초록 ▼

□ 연구개요
가상현실(VR), 증강현실(AR), 그리고 혼합현실(MR) 기술들은 주로 자신의 영역에서만 독자적으로 적용되고 있으며, 각 현실 기술의 장점을 복합적으로 활용한 확장현실(XR) 기술의 성공적인 응용 사례는 아직 찾아보기 힘들다. 본 연구는 VR, AR, 그리고 MR 등 서로 독립된 공간에 존재하는 이종의 현실 사용자들이, 물리적으로 공유한 하나의 공간에서 직접 상호작용하면서 협업할 수 있는 새로운 개념의 몰입감이 극대화된 XR 환경 구축에 필요한 핵심기술을 개발함을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구

□ 연구개요
가상현실(VR), 증강현실(AR), 그리고 혼합현실(MR) 기술들은 주로 자신의 영역에서만 독자적으로 적용되고 있으며, 각 현실 기술의 장점을 복합적으로 활용한 확장현실(XR) 기술의 성공적인 응용 사례는 아직 찾아보기 힘들다. 본 연구는 VR, AR, 그리고 MR 등 서로 독립된 공간에 존재하는 이종의 현실 사용자들이, 물리적으로 공유한 하나의 공간에서 직접 상호작용하면서 협업할 수 있는 새로운 개념의 몰입감이 극대화된 XR 환경 구축에 필요한 핵심기술을 개발함을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 제안서에 기술한 대로 다음과 같이 네 개의 세부 영역에서 연구를 수행하여 계획한 연구결과를 산출하였다.
[이종 현실 사용자 간의 정밀한 물리 공간 좌표계 공유기술]
VR, AR, 그리고 MR 등 서로 다른 현실 세계의 사용자들을 하나의 물리 공간으로 통합하여 정밀한 협력작업을 수행할 수 있도록 해주는 물리 공간 공유 기법을 두 가지 제시하고 실험을 통하여 그 우수성을 보임. 특히, 기존의 주먹구구식의 공간 공유 기법들과는 달리 수학적으로 충실한 알고리즘을 제안하고, 공간 공유로 인한 이동 및 회전 오차를 정량적으로 분석함으로써 본 연구결과의 높은 정밀도를 검증함.
[전역 조명 기능을 제공하는 광선추적 기술기반의 차세대 확장 현실 렌더링 기술]
래스터화 방법에 보조적으로 광선추적 기술을 적용해온 기존의 VR HMD용 렌더링 기법들과는 달리 순수하게 광선추적 기술을 적용한 실시간 스테레오 렌더링 기법을 개발하여 VR 응용의 몰입감을 향상함. 이를 위하여 선택적-적응적 샘플링 기법을 포비티드 렌더링 기법과 결합한 효과적인 광선 샘플링 기법을 제시하고 실험을 통하여 그 우수성을 검증함.
[다중 RGB-D 센서에 기반을 둔 사실적인 동적 물체 스캐닝 기술]
저가의 범용 RGB-D 센서들을 사용하여 움직이는 사람을 촬영하여 3D 기하물체 형태로 표현해주는 동적 물체 스캐닝 시스템을 제작하고, 그에 필요한 정합, 필터링, 그리고 렌더링 등 필요한 핵심 알고리즘들을 개발함.
[확장 현실 환경에서의 다중 사용자의 효과적인 원격 협력작업 지원 기술]
본 연구에서 개발한 두 가지의 물리 공간 공유 기법을 바탕으로 이종 현실 사용자들이 정밀한 협업을 할 수 있는 서로 다른 상황의 세 종류의 확장 현실 시스템 프로토타입을 제작하여 연구결과의 우수성을 보임.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 기존의 사례와는 달리, 정밀도를 정량적으로 제시하는 수준의 수학적으로 충실한 물리 공간 좌표계 공유 기법을 개발하여, 이종의 현실 사용자들이 하나의 물리 공간에서 상호작용할 수 있는 새로운 확장 현실 작업 방식을 제시함. 앞으로 다양한 제조회사의 확장 현실 기기들을 하나의 확장 현실 공간으로 통합할 수 있는 표준적인 방법으로 발전시키려 함.
- 아직도 난제로 남아 있는 전역 조명 포함 광선추적 기반의 고속-고화질 확장 현실용 스테레오 렌더링 기술을 확보함. 향후 본 기술을 높은 샘플링 빈도를 제공하는 path tracing 수준의 VR 렌더링 방법으로 확장하려 함.
- 저비용 범용 다중 RGB-D 센서를 기반으로 하는 움직이는 사람에 대한 고속 3D 복원 및 이의 확장 현실 시스템으로 활용을 통한 현실감/몰입감 제고 가능성을 제시함.
- 상기 핵심기술들을 활용하여 이종의 현실 기기의 혼용을 통한 정밀 작업 수행에 효과적인 원격 몰입형 확장 현실 기술의 방향을 제시함. 본 연구에서 제작한 세 가지의 검증 시스템의 개선, 확장을 통하여 확장 현실 분야에서의 표준적인 협업작업 방식을 제시하려 함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 가. 이종 현실 사용자 간의 물리 공간 공유기술 ... 4
• 나. 전역조명 지원 광선추적 기반 확장현실 렌더링 기술 ... 8
• 다. 다중 RGB-D 센서 기반의 동적 물체 스캐닝 기술 ... 12
• 라. XR 환경에서의 다중 사용자의 협력작업 지원 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 39