단안카메라 기반 삼차원 입체영상 증강현실
3D Stereoscopic Augmented Reality with a Monocular Camera
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초록
본 논문은 모바일 기반 양안식 HMD 기기를 사용하는 마커기반의 증강현실 시나리오에서 단안영상으로부터 삼차원 입체영상을 생성하는 효과적인 기법을 제안한다. 모바일 기기의 단안카메라로는 좌안과 우안에 대해 정확한 양안시차를 제공하는 양안영상을 생성할 수 없기 때문에, 기존의 양안식 증강현실 시스템에서는 좌안과 우안에 동일한 실세계 영상을 제공하여입체감과 몰입감이 떨어지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 마커기반의 증강현실 시나리오에서 대부분의 사용자들이 마커를주시한다는 가정 하에, 기존 방법에 비해 높은 입체감과 시각적 편안함을 제공하는 단안카메라 기반 3차원 입체영상 생성기법을 제안한다. 마커와 카메라의 3차원 자세정보를 통해 단안영상을 3차원 공간상에 나타내고, 사용자의 좌안과 우안에해당하는 가상의 두 카메라를 통해 단안영상의 마커영역과 마커 위에 증강될 가상물체에 대해서 시차를 계산한다. 마커 이외의 영역은 블러 효과를 적용하여 선명도를 낮추고 양안식 HMD를 통해 입체 콘텐츠를 감상할 때 발생하는 시각적인 피로를감소시킨다. 본 논문에서 제안하는 방법으로 생성된 3차원 입체영상이 기존 방법에 비해 높은 입체감을 제공하는지 여부를 세가지의 사용자 실험을 통해 평가하였다. 실험 결과, 본 논문에서 제안하는 방법이 기존방법에 비해 높은 입체감을 제공하고 시각적인 피로가 크지 않는다는 것, 사람의 시차와 동일한 스테레오 카메라를 통해 촬영된 영상과 유사한 현실감을 사용자에게제공한다는 것, 그리고 영상블러를 통해 사용자의 시각적인 피로도가 감소되었다는 사실을 확인하였다.
Abstract
This paper introduces an effective method for generating 3D stereoscopic images that gives immersive 3D experiences to viewers using mobile-based binocular HMDs. Most of previous AR systems with monocular cameras have a common limitation that the same real-world images are provided to the viewer’s eyes without parallax. In this paper, based on the assumption that viewers focus on the marker in the scenario of marker based AR, we recovery the binocular disparity about a camera image and a virtual object using the pose information of the marker. The basic idea is to generate the binocular disparity for real-world images and a virtual object, where the images are placed on the 2D plane in 3D defined by the pose information of the marker. For non-marker areas in the images, we apply blur effects to reduce the visual discomfort by decreasing their sharpness. Our user studies show that the proposed method for 3D stereoscopic image provides high depth feeling to viewers compared to the previous binocular AR systems. The results show that our system provides high depth feelings, high sense of reality, and visual comfort, compared to the previous binocular AR systems.
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