Earticle

최근 스마트폰 사용자가 늘어나면서 증강현실 (Augmented Reality) 기술을 활용한 제품 소개 또는 광고 마케팅이 활발히 이뤄지고 있다. 이는 실제 환경에 가상 물체나 정보를 합성하여 원래의 실제 환경에 존재하는 사물처럼 보이게 하는 증강현실을 활용한 애플 리케이션들이다. 본 논문에서는 모바일 환경에서 증강현실의 기술 요소 및 관련 표준화 동향을 살펴보고, 이미지 기반의 증강현실 기술에 대한 표준화 필요성에 대해 논의한다.

Recently, by increasing the number of smartphone users, the applications for product brochure and advertising service using a technology of augmented reality are also taking place exponentially. The term, augmented reality, is an application of providing composite view with real world and virtual world, and synthesizing the information to make it look-like things that exist in the actual environments of the original real world. In this paper, we present the trends of core technologies and the standardization related on augmented reality in the mobile environment, and discuss the necessary of standards related to image-based augmented reality.

경제성장과 함께 생활습관 변화로 인한 만성질환이 지속적으로 증가하고 있다. 그 중 심뇌혈관질환은 사망원인의 약 20%를 차지하는 우리나라의 주요 사망원인이다. 심장의 이상을 측정하는 검사는 심전도검사로, 심장의 리듬을 전기적으로 측정하여 평가하는 방법이다. 심전도 검사에서 가장 영향을 미치는 것은 전극의 부착 위치인데, 간호사를 대상으로 연구한 결과에 따르면 모두 정확하게 부착한 것은 2.6%로 나타났다. 따라서 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 프로젝션 기반의 증강현실 기술을 사용하여 환자 본인의 Chest X-ray 사진을 흉부에 중첩시켜 투영시킴으로써 정확한 전극 부착위치를 쉽게 알 수 있는 시스템을 개발하였다. 기존의 방법으로 측정한 결과와 개발한 시스템으로 측정한 결과를 비교하였더니 2.6cm의 오차를 보였다. 그에 따른 심전도 결과에서도 V1, V2, V3위치에서 눈에 띄는 파형의 차이가 있었다. 본 시스템으로 정확하게 측정된 심전도는 의료진들의 환자관리 및 임상적 의사결정에 크게 도움이 될 것이다.

Chronic diseases are increasing nowadays as daily habits changed due to economic growth. Among chronic diseases, heart cerebrovascular disease is one of the major causes of death in South Korea that accounts for approximately 20% of mortality. Tests to measure anomaly of the heart is ECG tests, which measures and analyzes the electrical heart activity. Any mistakes in lead attachment location critically affects ECG testings, and statistical facts showed that only 2.8% of the nurses properly located leads to patients. As a solution, this paper proposes a system based on a projection-based augmented reality technology to generate X-ray images to the patient’s chest to point out exact attachment locations of ECG leads. Evaluation comparison results showed a 2.6 cm difference between the conventional system and the proposed system. ECG test results also showed significant signal differences between the systems in leads V1, V2, and V3. The ECG measured accurately by the proposed system would help greatly in patient management and clinical decisions of clinicians.

This study is about expressive techniques for promotional videos of cultural-arts organizations, and specifically aims to propose the new video producing model based on the research of Augmented Reality technology and Virtual exhibition. Up to this day, Augmented realty is not popularized for making promotional videos, but it has potential value since this technology can be variously connected with culture contents, specially for exploring exhibitions of museums or art galleries. Therefore, this study aims to examine characteristics of the technology, and find the possibility of combining Information & communication technology with the culture contents industry, specially, for making promotional videos. Then suggest the new experimental design model for making promotional video using the concept, and analyze how the new design model expressive techniques make the synergy effect and how the new model is differentiated from the existing promotional video design on the aspects of maximizing user experience and user interaction.

This paper presents an augmented reality system for multiple users. The proposed system performs ar image-based pose estimation of users and pose of each user is shared with other uses via a network server. For camera-based pose estimation, we install multiple markers in a pre-determined space and select the marker with the best appearance. The marker is detected by corner point detection and for robust pose estimation. the marker's corner points are tracked by optical flow tracking algorithm. Experimental results show that the proposed system successfully provides an augmented reality application to multiple users even when users are rapidly moving and some of markers are occluded by users.

