초록 ▼

본 연구는 3D 디스플레이를 이용하여 제품을 증강시켜서 제품의 여러 가지 특성(색, 재질, 모양) 등을 변경시키며 효율적으로 제품을 품평하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위하여 주변 환경 정보를 획득하여 증강시킬 가상의 물체에 적용하는 기술을 연구하는 것과 실사적 전역 조명 기술 적용을 통한 사실적인 물체 표현이 필요하다.
1차 년도에는 주변 환경으로부터 단순 광원 정보를 추적하여 이를 가상공간에 적용하는 연구와 복잡한 재질을 지닌 가상 물체를 표현하는 연구를 수행하였다. 이에 우선 어안 렌즈를 이용하여 광원과 함께 주변 정

본 연구는 3D 디스플레이를 이용하여 제품을 증강시켜서 제품의 여러 가지 특성(색, 재질, 모양) 등을 변경시키며 효율적으로 제품을 품평하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위하여 주변 환경 정보를 획득하여 증강시킬 가상의 물체에 적용하는 기술을 연구하는 것과 실사적 전역 조명 기술 적용을 통한 사실적인 물체 표현이 필요하다.
1차 년도에는 주변 환경으로부터 단순 광원 정보를 추적하여 이를 가상공간에 적용하는 연구와 복잡한 재질을 지닌 가상 물체를 표현하는 연구를 수행하였다. 이에 우선 어안 렌즈를 이용하여 광원과 함께 주변 정보를 촬영하여 광원의 위치를 추정하는 기술을 개발하였고 일반적인 웹캠을 통하여 획득한 영상으로 부터 그림자와 실제 물체를 추출한 후 광원의 위치를 추정하는 기술을 개발하였다. 이러한 결과를 통하여 단일 웹캠으로부터 획득된 정보에서 하나의 광원 정보를 추정하여 가상 물체에 적용시키는 기술을 개발하였다. 또한 단순한 재질의 표현이 아닌 기존의 개발된 기술에서 잘 표현하지 못하는 여러 가지 광택이 나는 물체를 표현할 수 있는 기술을 개발하였다. 광택이 나는 물체는 단순한 재질과 달리 반사되는 광선의 방향을 특정 지을 수 없기 때문에 광원과 렌즈로부터의 양방향 추적을 통하여 광선의 다발을 연결시키고 오차를 줄이는 방법을 통하여 광택이 나는 물체를 표현하는 알고리즘을 개발하였다.
2차 년도에는 단일 광원이 아닌 복잡한 다중 광원 정보를 모델링하는 연구와 실사적 재질 정보를 획득하고 고품질의 물체 표현을 위한 특수 곡면 표현 및 가속화 연구를 진행하였다. 그 결과로 2개 이상의 광원 정보를 추정하는 기술을 개발하였다. 단일 광원이 아닌 다수의 광원의 경우 여러 그림자가 겹치는 부분과 각각의 그림자가 다른 광원에 의하여 비쳐지는 부분이 존재하기 때문에 이러한 특성을 이용하여 그림자를 분할하고 분할된 그림자로부터 원래의 그림자를 복원하는 과정을 거친 후 각각의 광원을 추정함으로써 다수의 광원을 추정할 수 있었다. 또한 카메라로부터 획득된 영상 정보를 이용하여 물체의 재질을 추정하는 기술을 개발하였는데 이 방법은 촬영된 영상을 이용하여 HDR 이미지를 만들어낸 후 HDR 이미지로부터 빛의 반사가 집중되는 지점을 제거하고 실제 재질의 특성을 이용하여 근사화 시키는 방법을 이용하여 재질 정보를 획득할 수 있었다.
또한 극사실적 물체 재현을 위하여 일반적인 모델이 아닌 실제 산업 환경에서 사용하는 자유 곡면들을 빠르고 효율적으로 나타낼 수 있는 표현 기술을 개발하였는데 일반적인 가상 모델의 경우 삼각형 혹은 사각형으로 이루어져서 불연속성이 나타나지만 자유 곡면의 경우 모델 전체를 하나의 곡면으로 표현할 수 있기 때문에 불연속성이 사라짐으로써 물체를 좀 더 잘 나타낼 수 있는 특성이 있어서 산업 환경에 많이 사용한다. 하지만 이러한 자유 곡면의 경우 표현하는 데 많은 시간이 들어가기 때문에 이러한 모델을 효율적으로 적재하고 계산할 수 있는 기술을 개발하였다.
3차 년도에는 이전 연구 단계에서 개발된 기술을 바탕으로 3D 디스플레이에서 가상 물체를 증강시키고 조작하며 품평하는 프레임워크 개발을 진행하였다. 깊이 카메라를 이용하여 3차원 공간을 복원한 후 가상의 물체를 증강시키는데 이 때 1,2차 년도에 개발된 기술을 이용하여 주변 환경 정보(색, 재질, 광원)들을 획득하고 이를 적용함으로써 실제 환경에 잘 녹아들어갈 수 있도록 표현하였다. 더불어 물체의 특성(색, 재질, 형태)를 변형시킴으로써 다양한 형태의 아이디어를 적용하여 품평할 수 있는 프레임워크를 구성하였다. 마지막으로 이러한 가상 물체의 증강을 3D 디스플레이에서 나타내고 물체의 몰입감을 높임으로써 기존의 기술보다 보다 질높은 가상 물체 품평이 가능하도록 연구하였다.