• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제5권4호
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• pp.267-273
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• 2016

Hand posture recognition is an important technique to enable a natural and familiar interface in the human-computer interaction (HCI) field. This paper introduces a hand posture recognition method using a depth camera. Moreover, the hand posture recognition method is incorporated with the Moving Picture Experts Group Rich Media User Interface (MPEG-U) Advanced User Interaction (AUI) Interface (MPEG-U part 2), which can provide a natural interface on a variety of devices. The proposed method initially detects positions and lengths of all fingers opened, and then recognizes the hand posture from the pose of one or two hands, as well as the number of fingers folded when a user presents a gesture representing a pattern in the AUI data format specified in MPEG-U part 2. The AUI interface represents a user's hand posture in the compliant MPEG-U schema structure. Experimental results demonstrate the performance of the hand posture recognition system and verified that the AUI interface is compatible with the MPEG-U standard.

• 대한인간공학회지
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• 제31권4호
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• pp.533-540
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• 2012

Objective: This paper targets a framework of a hand gesture based interface design. Background: While a modeling of contact-based interfaces has focused on users' ergonomic interface designs and real-time technologies, an implementation of a contactless interface needs error-free classifications as an essential prior condition. These trends made many research studies concentrate on the designs of feature vectors, learning models and their tests. Even though there have been remarkable advances in this field, the ignorance of ergonomics and users' cognitions result in several problems including a user's uneasy behaviors. Method: In order to incorporate compatibilities considering users' comfortable behaviors and device's classification abilities simultaneously, classification-oriented gestures are extracted using the suggested human-hand model and closed-loop classification procedures. Out of the extracted gestures, the compatibility-oriented gestures are acquired though human's ergonomic and cognitive experiments. Then, the obtained hand gestures are converted into a series of hand behaviors - Handycon - which is mapped into several functions in a mobile device. Results: This Handycon model guarantees users' easy behavior and helps fast understandings as well as the high classification rate. Conclusion and Application: The suggested framework contributes to develop a hand gesture-based contactless interface model considering compatibilities between human and device. The suggested procedures can be applied effectively into other contactless interface designs.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제9권1호
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• pp.378-390
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• 2015

Image projectors can turn any surface into a display. Integrating a surface projection with a user interface transforms it into an interactive display with many possible applications. Hand gesture interfaces are often used with projector-camera systems. Hand detection through color image processing is affected by the surrounding environment. The lack of illumination and color details greatly influences the detection process and drops the recognition success rate. In addition, there can be interference from the projection system itself due to image projection. In order to overcome these problems, a gesture interface based on depth images is proposed for projected surfaces. In this paper, a depth camera is used for hand recognition and for effectively extracting the area of the hand from the scene. A hand detection and finger tracking method based on depth images is proposed. Based on the proposed method, a touch interface for the projected surface is implemented and evaluated.

• 한국게임학회 논문지
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• 제17권6호
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• pp.113-120
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• 2017

최근 가상현실 기술의 발전으로 가상의 3D 객체와 자연스러운 상호작용이 가능하도록 하는 사용자 친화적인 손 제스처 인터페이스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 단순하고 적은 종류의 손 제스처만 지원되고 있는 실정이다. 본 논문은 가상환경에서 3D 객체와 보다 직관적인 방식의 손 제스처 인터페이스 방법을 제안한다. 손 제스처 인식을 위하여 먼저 전처리 과정을 거친 다양한 손 데이터를 이진 결정트리로 1차 분류를 한다. 분류된 데이터는 리샘플링을 한 다음 체인코드를 생성하고 이에 대한 히스토그램으로 특징 데이터를 구성한다. 이를 기반으로 학습된 MCSVM을 통해 2차 분류를 수행하여 제스처를 인식한다. 본 방법의 검증을 위하여 3D 블록을 손 제스처를 통하여 조작하는 'Virtual Block'이라는 게임을 구현하여 실험한 결과 16개의 제스처에 대해 99.2%의 인식률을 보였으며 기존의 인터페이스보다 직관적이고 사용자 친화적임을 알 수 있었다.

• 방송공학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.83-95
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• 2014

최근 손과 손가락을 인식하는 기술은 HCI(human computer interaction)에서 자연스럽고 친숙한 환경을 제공하기 위한 기술로 주목 받고 있다. 본 논문에서는 깊이 카메라를 이용하여 손과 손가락의 모양을 검출 및 인식하는 방법을 제안하고, 그 인식 결과를 활용하여 다양한 기기와 상호연동 할 수 있는 MPEG-U 기반 향상된 사용자 상호작용 인터페이스 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 깊이 카메라를 이용하여 손을 검출한 후, 손목의 위치를 찾아 최소 손 영역을 검출한다. 이어서 검출된 최소 손 영역으로부터 손가락 끝점을 검출 한 후, 최소 손 영역의 중심점과 손가락 끝점간의 뼈대를 만든다. 이렇게 만든 뼈대의 길이와 인접 뼈대간의 각도차를 분석하여 손가락을 판별한다. 또한, 제안하는 시스템은 사용자가 MPEG-U에서 정의하는 다양한 심벌들을 손 자세로 취하였을 때 제안 방법을 이용하여 손 자세를 인식하고, 인식 결과를 상호연동 가능한 MPEG-U 스키마 구조로 표현한다. 실험에서는 다양한 환경에서 제안하는 손 자세 인식 방법의 성능을 보인다. 또한, 제안 시스템의 상호연동성을 보이기 위해 인식 결과를 MPEG-U part2 표준에 맞는 XML 문서로 표현하고, MPEG-U 참조 소프트웨어를 이용하여 그 표현 결과에 대한 표준 부합성을 검증한다.

