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윤상민,김익재,안상철,고한석,김형곤,Yoon, Sang-Min,Kim, Ig-Jae,Ahn, Sang-Chul,Ko, Han-Seok,Kim, Hyoung-Gon 대한전자공학회 2002 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.39 No.4
본 논문은 실시간으로 3차원 공간상에서의 움직임 정보를 추출할 수 있는 입력 장치를 제안한다. 제안하는 3차원 입력 장치는 스테레오 카메라의 기하학적 구조와 색상, 움직임, 형태상의 특성을 이용하여 복잡한 환경에서 사전 카메라 캘리브레이션 없이 3차원 움직임 정보를 추출할 수 있다. 움직임 추출을 위해서 perspepctive projection 행렬과 perspective distortion 행렬을 이용한 스테레오 카메라의 기하학적 특성을 이용하며, 효과적인 좌우 영상의 특징점 추적 및 추출을 위해 색상 변환(Color transform)과 UPC(Unmatched Pixel Count) 및 이산 칼만 필터(Discrete Kalman Filter)의 효과적인 결합으로 이루어진 MAWUPC(Motion Adaptive Weighted Pixel Count)과 PCA(Principal Component Analysis)로 구성된 알고리즘을 제안한다. 추출된 3차원 공간상에서의 움직임은 가상환경에서의 가상 물체를 제어하거나 사용자 시점의 이동을 나타내는 인터페이스로 사용한다. 스테레오 비전을 이용한 입력 장치는 선으로 연결되지 않기 때문에 사용자가 가상환경에서 작업하기가 편리하며 몰입감을 높일 수 있는 등 보다 효율적인 상호작용을 가능하게 해준다. This paper concerns extracting 3D motion information from a 3D input device in real time focused to enabling effective human-computer interaction. In particular, we develop a novel algorithm for extracting 6 degrees-of-freedom motion information from a 3D input device by employing an epipolar geometry of stereo camera, color, motion, and structure information, free from requiring the aid of camera calibration object. To extract 3D motion, we first determine the epipolar geometry of stereo camera by computing the perspective projection matrix and perspective distortion matrix. We then incorporate the proposed Motion Adaptive Weighted Unmatched Pixel Count algorithm performing color transformation, unmatched pixel counting, discrete Kalman filtering, and principal component analysis. The extracted 3D motion information can be applied to controlling virtual objects or aiding the navigation device that controls the viewpoint of a user in virtual reality setting. Since the stereo vision-based 3D input device is wireless, it provides users with a means for more natural and efficient interface, thus effectively realizing a feeling of immersion.
3차원 가속 센서 및 RFID 센서를 이용한 ADL 자동 분류
임새미(Saemi Im),김익재(Ig-Jae Kim),안상철(Sang Chul Ahn),김형곤(Hyoung-Gon Kim) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.45 No.3
본 논문은 3차원 가속 센서들과 장갑 형태로 제작한 RFID 리더기를 사용하여, 사용자의 신체 상태에 따른 동작 분석을 통해, 일상생활에서 사용자의 액티비티(Activity)를 자동으로 인식하는 새로운 방법을 제안한다. 두 개의 가속 센서로부터 획득한 움직임 정보로부터 선택 트리(Decision Tree) 방법을 통해 사용자의 5가지 자세 정보(Posture Information)를 구별하고, 손목에 장착된 가속 센서와 장갑 형태로 제작된 RFID 리더를 통해 인식한 객체와의 상호 작용을 통해서 도구를 사용하는 액티비티(Instrumental Activity)를 인식하는데 사용한다. 이를 위해, 객체 의존적인 손의 움직임을 학습에 의해 미리 5가지 카테고리로 분류한 후, 해당 객체와 인식된 움직임의 일치 여부를 확인한 후, 최종적으로 사용자의 신체 상태와 액티비티를 결정한다. 실험 결과에 의하면, 제안된 계층적 움직임 분석 방법은 20가지의 일상생활 액티비티들을 인식하는데 있어서 90%이상의 정확도를 보였다. We propose a new method for recognizing the activities of daily living(ADL) based on the state-dependent motion analysis using 3-axial accelerometers and a glove type RFID reader. Two accelerometers are used for the classification of 5 body states based on the decision tree. Classification of the instrumental activities is performed based on the hand interaction with an object ID using an accelerometer and a RFID reader. Object-dependent hand movements are classified into 5 categories in advance and final decision combines the body state and the instrumental activities. Experiment shows that the suggested hierarchical motion analysis provides accuracy rate of over 90% for all 20 ADLs.