초록
모션 데이터 글러브는 손의 움직임을 측정하여 컴퓨터에 입력하는 대표적인 인간과 컴퓨터간의 인터페이스 도구로서, 홈 오토에이션, 가상 현실, biometrics, 모션 캡쳐 등의 컴퓨터 신기술에 사용되는 필수 장비이다. 본 논문에서는 대중화를 위하여, 별도의 특수 장비 없이 사용 가능한 저가형 비주얼 모션 데이터 글러브를 개발하고자 한다. 본 방식의 특징은 기존의 모션 데이터 글러브에 사용되었던, 고가의 모션 센싱 섬유를 사용하지 않음으로써, 저가형으로 개발이 가능하다는 것이다. 따라서 제작이 용이하고 대중화에 크게 기여할 수 있다는 장점을 가진다. 본 방식에서는 모션 센싱 섬유를 사용하는 기계적인 방식대신 광학적 모션 캡쳐 기술을 개량한 비주얼 방식을 채택한다. 기존의 비주얼 방식에 비해 본 방식은 다음과 같은 장점과 독창성을 가진다. 첫째, 기존의 비주얼 방식은 가려짐 현상을 제거하고 3차원 자세 복원을 위해 많은 수의 카메라와 장비를 사용하는 데 비해, 본 방식은 모노비전 방식을 채택하여 장비가 간소하고 저가형 개발이 가능하다. 둘째, 기존의 모노비전방삭은 가려짐 현상에 취약하여 영상에서 가려진 부분은 3차원 자세 복원이 어려웠다. 하지만 본 논문은 독창적으로 설계된 막대 모양의 지시자를 사용하여, 영상에서 가려진 부분도 3차원 자세 복원이 가능하다. 셋째, 기존의 모노 비전 방식은 비선형 수치해석 형태의 영상 해석 알고리즘을 사용하는 경우가 많아서 초기화나 계산시간 면에서 불편하였다. 하지만, 본 논문에서는 독창적인 공식화 방법을 사용하여 닫힌 형태의 영상해석 알고리즘을 도출함으로써 이와 같은 불편을 개선하였다. 넷째, 기존의 닫힌 형태의 알고리즘은 공식화 과정에서 근사화 방법을 도입하는 경우가 많아서 정확도가 떨어지고 특이점에 의한 응용분야에 제한이 있었다. 하지만 본 방식은 오일러 각과 같은 국부적인 매개화나 근사화 등을 사용하는 대신 지수형태의 트위스트좌표계를 사용하는 독창적인 공식화 방법을 사용하여, 공식화 단계에서의 근사화 방법 없이 닫힌 형태의 알고리즘을 도출함으로써 이 문제들을 개선하였다.
The motion data glove is a representative human-computer interaction tool that inputs human hand gestures to computers by measuring their motions. The motion data glove is essential equipment used for new computer technologiesincluding home automation, virtual reality, biometrics, motion capture. For its popular usage, this paper attempts to develop an inexpensive visual.type motion data glove that can be used without any special equipment. The proposed approach has the special feature; it can be developed as a low-cost one becauseof not using high-cost motion-sensing fibers that were used in the conventional approaches. That makes its easy production and popular use possible. This approach adopts a visual method that is obtained by improving conventional optic motion capture technology, instead of mechanical method using motion-sensing fibers. Compared to conventional visual methods, the proposed method has the following advantages and originalities Firstly, conventional visual methods use many cameras and equipments to reconstruct 3D pose with eliminating occlusions But the proposed method adopts a mono vision approachthat makes simple and low cost equipments possible. Secondly, conventional mono vision methods have difficulty in reconstructing 3D pose of occluded parts in images because they have weak points about occlusions. But the proposed approach can reconstruct occluded parts in images by using originally designed thin-bar-shaped optic indicators. Thirdly, many cases of conventional methods use nonlinear numerical computation image analysis algorithm, so they have inconvenience about their initialization and computation times. But the proposed method improves these inconveniences by using a closed-form image analysis algorithm that is obtained from original formulation. Fourthly, many cases of conventional closed-form algorithms use approximations in their formulations processes, so they have disadvantages of low accuracy and confined applications due to singularities. But the proposed method improves these disadvantages by original formulation techniques where a closed-form algorithm is derived by using exponential-form twist coordinates, instead of using approximations or local parameterizations such as Euler angels.