관리자는 콘텐츠를 등록 및 수정할 수 있도록 하였다.
스마트폰은 표 2와 같이 Android기반 운영체제에서 유일하게 프로젝트 탱고를 지원하는 Lenovo Phab 2 Pro를 사용하였고, 개발도구로 Unity 3D와 프로젝트 탱고를 지원하는 Unity SDK를 사용하였다.
동작추적은 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)기반으로 개발되었으며 기기가 작동 중위치를 파악하는 기능이다. 어안카메라와 관성측정장치(Inertial Measurement Unit, IMU)를 사용하여 카메라에 비치는 시각적 특징들을 추출하고 각종센서들을 이용해서 사용자의 위치를 초당 최대 100회 계산한다.
제안하는 콘텐츠의 기능구성은 일반 카메라로 보인 현실세계에 Unity3D로 구현된 가상객체를 증강시키고전시물에 대한 정보를 제공하는 가상버튼에 이벤트 호출하게 한다. 그리고 어안카메라로 사용자의 동작추적기능을 활성화하여 위치정보를 파악하고, 적외선 카메라를 이용해 현실 사물의 거리를 인식해 현실공간을 3D 스캐닝 한다.
제안한 전시 콘텐츠는 현실세계의 사물을 인지할 수 있어 가상객체를 정확하게 정합해 관람객이 이질감 없이 전시물에 대해서 몰입할 수 있는 높은 현실감을 제공한다.

성능/효과

제안한 전시콘텐츠는 그림 2와 같이 스마트폰에서 전달받은 현실세계의 정보를 가지고 가상객체를 정확하게 정합 할 수 있다. 사용자와 관리자 화면을 분리하여 각 공간마다 관리자는 콘텐츠를 등록 및 수정할 수 있도록 하였다.

후속연구

이는 지금까지 증강현실 전시콘텐츠를 정보를 전달하고 흥미를 끌기 위한 수단으로 사용되어 왔다. 제안한 전시콘텐츠는 관람객과 가상객체가 서로 상호작용할 수 있으며, 도슨트 시스템과 결합으로 보다 사실적인 관람안내가 가능할 것이며, 박물관뿐만 아니라 다양한 전시분야에 접목해 관람객의 몰입감과 현실감을 향상 시킬 수 있을 것이다.
향후 프로젝트 탱고기술의 응용은 Google Glass와 Daydream 플랫폼과의 결합으로 의류매장에 방문하지 않아도 선택한 옷을 자신의 사이즈에 맞게 미리 입어볼 수 있고, 집에서 매장에 전시된 자동차를 시승할 수 있는 가상현실과 증강현실이 결합된 혼합현실로 발전할 것으로 전망된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	위치기반(Location Based)증강현실의 단점은?	비교적 쉽게 구현이 가능하여 증강현실 초창기에 스마트폰 어플리케이션으로 많이 구현되었다. 하지만 GPS를 기반으로 사용자의 위치를 추적하기 때문에 10~30m 정도의 오차가 발생할 수 있으며, 증강된 가상객체가 실제 위치와는 다른 위치에 정합되는 문제가 발생할 수 있다.
	위치기반(Location Based)증강현실이란?	위치기반(Location Based)증강현실은 GPS(Global Positioning System)정보를 기반으로 스마트폰이 가지고 있는 자이로스코프(Gyroscope), 가속도계(Accelerometer) 등의 각종 센서를 이용하여 사용자의 움직임과 방향, 속도를 정밀하게 추적하며 디스플레이에 가상객체를 시각화 하는 기술을 말한다[3].
	증강현실의 이점은?	증강현실(Augmented Reality, AR)은 현실을 바탕으로 가상의 객체를 이질감 없이 보여줘 사용자에게 몰입감과 현실감을 제공해주기 때문에 증강현실기반 전시 콘텐츠는 사용자에게 전시물에 대한 흥미와 이해도를 높일 수 있다. 현재 국내외 박물관에서 증강현실을 도입한 콘텐츠를 전시하며 관람객에게 다양한 경험을 제공하고 있다[2].

참고문헌 (7)

D. Buhalis, R. Law, "Progress in Information Technology and Tourism Management: 20 Years on and 10 Years after the Internet-The State of eTourism Research," Tourism Management, vol. 29, no. 4, pp. 609-23, Aug. 2008.

상세보기
M. A. Park, "A study of applying augmented reality technology to museum experience," M.S. Thesis, Department of Digital Media and Cultural Contents, The Graduate School at Catholic University, KOREA, 2016.
K. M. Yeo, J. H. Ahn, "LBS technology and standardization trend," Electronics and telecommunications trends, vol. 25, no. 6, pp. 11-19, Dec. 2010.
H. H. Park, J. Y. Park, "Augmented Reality Element Technology and Trends," Journal of Korea Multimedia, vol. 20, no. 4, pp. 24-36, Dec. 2016.
Google Developers, (2017. Fab) Tango Developer Overview, [Internet]. Available : Tango, https://developers.google.com/tango/developer-overview.
G. X. Zhang, I. H. Suh, "Loop Closure in a Line-based SLAM," Journal of Korea Robotics Society, vol. 7, no. 2, pp. 120-128, Jun. 2012.

원문보기 상세보기
S. A. Oh, "A Study on the Using Augmented Reality for Transforming Messages in the Museums," Journal of Korea Design Knowledge Society, vol. 23, pp. 167-176, Aug. 2012.

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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