모바일 증강현실을 위한 비전기반 3차원 카메라 추적 기술

Abstract

모바일 기기의 성능이 발전함에 따라 컴퓨터 비전기반의 카메라 추적 기술을 적용한 모바일 증강현실 서비스도 등장하게 되었다. 현재 모바일 증강현실에 사용되는 카메라 추적 기술은 마커기반 혹은 특징점기반 카메라 추적 방법이다. 마커기반 카메라 추적 방법은 사용자에게 시각적 불편함을 초래하는 단점이 있고, 일반적인 특징점기반 카메라 추적 방법은 평면으로 구성되어 있지 않거나 텍스처가 적은 환경에서는 적용하기 어렵다는 단점이 있다. 이런 단점을 보완하고, 보다 다양한 환경에서 증강현실 응용에 적용할 수 있도록 하기 위해 여러 가지 카메라 추적 방법이 연구되어 왔다. 하지만 대부분의 방법들은 빠른 연산 성능과 많은 메모리 공간을 필요로 하기 때문에 실시간 모바일 증강현실에 적합하지 않으므로 제한된 환경에서 서비스되고 있다. 본 논문에서는 3차원 모델기반 카메라 추적 방법에 기초하여 실시간 모바일 증강현실에 적용 가능한 카메라 추적 기술을 제안한다. 3차원 모델기반 추적 방법은 미리 알고 있는 대상의 3차원 모델과 영상의 에지를 정합하여 카메라 위치 및 자세를 계산하는 방법으로 평면이 아닌 3차원 물체에 대해서, 그리고 텍스처가 적은 환경에서도 적용 가능하다. 제안된 방법은 영상 전역에서 에지를 검출하고 투영된 3차원 모델과의 대응점을 찾는 대신, 대응점 탐색 과정에서 에지 검출을 국소적으로 수행하는 효율적인 에지 검출 및 대응점 탐색 방법을 사용함으로써 기존의 모바일 플랫폼 상의 3차원 모델기반 카메라보다 빠르게 동작한다. 그리고 추적의 강건성 향상을 위해 특징점이나 색상 정보와 같은 여러 특정 정보가 함께 사용되거나, 3차원 디스플레이 상의 증강현실에서 증강된 객체의 3차원 효과가 올바르게 나타날 수 있도록 스테레오 카메라를 이용하여 추적하도록 확장될 수 있다. 안드로이드 플랫폼의 상용 스마트폰에서 제안된 방법으로 카메라 위치 및 자세를 추적하고 가상 객체를 증강시켜 봄으로써 그 유용성을 확인한다.