[논문]홀로그램 용 증강현실 객체의 네트워크 랜더링을 위한 보안 기법 설계

김석수; 김동현

doi:10.22156/cs4smb.2019.9.1.092

홀로그램 용 증강현실 객체의 네트워크 랜더링을 위한 보안 기법 설계
Design of Security Method for Network Rendering of Augmented Reality Object 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.9 no.1, 2019년, pp.92 - 98

초록
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홀로그램 디스플레이 기술의 발전으로 인하여 증강현실에 대한 실감형 콘텐츠를 제공하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 홀로그램용 HMD의 경우 소형의 프로세서에서 증강현실의 객체를 랜더링하여 제공하여야 하기 때문에 저용량의 콘텐츠를 사용해야하는 문제점이 있어 이를 해결하고자 네트워크를 통해 콘텐츠의 리소스를 제공하여 랜더링하는 기술이 필요하다. 기존의 증강현실 시스템의 경우 내부 저장 공간에서 리소스를 불러와 랜더링하기 때문에 콘텐츠 변조의 문제점이 없으나 네트워크를 통해 리소스를 제공할 경우 콘텐츠의 변조, 악의적인 코드 삽입 등 보안의 문제점을 고려해야 한다. 따라서 본 논문에서는 홀로그램 HMD 디바이스에서 증강현실 콘텐츠를 제공함에 있어 보안 기법을 적용한 네트워크 랜더링 기법을 제안한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Due to the development of hologram display technology, various studies are being conducted to provide realistic contents for augmented reality. In the case of the HMD for hologram, since augmented reality objects must be rendered by a small processor, it is necessary to use a low-capacity content. To solve this problem, there is a need for a technique of rendering resources by providing resources through a network. In the case of the existing augmented reality system, there is no problem of contents modulation because the resources are loaded and rendered in the internal storage space. However, when providing resources through the network, security problems such as content tampering and malicious code insertion should be considered. Therefore, in this paper, we propose a network rendering technique applying security techniques to provide augmented reality contents in a holographic HMD device.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. System Structure
그림 Fig. 2. Progressive Probabilistic Hough Transform Method in Vector
그림 Fig. 3 Basic Pattern File
그림 Fig. 4 Pattern Array Text
그림 Fig. 5. Object Resource Vector using Watermarking
표 Table 1. XML tag of contents resource

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 깊이 인식 카메라, 적외선 센서를 이용하여 3차원 공간정보를 획득하고 획득한 정보를 기반으로 증강되는 객체를 암호화하여 네트워크를 통해 제공하는 랜더링 시스템을 적용한 입체 증강현실 시스템을 제안한다.

제안 방법

3차원 오브젝트를 제작하여 저장하는 콘텐츠를 XML포맷 형태로 저장하게 되면 지정된 보안 기법에 따라 XML 태그가 정형화되기 때문에 본 논문에서는 서버에 저장된 3차원 오브젝트 파일을 태그 형태로 Geometry 정보만을 저장하고 있는 ASE 파일로 저장하고 있는다.
ASE 파일의 경우 단순 아스키코드로 Geometry 정보만 표현하기 때문에 콘텐츠의 변조, 불법복제가 용이하다 따라서 본 논문에서는 오브젝트 리소스 파일 자체에 워터마킹을 수행하여 데이터 변조 및 복제를 차단하도록 한다.
XML 파싱이 완료되면 제공된 콘텐츠 리소스가 변조되었는지 확인하기 위하여 MESH 정보를 기반으로 스펙트럼 분석을 수행한다. 이대 변조를 알아보는 식은 다음과 같다.
계산된 정점 좌표를 직교기저하는 각 좌표의 벡터들을 투영하여 스펙트럼을 계산한다.
그러나 본 논문에서는 내부 저장소에 있는 리소스 파일의 메쉬 데이터를 이용하여 랜더링하는 것이 아니라 태그 형태의 지오메트리(Geometry) 정보를 기반으로 랜더링을 수행하기 때문에 지오메트리 정보중 점(Vertex)에 대한 폴리곤을 도출하고 도출된 폴리곤의 정점을 연결하는 정점 좌표를 계산한다.
기준 패턴파일과 비교 분석을 수행하기 위하여 특징벡터 정보를 다음 Fig. 4와 같은 형태로 변환하고 이를 기반으로 Fig. 3의 기준파일과 동일 패턴 텍스트를 갖는 상관성을 분석한다.
동일한 패턴 텍스를 가진 기준 패턴을 검색하고 이와 연계된 콘텐츠의 ASE 파일을 검색한다.
따라서 증강현실 콘텐츠를 제작하는 과정에서 생성된 가상공간과 증강현실에서 콘텐츠를 제공하는 가상공간이 부정합하다는 문제가 있다. 따라서 Fig. 5와 같이 추출된 벡터영역의 에지 정보를 기반으로 직선의 강도가 높은 영역에 진보된 허프 변환 알고리즘(Probabilistic Hough Transform,PPHT) [6]을 사용하여 Fig 2와 같이 임의의 모서리점 한 개를 지정하고 이에 대한 직선의 강도가 높은 에지를 지나는 모서리점을 선택하여 이에 대한 벡터정보를 계산한다. 위 과정을 반복하여 직선의 강도가 강한 에지의 누적이 0이 될 때 까지 반복하여 정합될 현실 객체의 위치를 재추출한다.
본 논문에서는 암호화된 리소스 파일이 전송되어지면 검출된 패턴 ID와 어플리케이션 키 값을 사전에 정의된 해쉬 알고리즘(Hash Algorithm)에 적용하여 메시지축약값을 산출한다.
사용자 인증이 수행되면 변형된 메시지 축약값 을 서버로 전송하여 복화화된 메시지 축약 값과 동일한지 확인한다.
워터 마킹 기법이 적용된 ASE 파일의 지오메트리 정보에서 변환된 정보를 가지고 있는 GEOMOBJECT 태그, MESH 태그에 대한 정보를 그룹화하여 지오매트릭스 태그의 하위태그로 구성한다.
이 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 물리적 기반 모델링을 이용하여 서버에서 전송 된 자원 또는 객체 정보를 외부 정보로 변환하여 객체를 실시간으로 인식한다. 또한 인식된 좌표 정보를 기반으로 증강되는 3차원 객체에 대한 폴리곤 메쉬 데이터의 스펙트럼에 기반한 워터 마킹 기술을 적용한 콘텐츠를 XML 보안 기법에 의해 암호화 하여 권한이 없는 클라이언트는 랜더링을 수행하지 못하게 하며 전송되는 콘텐츠의 변조여부를 확인하게 된다.
홀로그램 HMD의 경우 소형의 프로세스에서 데이터를 처래해야 하기 때문에 하드웨어의 용량 제한으로 인해 콘텐츠의 용량을 경령화해야 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 서버에서 디바이스로 콘텐츠의 리소스를 전송하거나 디바이스에서 렌더링을 수행하기 위해 객체에 대한 정보 만 전송하는 방법을 도입한다.

