[논문]증강현실 지도제작에 대한연구

김태은

doi:10.22156/cs4smb.2018.8.6.335

증강현실 지도제작에 대한연구
A Study on the Creation of Augmented Reality Map 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.8 no.6, 2018년, pp.335 - 341

초록
AI-Helper

본 논문은 2D 지도에 증강현실 기술을 접목하며 2D정보와 3D정보를 혼합한 새로운 형태의 모바일 기기에 탑재될지도 콘텐츠에 대한 연구이다. 또한 본 논문의 이해를 돕기 위해 Unity3D 엔진을 이용하여 제작한 'NSU AR Map'이라는 3D 지도 어플리케이션의 기획부터 제작까지를 기술하였다. 'NSU AR Map'은 사용자의 위치를 정확히 파악할 수 있는 정확성과 360 View를 통한 실제 모습까지 파악이 가능하게 한 지도 어플리케이션이다. 이 논문을 통해서 3D 지도 어플리케이션의 제작과정에서 얻은 경험을 토대로 3D화 시킨 요소들과 증강현실의 기술이 새로운 지도 어플리케이션에 어떻게 작용되며 앞으로의 발전 가능성에 대한 방향성을 제시하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper is a study on map contents to be embedded in a new type of mobile device that combines 2D information and 3D information by combining 2D information with augmented reality technology. We also describe the planning and production of a 3D map application called 'NSU AR Map' using Unity3D engine to help understand this paper. 'NSU AR Map' is a map application that enables accurate identification of user's location and real-world view through 360 View. Based on the experience gained during the process of 3D map application, this paper will present how 3D technologies and augmented reality technologies are applied to new map applications and how they can be developed in the future.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. Paul Milgram's Mixed reality classification(Google search)
그림 Fig. 2. Microsoft Hololens (Google Search)
그림 Fig. 3. 'NSU AR Map' main screen
그림 Fig. 4. 'NSU AR Map' marker
그림 Fig. 5. Scanner recognition scene
그림 Fig. 6. vuforia SDK download screen
그림 Fig. 7. Specs from Importing Unity SDK
그림 Fig. 8. vuforia AR_Fairytale Marker Image Set Production
그림 Fig. 9. Modeling of 'Seongam Culture Gym'
그림 Fig. 10. Unity Engine
그림 Fig. 11. Move, Zoom In and Zoom Out UI Buttons
그림 Fig. 12. 360 degree camera shot
그림 Fig 13. '360 degree camera view' applied

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 다양한 증강현실 방식을 응용하여 증강현실 모바일 기반 3D 지도 어플리케이션을 제작 하였다[7-11].
본 논문은 요즘 많은 관심을 받고있는 가상증강현실 기술을 이용한 다양한 콘텐츠 중에서 지도 어플리케이션의 응용에 대한 개발논문이다. 스마트폰의 발전과 함께 성장해온 위치기반 서비스 중에서 구글 맵의 활용도 같이 성장해왔다.
이와같은 연구추세를 반양하듯 스마트폰 산업의 발전과 함께 이동하면서 정보를 검색하며 찾아다니는 서비스를 이용하는 구글 글래스를 기반으로하고 구글 맵에 가상증강 기술을 추가한 AR Map 상용화를 목표로 한 연구가 유명 IT 연구소등에서 진행되고 있다. 본 연구에서는 남서울대학교의 지도를 3D Map으로 구현하여 가상세계로 제작 한 다음 증강현실 기술이 적용되는 어플리케이션을 개발하였다.
이 외에도 핵심적으로 작용한 360도 라이브 뷰를 추가하였다. 이는 증강현실의 실시간 현실에 3차원 가상정보를 보여주어 정확하고 직접 가보지 않아도 위치의 감각과 장소의 정보를 정확히 전달하고자 하는 것을 목표로 구현하였다.
하지만, 직접 길을 찾기 시작하면 3D Map으로 미리 알아보고 간다고 해도 제대로 찾아가지 못하여 시간을 허비하는 단점이 있다. 이를 보완한 어플리케이션을 구현을 목표로 하여 제작하였다. 이 외에도 핵심적으로 작용한 360도 라이브 뷰를 추가하였다.
해당 프로그램은 헬스 사이클 기구를 이용하여 영국의 최남단 랜즈 엔드(Land’s End)부터 최북단 존 오그로우츠(John o’ Groats)까지 1500km의 거리를 가상으로 자전거를 타고 여행할 수 있는 콘텐츠이다.

