증강 현실 가상 물체의 지각된 3차원 거리 지각 오차 교정 방법 (A Method for Correcting Errors in Three-dimensional Distance Perception of Virtual Objects in Augmented Reality)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 62권 / 3호 / 49 ~ 58페이지
· 저자명 : 이주형, 주성준

초록

가상 현실 또는 증강 현실 환경에 제시된 가상 물체에 대해 사용자가 지각하는 3차원 거리에는 오차가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 양안 디스플레이 사이의 거리를 조절할 수 없는 안경 형식의 상용 증강 현실 기기를 사용할 때, 가상 물체의 3차원 거리 지각 오차를 개선하는 방법으로 사용자의 동공 간 거리를 고려한 가상 물체의 픽셀 부등(pixel disparity) 계산법을 제안한다. 이를 위해 가상 물체의 거리와 물리적 물체의 거리 매칭(matching) 과제를 사용하였고, 물리적 물체의 3차원 거리와 동일하다고 보고한 가상 물체의 거리에 대한 픽셀 부등(pixel disparity)을 계산하였다. 이 픽셀 부등값들을 사용하여 가상 현실 환경에서 제시된 가상 물체의 3차원 거리를 역으로 계산한 결과, 참가자들은 가까운 거리(~80 cm)에 제시된 가상 물체의 3차원 거리는 비교적 정확하게 지각하였으나 상대적으로 먼 거리(100, 200, 300 cm)에 제시된 가상 물체의 3차원 거리는 과소 추정하였다. 이때, 가상 물체의 3차원 거리 지각 오차의 크기는 각 참가자의 동공 간 거리와 유의미한 상관관계가 있었다. 다음으로 본 실험에서 사용한 상용 증강 현실 기기를 통해 제시한 가상 물체의 3차원 거리 지각 오차가 개인의 동공 간 거리를 고려하지 않은 픽셀 부등의 오류로 인한 것인지를 확인하였다. 양안 디스플레이의 중심 간 거리와 동공 간 거리의 차이로 인한 픽셀 부등의 편차(offset)를 고려한 가상 물체의 3차원 거리 계산 결과, 과소 추정이 유의미하게 줄어들었고 200 cm의 거리까지 정확하게 지각된 3차원 거리를 예측할 수 있었다. 본 연구의 결과는 상용 증강 현실 기기의 가상 물체에 대한 3차원 거리 지각 오차를 보정할 수 있는 효율적이고 경제적인 방법을 시사한다.

영어초록

There are inherent errors in perceiving the three-dimensional distance of virtual objects within virtual/augmented reality environments. In this study, we propose a method to improve the perception of three-dimensional (3D) distance errors of virtual objects, considering the inter-pupillary distance. This method is tailored for commercially available augmented reality devices in the form of glasses, where the distance between displays cannot be adjusted. We conducted tasks involving matching the distances of physical objects and virtual objects. We calculated the pixel disparities for virtual objects, and we found that participants perceived objects at close distances (~80 cm) relatively accurately. However, they consistently underestimated the distances of virtual objects presented at greater distances (100, 200, 300 cm). Importantly, we found a significant correlation between the magnitude of 3D distance perception errors and the inter-pupillary distances of participants. Furthermore, we investigated whether these errors in 3D distance perception of virtual objects were due to miscalculated pixel disparity. By applying the offset of pixel disparities caused by differences between the distance between display centers and inter-pupillary distances, we were able to significantly reduce underestimation, accurately predicting perceived 3D distances up to 200 cm. These findings suggest an effective and cost-efficient method for correcting 3D distance perception errors of virtual objects in commercially available augmented reality devices.

참고자료

· 없음