실제로 많은 게임들은 사용자의 신체의 움직임을 유발하기 보다는, 마우스 키보드 등 간단한 컨트롤러 조작을 통해서 게임을 플레이하도록 되어 있다. 이러한 게임은 사용자에게 운동부족을 유발하는 한계가 있다. 따라서 본 연구는 움직임을 유발하는 시스템 개발을 통해 이러한 기존의 게임 시스템이 가지고 있던 문제를 해결하고, 더 실감나는 시스템을 사용자에게 제공할 것이다. 이에 주어진 공간에서 사용자의 위치를 인식하며, 증강된 가상의 게임 캐릭터와 상호 작용하는 모바일 증강현실 시스템을 제안한다. 사용자들에게 마치 현실 공간에 가상 캐릭터가 실제로 있는 듯한 현실감과 재미를 느낄 수 있도록 증강현실 기술을 사용하며, 가상 캐릭터와 상호작용하기 위한 사용자의 동작을 인식하는 암밴드 컨트롤러와 호환이 되는 모바일 게임 시스템을 설계한다.

A lot of games are supposed to play through controller operations, such as mouse and keyboard rather than user's physical movement. These games have limitation that causes the user lack of movement. Therefore, this study will solve the problems that these traditional game systems have through the development of a motion-producing system, and provide users more realistic system. It recognizes the user's position in a given space and provides a mobile augmented reality system that interacts with virtual game characters. It uses augmented reality technology to make users feel as if virtual characters exist in real space and it designs a mobile game system that uses armband controllers that interact with virtual characters.

증강현실 기술이 많이 보편화 되고 사용 양태가 다양화됨에 따라 적용되는 분야 및 범위 또한 우리 생활 곳곳에서 쉽게 나타나고 볼 수 있게 되었다. 기존의 카메라 비전 기반 증강현실 기법들은 현실 세계의 실제 정보 이용 보다는 마커를 이용한 기술을 더 많이 사용하였다. 이러한 마커 인식을 통한 증강현실 기법은 그 응용 범위가 제한적이고 사용자가 해당 서비스 응용 프로그램에 몰입하는데 적절한 환경을 제공하는데 한계가 존재한다. 본 논문에서 스마트 모바일 단말 기반 증강현실 기술 구현을 위해 단말 장치에 내장된 카메라와 이미지 처리 기술을 활용하여 어떠한 마커도 없는 상태에서 사용자가 현실세계의 영상으로부터 객체를 인식하고 해당 객체에 연결된 3D 컨텐츠와 관련 정보를 현실 세계의 영상에 추가되게 함으로써 서비스가 구현되는 증강현실 가술을 제시하였다. 이미지로부터의 객체 인식은 미리 등록되어 있는 창조용 정보와 비교하는 과정을 통해 진행되었으며 이 과정에서 스마트 모바일 장치의 특성을 고려하여 구동 속도 향상을 목표로 유사도 측정을 위한 연산량을 줄이도록 하였다. 또한 3D 컨텐츠가 단말 화면상에 출력된 후 사용자는 스마트 모바일 장치를 이용한 터치 이벤트를 통해 상호작용이 가능하도록 설계되었다. 이 후 사용자의 선택에 따라 웹 브라우저를 통하여 객체와 연관된 정보를 얻을 수 있도록 하였다. 본 논문에 묘사된 시스템을 이용하여 기존 기술과의 객체 인식 및 동작 속도, 정확도, 인식 오류 검출 정도 등의 성능 차이를 비교 분석하였고 그 결과를 제시함으로써 스마트 모바일 환경에 적합한 증강현실 기법을 소개하고 실험을 통해 검증하고자 하였다.