제안 방법

해당 프로그램은 헬스 사이클 기구를 이용하여 영국의 최남단 랜즈 엔드(Land’s End)부터 최북단 존 오그로우츠(John o’ Groats)까지 1500km의 거리를 가상으로 자전거를 타고 여행할 수 있는 콘텐츠이다. 개발자인 아론 푸지는 가상의 공간을 사용자에게 보여주기 위해 헤드셋(HMD; Head Mounted Display)을 착용하였으며, 헬스 사이클의 분당 회전수를 측정하기 위해서 케이던스 모니터 (Cadence Monitor)를 이용하였다. 블루투스 통신을 이용해 케이던스 모니터의 데이터를 GearVR과 연결된 스마트폰의 어플리케이션으로 보내고 사전에 정의된 여행 경로에 따라 진행이 된다.
다음으로, Line 오브젝트를 Convert To Editable Poly로 바꿔주고 Edge와 Vertex를 이용하여 전체적인 건물의 틀을 실제 크기의 비율에 맞추어서 축소하여 3D 모형으로 제작해 나아가다. 건물 벽에 Connect를 사용하여 Polygon을 나누어 창문자리를 만들어주고 나눠진 Polygon에서 창문으로 될 부분을 선택하고 Extrude로 창문으로 만들 Polygon을 집어넣고 나오게 해서 창문의 모양을 만들어준다.
다음으로, Line 오브젝트를 Convert To Editable Poly로 바꿔주고 Edge와 Vertex를 이용하여 전체적인 건물의 틀을 실제 크기의 비율에 맞추어서 축소하여 3D 모형으로 제작해 나아가다. 건물 벽에 Connect를 사용하여 Polygon을 나누어 창문자리를 만들어주고 나눠진 Polygon에서 창문으로 될 부분을 선택하고 Extrude로 창문으로 만들 Polygon을 집어넣고 나오게 해서 창문의 모양을 만들어준다.
다음으로는 3DS MAX의 툴을 이용하여 3D Map이 가능하도록 건물의 모델링을 진행하였다. 모델링을 이용하여 화면 구성을 하여 가상현실을 제작하고 증강현실 기술을 입히기 위해 마커를 Vuforia에 등록시켜 마커 인식을 통해서 Unity Engine에서 모델링의 화면 구성을 통해 제작한 가상현실이 모바일을 통해 증강되어 실행된다.
마지막으로 360도 카메라로 촬영한 원본을 이용하여 Unity Engine에서 자이로스코프를 사용한 코딩과 구에 촬영한 이미지를 배경으로 하여 카메라를 조절하여 구현하였다.
모델링을 완성한 후 Mapping을하기 위해 각각 건물에 맞는 벽돌이미지를 PhotoShop CS6를 사용하여 Texture를 직접 제작하였고 제작한 Texture를 건물에 입혀준 후 UVW map으로 Texture의 위치 반복 정도를 조절하여 Mapping을 하였다[5]. Fig.
실용성의 가치를 높이기 위하여 스트리트 뷰와 같은 기능과 사용자의 움직임에 따라 화면의 전환 기능이 되는 360도 카메라 뷰를 추가함으로써 더욱 현실감이 첨부된 지도 어플프리케이션을 제작하였다.
360도 카메라 촬영 본은 직사각형의 원을 펼쳐놓은 모습이다. 실제의 모습처럼 보이게 구현하기 위해서는 Unity Engine의 3D Object의 Sphere 오브젝트에 촬영본을 Material을 입혀서 카메라의 시각을 통해서 우리가 바라보는 것처럼 구현하였다. Fig.
먼저, 전반적인 어플리케이션의 디자인을 시작하였다. 이때, 배경으로 사용할 남서울대학교의 지도의 색감이 강렬하여, 전반적인 색감의 채도를 낮추어 구성하였으며, UI 디자인을 할 때는 사용자가 UI의 의미가 정확하게 전달이 가능하도록 디자인하였다. Fig.
3차원 오브젝트 제작 시작 전에 정확한 학교 건물에 대한 틀을 제작하여야 한다. 이를 위해 학교건물에 대한 위성사진을 3Ds Max 툴을 이용하여 Plane을 만들어 Mapping을 시켜준다. Mapping 시켜준 plane의 위치 x, y, z를 0,0,0으로 Default 시켜준 뒤 Shapes에 Line을 사용하여 Top View로 화면을 바꾸어 준 뒤 먼저 만들어두었던 Plane의 위에서 건물 형태에 맞게 선으로 그려준 뒤에 Extrude 기능으로 건물의 높이를 만들어 준다.
UI는 단순하고 정확한 디자인을 통해 사용자가 편리 하게 이용할 수 있도록 제작하였다. 특히 모바일을 통해 제작한 3D AR Map이기에 사용자가 확대 축소의 기능을 이용하여 더 자세히 보고 위에서 아래로 바라보는 시각을 가질 수 있다고 생각하여 그 기능에 맞춘 UI 버튼을 제작하였으며, 이동 UI를 통해 지도를 확대한 상태에서 자유로이 원하는 방면으로 화면을 쓸어내리는 등의 손의 모션을 이용하여 지도가 이동이 가능도록 구현도 하였다. 이동 UI는 사용자가 화면을 움직이는데 사용하는 버튼으로 Fig.