• 대한산업공학회지
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• 제41권5호
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• pp.461-469
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• 2015

The aim of this study is to find out the user's needs of a 3D hand gesture interface in the smart home environment. To find out the users' needs, we investigated which object the users want to use with a 3D hand gesture interface and why they want to use a 3D hand gesture interface. 3D hand gesture interfaces are studied to be applied to various devices in the smart environment. 3D hand gesture interfaces enable the users to control the smart environment with natural and intuitive hand gestures. With these advantages, finding out the user's needs of a 3D hand gesture interface would improve the user experience of a product. This study was conducted using a diary method to find out the user's needs with 20 participants. They wrote the needs of a 3D hand gesture interface during one week filling in the forms of a diary. The form of the diary is comprised of who, when, where, what and how to use a 3D hand gesture interface with each consisting of a usefulness score. A total of 322 data (209 normal data and 113 error data) were collected from users. There were some common objects which the users wanted to control with a 3D hand gesture interface and reasons why they want to use a 3D hand gesture interface. Among them, the users wanted to use a 3D hand gesture interface mostly to control the light, and to use a 3D hand gesture interface mostly to overcome hand restrictions. The results of this study would help develop effective and efficient studies of a 3D hand gesture interface giving valuable insights for the researchers and designers. In addition, this could be used for creating guidelines for 3D hand gesture interfaces.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2009년도 IWAIT
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• pp.664-667
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• 2009

There is strong demand to create wearable PC systems that can support the user outdoors. When we are outdoors, our movement makes it impossible to use traditional input devices such as keyboards and mice. We propose a hand gesture interface based on image processing to operate wearable PCs. The semi-transparent PC screen is displayed on the head mount display (HMD), and the user makes hand gestures to select icons on the screen. The user's hand is extracted from the images captured by a color camera mounted above the HMD. Since skin color can vary widely due to outdoor lighting effects, a key problem is accurately discrimination the hand from the background. The proposed method does not assume any fixed skin color space. First, the image is divided into blocks and blocks with similar average color are linked. Contiguous regions are then subjected to hand recognition. Blocks on the edges of the hand region are subdivided for more accurate finger discrimination. A change in hand shape is recognized as hand movement. Our current input interface associates a hand grasp with a mouse click. Tests on a prototype system confirm that the proposed method recognizes hand gestures accurately at high speed. We intend to develop a wider range of recognizable gestures.

• 방송공학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.941-950
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• 2011

최근 휴대폰의 발전과 더불어 휴대폰 환경에 적합한 인터페이스에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 특히 사람에게 친숙한 손동작을 이용한 상호작용에 주목하여, 휴대폰 상에서 손동작을 이용한 비전 기반 인터페이스를 구현하였다. 사용자가 한손에 휴대폰을 들고 휴대폰의 카메라를 통해서 다른 손의 손바닥을 바라보면, 사용자의 손바닥 위에 가상 객체가 증강되고 사용자는 자신의 손과 손가락의 움직임을 통해서 가상 객체와 상호작용 할 수 있다. 구현된 인터페이스는 사람에게 친숙한 손동작을 기반으로 동작하기 때문에, 사용자는 별도의 훈련 과정 없이 친숙하게 사용가능하다. 또한, 추가적인 센서나 마커를 요구하지 않기 때문에, 사용자가 원하는 시간과 장소에서 자유롭게 가상 객체와 상호작용 할 수 있다. 일부 시간이 많이 걸리는 처리 과정을 휴대폰 환경에 적합하도록 최적화, 고속화함으로써, 구현된 인터페이스는 상용화된 휴대폰(Galaxy S2)에서 5 fps로 동작한다.

• ETRI Journal
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• 제34권6호
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• pp.932-941
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• 2012

A powerful interaction mechanism is one of the key elements for the success of smart TVs, which demand far more complex interactions than traditional TVs. This paper proposes a novel interface based on the famous touch interaction model but utilizes long-range bare hand tracking to emulate touch actions. To satisfy the essential requirements of high accuracy and immediate response, the proposed hand tracking algorithm adopts a fast color-based tracker but with modifications to avoid the problems inherent to those algorithms. By using online modeling and motion information, the sensitivity to the environment can be greatly decreased. Furthermore, several ideas to solve the problems often encountered by users interacting with smart TVs are proposed, resulting in a very robust hand tracking algorithm that works superbly, even for users with sleeveless clothing. In addition, the proposed algorithm runs at a very high speed of 82.73 Hz. The proposed interface is confirmed to comfortably support most touch operations, such as clicks, swipes, and drags, at a distance of three meters, which makes the proposed interface a good candidate for interaction with smart TVs.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.20-28
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• 2010

본 논문에서는 증강현실 환경에서 등장하는 3차원 공간상의 객체를 카메라와 손을 사용하여 조작할 수 있는 인터페이스를 제안한다. 일반적으로 3차원 움직임을 검출하기 위해서 마커를 사용하지만, 이러한 경우에는 객체를 등록하기 위해서 마커가 영상 내에 있어야 하며 추가적인 장비를 사용함으로서 몰입감의 저하를 초래한다. 이것을 극복하기 위해서 본 연구에서는 손을 하나의 평면으로 변환하고 손 모양의 변화를 검출하여 마커를 대체하는 방법을 제안한다. 또한 조명으로 인한 손의 색상 변화에 따른 객체의 등록 위치 변화를 칼만 필터를 적용하여 추적하였다. 실험결과, 제안한 알고리즘은 손의 원활한 움직임에 의한 객체의 3차원 조작이 가능함을 보였다.