모바일 증강현실용 마커를 위한 2차원 바코드의 설계와 인식방법

Abstract

본 논문은 모바일 증강현실 응용을 위한 마커로 사용되는 2차원 바코드와 그 바코드의 인식방법을 제안한다. 제안하는 바코드는 6바이트의 정보 용량을 가져 기존의 알려진 증강현실 마커들 보다 큰 용량을 가진다. 대용량 바코드가 제공하는 충분한 수량의 아이디가 다양한 응용에서 필요로 하는 다수의 객체나 상황 등을 단일의 마커로 표현하는 것을 가능하게 한다. 바코드는 또한 2계층으로 구성되어 있는 강력하고 신뢰할 수 있는 오류처리 방법을 지니며, 모양은 기존의 대표적인 2차원 바코드의 특징들에 대한 이해를 바탕으로 정확하게 동작할 수 있는 조건들을 고려하여 설계된다. 모바일 기기는 이동성과 편의성을 지녀 증강현실 응용과 어우러질 때 가치가 배가 되지만, 계산적인 성능에서는 한계를 갖는다. 인식방법에서 모바일 특유의 장점을 살리며 이러한 제약사항을 극복하기 위해 영상입력데이터의 구조와 특성들을 분석하고, 이를 토대로 효율적인 후보 생성 방법과 생성된 후보의 단계적으로 감소 방법을 제안한다. 또한 모든 계산과정에서 많은 부하를 유발하는 부동소수 연산들을 효과적이며 충분한 정확도를 가지는 정수 연산들로 교체하여 계산 성능 상 문제들을 해결한다. 마지막으로 다양한 실험을 통해 바코드의 인식과정의 주요 단계들에 대한 정확성과 성능을 평가하며, 추가로 오류처리 방법들의 특징들을 관찰하여 어떠한 방법을 사용하는 것이 보다 적절한지를 결정한다. 그리고 실제로 구현한 인식시스템의 정확률과 재현율, 속도를 측정해 바코드와 그 인식방법의 전체적인 성능을 평가한다. 그 결과 실제 모바일 기기에서 상에서 초당 35회 정도의 처리속도로 다양한 각도로 촬영되는 바코드를 100%정도의 정확률을 유지하며 90% 이상의 재현율로 인식함을 확인했다.; I propose a 2D barcode used for the marker of augmented reality on mobile environment and a method for generating and recognizing it. Proposed barcode has 6 bytes of information storage. It is larger than any existing markers. This capability of storage is able to present a great number of identifiers for various applications. The barcode also has 2 hierarchical error handling method which consists of correction and check levels. Mobile devices provide many advantages. However, they also have some weaknesses. The recognition method I made for the proposed barcode has its solution for these weaknesses. First, I analysis the structures and the features of the input data of mobile camera. Second, I propose the effective methods to generate candidates from the input data and to reduce these candidates. Additionally, I change all floating-point operations to integer operations for improving the computational performance. Finally, I verify the precision and the performance of the methods which are used in proposed recognition process. I additionally look over the error check methods.