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IoT 및 웨어러블 디바이스 동향, 3D스캐너, 동작인식 기술 및 활용분야에 대해 다루었습니다.
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IoT/웨어러블 디바이스에서의
동작인식 기술 및 활용 분야
윤 훈 주유비유넷 대표
[email protected]://www.facebook.com/firehj
유비유넷 페이스북 그룹 http://www.facebook.com/groups/ubiunet/
2014. 7. 26
1/81 동작인식 기술 및 활용 분야
들어가며
영화 “마이너리 리포트”의 동작인식 아날로그를 디지털화
2/81 동작인식 기술 및 활용 분야
동작 인식 분류
손에 디바이스를 들고움직임
몸에 디바이스를 착용하고움직임
디바이스 위에서 움직임
사람의 움직임을 관찰
Hand held형
Wearable형
체중계형
거치형
몸동작
손동작
얼굴동작
가속도센서자이로 센서
카메라(빛)
전파
음파
스마트폰리모컨
스마트워치스마트안경스마트반지스마트신발
키넥트
Wii fit
<제품군><사용형태> <사용자 동작> <센싱기술> <인식 대상>
압력
3/81 동작인식 기술 및 활용 분야
동작인식의 특징
평면적제어
손가락접촉
몰입감부족
실감나게 직관적
Handsfree즉시적
동작인식은 게임분야에서 몰입감 향상을 위해 대중화되었으며, 기기 제어를 직관적이고 편리하게 하기 위한 용도로 활용분야가 확대되고 있음
입체적제어
X, Y X, Y, Z
IOT 디바이스
5/81 동작인식 기술 및 활용 분야
<PC> <스마트폰> <타블릿>
<스마트 TV/가전>
• LTE
• 고성능 AP (quad à octa)
• 센서: 가속,지자기,각속도, 압력
• 고해상도/대화면 디스플레이
• 고해상도 카메라(전면, 후면)
• 대용량 배터리
• 음성인식/얼굴인식/동작인식
• 펜입력
• 클라우드
• 슬림
• 디자인
• 타블릿 기능
다양한 디지털 기기에 스마트 기능이 적용되고 있으며, 기존 사물도 스마트해져 가고 있음
<스마트 자동차>
스마트 기능의 확대
<웨어러블> <M2M/IoT>
6/81 동작인식 기술 및 활용 분야
스마트폰의 입력 기능 확장
<애플><구글>
<MS> <아마존>
7/81 동작인식 기술 및 활용 분야
스마트폰이 가지지 못했던 센서들을 주변기기를 통해 확장
<신용카드 결제> <체중계>
스마트폰의 센싱 기능 확장
<헬스케어 센서 케이스>
<풍속 감지><알코올 측정> <체온 측정> <웨어러블 연동>
8/81 동작인식 기술 및 활용 분야
초소형 /저가 HW 플랫폼
10만원 이하의 저가 컴퓨터의 등장으로 다양한 응용제품의 활성화 기대
25달러/35달러
<구글 크롬 캐스트>
< 라즈베리파이>
<인텔 에디슨>
<로쿠>
<델>
9/81 동작인식 기술 및 활용 분야
3D 프린터
100만원대의 저가 3D프린터로 인하여 초소형 컴퓨터 보드와 결합한 다양한 맞춤형 IT기기의 등장 예상
10/81 동작인식 기술 및 활용 분야
<모형제작>
< 로봇>< 사물기기> < 기념품>
< 플렉서블 제품>
<금속 부품>
3D 프린터의 활용분야
< 레고블럭>
11/81 동작인식 기술 및 활용 분야
모듈러 디바이스
12/81 동작인식 기술 및 활용 분야
위치 및 거리 기반 서비스
13/81 동작인식 기술 및 활용 분야
생활 습관 분석
14/81 동작인식 기술 및 활용 분야
운동 측정
15/81 동작인식 기술 및 활용 분야
환경 센싱
16/81 동작인식 기술 및 활용 분야
편리한 사용
17/81 동작인식 기술 및 활용 분야
IoT 서비스
IoT는 궁극적으로 사용자에게 필요한 서비스를 제공하기 위해 위한 것이며,직간접적으로 사용자와 인터랙션이 발생하게 됨
사용 방식별동작인식 제품 및 기술
- Hand Held 형- 웨어러블- 체중계 형- 거치형
Hand held형동작인식
20/81 동작인식 기술 및 활용 분야
스마트폰
• 가속도
• 자이로
스마트폰에 내장된 센서로 사용자의 움직임을 인식하여 게임 및 화면제어를 자연스럽게 처리함
< 동작 센서> <카메라 센서>
• 아마존 파이어폰
• 4개의 카메라