AR(Augmented Reality) technology is now easily shown around us with respect to its applicable areas' being spreaded into various shapes since the usage is simply generalized and many-sided. Currently existing camera vision based AR used marker based methods rather than using real world's informations. For the marker based AR technology, there are limitations on applicable areas and its environmental properties that a user could immerse into the usage of application program. In this paper, we proposed a novel AR method which users could recognize objects from the real world's data and the related 3-dimensional contents are also displayed. Those are done using image processing skills and a smart mobile embedded camera for terminal based AR implementations without any markers. Object recognition is done from the comparison of pre-registered and referenced images. In this process, we tried to minimize the amount of computations of similarity measurements for improving working speed by considering features of smart mobile devices. Additionally, the proposed method is designed to perform reciprocal interactions through touch events using smart mobile devices after the 3-dimensional contents are displayed on the screen. Since then, a user is able to acquire object related informations through a web browser with respect to the user's choice. With the system described in this paper, we analyzed and compared a degree of object recognition, working speed, recognition error for functional differences to the existing AR technologies. The experimental results are presented and verified in smart mobile environments to be considered as an alternate and appropriate AR technology.

데스크탑 기반의 컴퓨팅 환경에서 모바일 기반 컴퓨팅 환경으로의 전환은 인터페이스의 변화를 필연적으로 요구한다. 이에 현재 모바일 기기들은 작은 사이즈의 기계에 많은 버튼을 부착하고 다양한 기능의 GUI를 제공하여 모바일 환경에서 데스크탑 수준의 인터페이스를 제공하려 하고 있다. 하지만 그 결과 버튼의 사이즈는 작아지고 GUI는 복잡해져 오히려 사용자의 불편함을 가중시키고 있다. 또한 제공되는 GUI는 공통적인 형식이 없고 사용자의 기호를 반영하지 못하며 부가적인 학습이 필요한 문제점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 Solid Object 인터페이스 모델을 제안한다. 본 모델은 사용자가 직접 제작 가능하며 TUI(Tangible User Interface)의 특성을 활용하여 조작의 편의를 추구 하였으며, 증강현실(Augmented Reality) 기술을 이용하여 즉각적인 정보 피드백을 제공한다. 그리고 Pictorial Image Code로 증강현실과 TUI를 연결하고 사용자에게 직관적인 정보를 제공해준다.

증강현실 기술이 많이 보편화 되고 사용 양태가 다양화됨에 따라 적용되는 분야 및 범위 또한 우리 생활 곳곳에서 쉽게 나타나고 볼 수 있게 되었다. 기존의 카메라 비전 기반 증강현실 기법들은 현실 세계의 실제 정보 이용 보다는 마커를 이용한 기술을 더 많이 사용하였다. 이러한 마커 인식을 통한 증강현실 기법은 그 응용 범위가 제한적이고 사용자가 해당 서비스 응용 프로그램에 몰입하는데 적절한 환경을 제공하는데 한계가 존재한다. 본 논문에서는 스마트 모바일 단말 기반 증강현실 기술 구현을 위해 단말 장치에 내장된 카메라와 이미지 처리 기술을 활용하여 어떠한 마커도 없는 상태에서 사용자가 현실세계의 영상으로부터 객체를 인식하고 해당 객체에 연결된 3D 컨텐츠와 관련 정보를 현실 세계의 영상에 추가되게 함으로써 서비스가 구현되는 증강현실 기술을 제시하였다. 이미지로부터의 객체 인식은 미리 등록되어 있는 참조용 정보와 비교하는 과정을 통해 진행되었으며 이 과정에서 스마트 모바일 장치의 특성을 고려하여 구동 속도 향상을 목표로 유사도 측정을 위한 연산량을 줄이도록 하였다. 또한 3D 컨텐츠가 단말 화면상에 출력된 후 사용자는 스마트 모바일 장치를 이용한 터치 이벤트를 통해 상호작용이 가능하도록 설계되었다. 이 후 사용자의 선택에 따라 웹 브라우저를 통하여 객체와 연관된 정보를 얻을 수 있도록 하였다. 본 논문에 묘사된 시스템을 이용하여 기존 기술과의 객체 인식 및 동작 속도, 정확도, 인식 오류 검출 정도 등의 성능 차이를 비교 분석하였고 그 결과를 제시함으로써 스마트 모바일 환경에 적합한 증강현실 기법을 소개하고 실험을 통해 검증하고자 하였다.