성능/효과

스마트폰의 발전과 함께 성장해온 위치기반 서비스 중에서 구글 맵의 활용도 같이 성장해왔다. 특히 본 연구에서는 가상증강 현실 기술에 기초가 되는 3D Map에 현실세계와 같은 지도를 첨부 하여서 사용자의 편리성을 더욱 효과적으로 높였다.

후속연구

본 연구에서 응용되어 적용된 여러 증강현실기술은 지도에 관련된 다른 분야에도 적용가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	가상증강현실이란?	가상증강현실은 실제 현실의 배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 기술을 의미한다. 세부적으로 나눠보면, 가상현실은 어떤 특정한 환경이나 상황을 구현하여 그 세계 안에서 직접 경험하는 것처럼 보여 지는 기술이고, 증강현실 기술은 현실세계에 3차원의 가상정보를 겹쳐서 보여주는 기술을 의미한다.
	증강현실과 가상현실의 차이점은?	증강현실과 가상현실의 차이점은 또 다른 공간을 완전히 창조하는 것이 가상현실인데 비해 증강현실은 현실에 기반해서 가상공간을 더해 인간의 오감을 확장시켜 주는 것이고, 실제현실과의 차이점은 증강현실은 실제 존재 하지 않는 가상의 존재까지 인지하고 상호작용 할 수 있다는 점이 다르다.
	가상증강현실 기술을 이용하여 개발한 어플리케이션은 무엇이 있는가?	최근 가상증강현실 기술을 이용하여 개발한 어플리케이션 및 콘텐츠들이 많은 관심을 받고 있다. 최근에 많은 관심을 받고 있는 구글 스트리트 뷰를 활용한 유사 기술은 구글 스트리트 뷰 이미지에서 키보드와 마우스 인터랙션으로 시점을 이동할 수 있는 ‘StreetView Explorer’[1]와 가상현실 헤드셋과 헬스 사이클을 이용하여 자전거 여행시 네비게이션 역활 및 가상여행을 가능토록 개발된 ‘CycleVR’[2]이 대표적이다.

참고문헌 (11)

Paul Wagener. (2011). StreetView Explorer. https://www.youtube.com/watch?vEEN4DxrkXrM
http://www.cyclevr.com
H. S. Kim & J. .E. Lee. (2018). Virtual Walking Tour System. Journal of Digital Contents Society, 19(4), 605-613. DOI : 10.9728/dcs.2018.19.4.605

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J. S. Seo & M. J. Kang. (2017). Comparative Analysis of Projectile Collision Detection Methods in Unity3D. Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference, Korea, (pp. 181-182).
Vuforia. http://developer.vuforia.com
T. E. Kim. (2017). A study on the production of children's storybooks using augmented reality technology. Journal of Digital Contents Society, 18(3), 435-442. DOI : 10.9728/dcs.2017.18.3.435

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Unity Technologies. (2018). http://korea.unity3d.com
J. S. Han & G. H. Lee. (2015). VR Tourism Content Using the HMD Device. Journal of the Korea Contents Association, 15(3), 40-47.
E. N. Kim & T. E. Kim. (2014). The Trivium of the Digital Media Art. Journal of Digital contents Society, 15(6), 745-749.

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G. Y. Lee & S. H. Lee. (2017). Virtual Reality Based Cultural Tourist Attractions converging with Souvenir. Journal of Convergence for Information Technology, 7(3), 111-116. DOI : 10.22156/CS4SMB.2017.7.3.111

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Y. S. Jung, Y. T. Kim & G. C. Park. (2017). A Design of Service Improvement Model for Emergency Medical System using Augmented Reality. Journal of Convergence for Information Technology, 7(1), 17-24. DOI : 10.22156/CS4SMB.2017.7.1.017

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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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