• Face tracking
21/81 동작인식 기술 및 활용 분야
<닌텐도 Wii> <소니 Playstation Move>
게임기
센서바
카메라
게임 전용 디바이스를 손에 들고 몸을 움직이며 게임을 즐김
22/81 동작인식 기술 및 활용 분야
스마트TV 리모컨
TV의 기능이 복잡해짐에 따라 동작인식을 통해 스마트 TV 메뉴를 선택하고 제어
<스마트 TV> <리모컨의 진화> S사
웨어러블형동작인식 고개 움직임
팔의 움직임
발의 움직임
손가락의 움직임
몸의 움직임
24/81 동작인식 기술 및 활용 분야
웨어러블에서 패션은 기본
25/81 동작인식 기술 및 활용 분야
디스플레이 전력 소모 절약을 위해 평소에는 절전모드 à 손을 들었을때는 자동으로 화면 밝게
손목 시계
<제스처로 화면 켜기> <저전력 디스플레이>- 퀄컴 미라솔 디스플레이
- E ink 디스플레이
26/81 동작인식 기술 및 활용 분야
운동이나 게임용 제품
손목 밴드
27/81 동작인식 기술 및 활용 분야
팔뚝 밴드
<Myo> < 골프 스윙 분석>
팔에 밴드를 착용하여 근육이나 팔의 각도를 감지함
28/81 동작인식 기술 및 활용 분야
장갑
<카메라 시스템 + 적외선 반사체><장갑형 컨트롤러>
장갑을 착용하여 사용자의 손동작을 인식함
- 가속도 센서, 자이로 센서, 구부림 센서 - 실내 공간에 설치된 카메라로 장갑에 반사된표식을 추적하여 동작인식을 함
29/81 동작인식 기술 및 활용 분야
반지
NodFin Logbar
반지를 착용하여 손가락 제스처로 정보 입력 및 주변기기 제어
글자 입력, 픽토그램 입력터치 패드
30/81 동작인식 기술 및 활용 분야
이어셋
사용자 얼굴의 움직임에 따라 아바타, 지도, 사운드와 같은 콘텐츠를 자연스럽고 현장감 있게 제어
http://pltlabs.com/concepts/
31/81 동작인식 기술 및 활용 분야
HMD
사용자가 바라보는 사물 및 손동작을 인식하여 직관적 제어가 가능함
<손동작 인식><바라보는 사물 인식>
<가상현실 및 외부 영상 보여주기>
32/81 동작인식 기술 및 활용 분야
신발/깔창
걸음걸이, 체중의 쏠림 등을 감지하여 운동량이나 건강상태를 분석
<일상생활의 건강관리><운동선수>
길안내를 진동으로 전달걸음/체중 분석
체중계형 동작인식
34/81 동작인식 기술 및 활용 분야
<댄스 게임기> <닌텐도 Wii Fit>
몸무게를 이용한 게임
몸무게를 이용하여 게임을 실감나게 즐김
거치형 동작인식- 음파- 전파- 카메라
36/81 동작인식 기술 및 활용 분야
소리를 이용한 동작 인식
사용자의 움직임에 따라 소리의 반사 특성(도플러효과)이 달라지는 것을 통해 사용자의 동작을 감지
<Sound wave> <진동을 악기의 소리로 변환>
37/81 동작인식 기술 및 활용 분야
전파를 이용한 동작인식
사람의 움직임에 따라 반사되는 전파의 주파수 성분이 변화하는 것을 감지하여 동작인식을 구현
<동작원리> <가전 제어> <장애물 투과>
38/81 동작인식 기술 및 활용 분야
적외선 센서 어레이
평면적인 키보드를 입체적인 제어가 가능하도록 함
39/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Single 카메라 방식
기기에 탑재된 기존 카메라를 이용한 동작인식
à 추가적인 하드웨어 없이 소프트웨어로만 구동하며, 방향 이동 정도의 인식 수준
<스마트폰> <타블릿> <노트북>
40/81 동작인식 기술 및 활용 분야
스테레오 카메라 방식
2대의 카메라로 바라보는 영상의 차이를 이용하여 거리 측정
< 아마존 fire phone>
< leap motion>
- 4개의 전면카메라
- 세로 및 가로 모드 지원
41/81 동작인식 기술 및 활용 분야
아마존 fire phone
<얼굴까지의 거리 측정><광각 렌즈> <Face tracking>
가로 및 세로 모드를 지원하기 위해4개의 적외선 카메라를 배치함
스테레오 카메라 방식
아마존의 파이어 폰은 스테레오 카메라를 스마트폰에 적용한 제품임
42/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Structured light 방식