AR(Augmented Reality) technology is now easily shown around us with respect to its applicable areas' being spreaded into various shapes since the usage is simply generalized and many-sided. Currently existing camera vision based AR used marker based methods rather than using real world's informations. For the marker based AR technology, there are limitations on applicable areas and its environmental properties that a user could immerse into the usage of application program. In this paper, we proposed a novel AR method which users could recognize objects from the real world's data and the related 3-dimensional contents are also displayed. Those are done using image processing skills and a smart mobile embedded camera for terminal based AR implementations without any markers. Object recognition is done from the comparison of pre-registered and referenced images. In this process, we tried to minimize the amount of computations of similarity measurements for improving working speed by considering features of smart mobile devices. Additionally, the proposed method is designed to perform reciprocal interactions through touch events using smart mobile devices after the 3-dimensional contents are displayed on the screen. Since then, a user is able to acquire object related informations through a web browser with respect to the user's choice. With the system described in this paper, we analyzed and compared a degree of object recognition, working speed, recognition error for functional differences to the existing AR technologies. The experimental results are presented and verified in smart mobile environments to be considered as an alternate and appropriate AR technology.

본 연구는 비고츠키의 '이중자극' 관점에서 AR(증강현실) 콘텐츠 활용 탐구 활동을 탐색하고 교육적 의미를 논하는 것을 목적으로 한다. 디지털 매체를 교사의 수업을 보조하는 수동적 도구의 관점이 아닌 학습자의 행위주체성을 촉진하여 새로운 탐구를 유도하는 능동적 매체의 관점에서 탐색하고자 한다. '평면거울에서 상의 형성'의 과학 개념 이해를 위해 개발한 AR 콘텐츠를 활용한 연구의 결과는 두 사례를 다룬다. 하나는 AR 콘텐츠의 개발 목적에 맞게 AR 콘텐츠가 제공한 일차자극을 수행하며 개념 이해에 도달한 사례이고, 다른 하나는 활동 과정에서 참여자 스스로 새로운 이차자극을 생성해 탐구를 열고 지식을 확장한 사례이다. 후자의 사례는 이중자극을 촉진하는 매개체로서의 AR 콘텐츠의 과학 탐구 확장 가능성 및 새로운 탐구를 유도하여 스스로 이중자극을 만들어내는 학습자로서의 행위주체성을 예시한다. 연구 결과를 기반으로 과학교육적 시사점과 추후 연구 방향을 제시하고자 한다.

The purpose of this study is to explore exploratory activities using AR (augmented reality) content from Vygotsky's 'double stimulation' perspective and to discuss educational implications. This study approaches digital media as an active media that fosters learners' agency and promotes new inquiry, rather than as a passive tool that merely assists teachers in instruction. Using AR content developed to help understand the scientific concept of 'image formation in a plane mirror,' this study analyzed two cases. In the first case, conceptual understanding was achieved through engagement with the primary stimulation provided by the AR content, as intended by its design. In the second case, participants themselves created new secondary stimulation during the activities to open inquiry and expand knowledge. The latter case illustrates how AR content can function as a medium that promotes double stimulation, enhancing learner's subjectivity and agency in the process of scientific inquiry. Based on these findings, this study suggests implications for science education and offers directions for future research.

의학의 발달로 인해 전세계적으로 인구의 고령화가 진행되어 노인 인구가 차지하는 비중이 갈수록 증가하고 있다. 본 논문은 고령자를 위한 작품으로 카메라와 FPGA Board, Touch Panel을 유기적으로 결합하여 음악감상과 운동효과를 가져올 수 있는 게임을 포함한 하드웨어기반 시스템을 소개한다. 간단히 공을 화면에 맞추는 게임과 손 모양 인식에 따라 음악을 제어할 수 있는 부분의 설계와 알고리즘을 기술하고 있다. 본 시스템은 노인들에게 편리하고 간단한 UI를 제공하여 실내에서 여가 시간을 보낼 때 부담이 가지 않는 운동을 할 수 있는 게임을 하며 음악을 들으면서 건강증진, 치매예방 및 심신을 안정시킬 수 있다. 본 시스템은 평균 77% 이상 동작인식성공률을 가진다.