이론/모형

따라서 본 논문에서는 디지털 워터 마킹기법 중 공간도메인을 통해 데이터 변조를 막는 3D 메시 워터마킹(3D Mesh Water Marking)기법[10]을 적용하여 서버에서 전송되는 증강 객체의 변조를 막는다.
따라서 사전에 정의된 해쉬 함수 알고리즘(SHA-1)[12]에 적용하여 난수 값을 생성하고 이를 기반으로 메시지 축약 값을 산출한다.
본 논문에서는 실제 공간 및 벡터 정보를 검출하기 위하여 Hololens의 Kninect 기반 인식 기술[5]을 이용한다.

후속연구

그러나 홀로그램을 이용한 증강 현실에서는 현실공간 좌표의 좌표와 가상 공간의 좌표를 일치시키는 과정이 네트워크상에서 동시에 수행되므로 서버에서 데이터를 전송하기위한 처리 시간이 길어진다. 따라서 네트워크 렌더링 기술에 대하여 추가적으로 연구할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	홀로그램용 HMD의 경우 네트워크를 통해 콘텐츠의 리소스를 제공하여 랜더링하는 기술이 필요한 이유는?	홀로그램 디스플레이 기술의 발전으로 인하여 증강현실에 대한 실감형 콘텐츠를 제공하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 홀로그램용 HMD의 경우 소형의 프로세서에서 증강현실의 객체를 랜더링하여 제공하여야 하기 때문에 저용량의 콘텐츠를 사용해야하는 문제점이 있어 이를 해결하고자 네트워크를 통해 콘텐츠의 리소스를 제공하여 랜더링하는 기술이 필요하다. 기존의 증강현실 시스템의 경우 내부 저장 공간에서 리소스를 불러와 랜더링하기 때문에 콘텐츠 변조의 문제점이 없으나 네트워크를 통해 리소스를 제공할 경우 콘텐츠의 변조, 악의적인 코드 삽입 등 보안의 문제점을 고려해야 한다.
	객체 증강 문제를 해결하기 위해 사용되는 네트워크 랜더링 방식에는 어떤 문제점이 존재하는가?	그러나 이와 같은 방식들은 전송되는 리소스, 오브젝트에 대한 보안 검사 또는 암호화 작업이 이루어지지 않아 변조된 리소스 또는 악성코드를 배포하기 위한 태그 정보가포함되어 전송되는 오브젝트에 대한 취약점이 존재한다.
	네트워크 랜더링이란?	이를 위해서 현실대상의 객체를 실시간으로 인식하고 이에 대한 좌표를 물리기반 모델링을 통해 서버에서 전송된 리소스 또는 오브젝트 정보를 물성치에 따른 외형정보로 변경하여 증강하는 네트워크 랜더링에 대한 연구가 진행되고 있다.

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