43/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Structured-light 방식
물체에 맺힌 패턴을 분석하여 거리 측정
Depth Camera640x48030fps
RGB Camera640x480(30fps)1280x960(12fps)
44/81 동작인식 기술 및 활용 분야
<격자 패턴>
점 형태의 코드화된 적외선 패턴을 사용하며, 거리에 따라 패턴이 맺히는 위치가 달라짐
키넥트에 적용된 적외선 dot 패턴
거리에 따라IR패턴이 맺히는위치가 달라짐
45/81 동작인식 기술 및 활용 분야
키넥트의 작동 범위
0.8미터
1.2미터
3.5미터
4미터
<일반모드> <근거리모드>
0.4미터
0.8미터
2.5미터
3미터
- 키넥트 for Xbox360: 2명 동시 트래킹
- 키넥트 for Windows: 근거리 모드 지원(0.4m~3m)- 키넥트 for Xbox one: 6명 동시 트래킹, ToF 방식
27도
수평각도 57.5도
27도
43.도
46/81 동작인식 기술 및 활용 분야
ToF(Time of Flight) 방식
47/81 동작인식 기술 및 활용 분야
적외선 조명을 비추어 빛이 물체에 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 거리 계산
<파나소닉의 D-imager>
ToF( Time of Flight) 방식
사용거리: 1.2m~9m각도: 수평60도, 수직 44도거리오차: 2~3cm
48/81 동작인식 기술 및 활용 분야
키넥트 for Xbox one
1080P HD RGB Camera
30FPS
Time of Flight(TOF)
Microphone Arrays
키넥트2에는 ToF센서를 탑재하였으며, 키넥트1보다 정교한 동작인식 가능
49/81 동작인식 기술 및 활용 분야
칼라영상 일체형 ToF 센서
칼라 카메라 센서에 거리를 측정할 수 있는 픽셀을 삽입하여 하나의 센서로 칼라영상과 depth영상 동시 획득
Samsung
50/81 동작인식 기술 및 활용 분야
< SoftKinetic DepthSense>
<FOTONIC>
<PMD CamCube >
<MESA Imaging SwissRanger> <IEE S.A. 3D MLI Sensor> <ARTTS camera>
<PMD CamBoard> <real.IZ 2+3D™>
ToF 카메라 제품
ToF 센서 제품 출시가 확대되고 있음
3D 스캐너
52/81 동작인식 기술 및 활용 분야
구글 탱고
- 3D depth sensor를 소형화하여 스마트폰에 탑재
- 실내 네비게이션 및 3D프린터 시장확대에도 기여예상
53/81 동작인식 기술 및 활용 분야
3D 스캐너 제품
Hand held 형 타블릿 스마트폰 거치형 독립장비
동작인식에 적용되는 depth camera기술은 3D스캐너에도 활용
구글 탱고 타블릿 구글 탱고 스마트폰
54/81 동작인식 기술 및 활용 분야
3D 스캐너 활용분야
공간 기록/실내 네비게이션 문화재/유적 인물
동작인식Tracking 기술
56/81 동작인식 기술 및 활용 분야
동작인식에서 3D depth의 의미
거리 정보에 기반하여 배경과 사람을 분리함으로써 동작인식 처리가 용이해짐
57/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Body Tracking
58/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Body Tracking
골격을 기반으로 하여 사람의 동작을 표준화함
<멀티 트래킹>
<인식 모드>
Standing: 20 JointSeating: 10 Joint
<키넥트1과 키넥트2비교>
20개 joint, 2명 동시 트래킹 25개 joint, 6명 동시 트래킹
59/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Body Gesture
키넥트에서의 Body gesture
60/81 동작인식 기술 및 활용 분야
주요 Body Gesture 소프트웨어
NITE애플인수
인텔 인수
61/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Hand Tracking
62/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Hand Tracking
<Omek의 grasp> <Softkinetic의 iisu>- 손을 22개의 관절로 분석
<Leapmotion>
63/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Hand Tracking 제품
<3D모델링에 활용>
<leap motion> 저가 및 높은 정밀도의 동작인식 시스템
<수화 통역>
HP 키보드HP 노트북
64/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Face/Eye Tracking
65/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Face tracking
<미소를 지으면 열리는 냉장고 >
<얼굴 모델링> <가상 소셜 네트워크>
얼굴의 움직임, 표정을 추적함으로써 가상 아바타와 연동할수 있고, 기기를 제어할 수 있음
<스마트폰 3D effect >
66/81 동작인식 기술 및 활용 분야
Eye Tracking
<스마트폰> <노트북> <게임기>
<매장 조사>
<Tobii>
매장에서의 소비자 관심 사항 조사 및 시선의 위치대로 스마트 기기의 화면을 선택하거나 변경할 수 있음
동작인식 활용분야홈 업무 상점
68/81 동작인식 기술 및 활용 분야
동작인식의 적용 사례
<셀카 촬영> <로봇> <CCTV>
<자동차>
<상점> <방송>
<촬영> <재활훈련>
<프리젠테이션>
69/81 동작인식 기술 및 활용 분야
즐거움 및 재미
몸을 움직이는 몰입감
70/81 동작인식 기술 및 활용 분야
몰입감 높은 게임
<방송 캐릭터와 커뮤니케이션>
온몸을 자유롭게 움직임으로서 게임의 몰입감을 높힘
<대결 게임>
<격투 게임><스포츠 게임> <댄스 게임>
<머신 게임>
71/81 동작인식 기술 및 활용 분야
실감나는 체험
<모래성 쌓기>
<테마파크>
<증강현실> <당구 게임>
눈으로만 보는게 아니라 몸을 움직이며 적절한 시각적, 청각적 피드백을 받음으로써 몰입감 증대
<3D view>
72/81 동작인식 기술 및 활용 분야
가상의 악기를 연주하는 퍼포먼스
<지휘>
<바이얼린 연주>
<드럼 퍼포먼스>
<기타 연주>
악기가 없어도 내 몸의 움직임이 악기처럼 반응함으로써 기존에 경험하지 못했던 즐거움 제공
<하프 연주>
73/81 동작인식 기술 및 활용 분야
<헬스클럽 코칭>
나의 동작을 교정해주는 코칭
<골프 스윙 코칭><Nike+ Kinect Training>
<노인 재활훈련><게임형 재활훈련>
옆에서 가르쳐 주는 사람이 없어도 나의 동작에 대해 코칭을 해주는 서비스를 제공
<제스처 스킬 코칭>
74/81 동작인식 기술 및 활용 분야
직관적 제어의 편리함
별도의 기기를 손에 들지 않아도 되는 편의성
75/81 동작인식 기술 및 활용 분야
<TV 제어>
멀리 떨어진 화면을 동작인식으로 제어
<수술시 의료정보 검색>
<자동차 네비게이션>
<실습 수업>
<주방> <자동차>
76/81 동작인식 기술 및 활용 분야
프리젠테이션
<증강현실 방송> <강연>
<회의 발표>
77/81 동작인식 기술 및 활용 분야
로봇 및 장난감의 쉬운 제어
<Drone>
<장애인>
<로봇> <게임기기>
로봇의 복잡한 움직임 제어를 쉽게 할 수 있음
78/81 동작인식 기술 및 활용 분야
즉석 동작인식으로 마케팅에 활용
<나를 따라하는 로봇PC>
<행인을 따라가는 광고><쇼윈도우>
<가상 드레스룸>
<지도 검색>
지나가던 사람의 관심을 끌 수 있는 마케팅 서비스 제공을 위한 동작인식
79/81 동작인식 기술 및 활용 분야
빔 프로젝터에서의 입력 수단
<홀로그램> <테이블 투사 프로젝터> <웨어러블 프로젝터>
별도의 터치 스크린이 없는 빔 프로젝터 방식 디스플레이에서의 입력 수단
<바닥투사 프로젝터>
80/81 동작인식 기술 및 활용 분야
마무리하며
동작인식은 IoT/웨어러블 디바이스를 생활속에서 자연스럽게 사용하기 위한
Natural User Interface로 더욱 중요해질것으로 예상