최근 정보통신 기술의 급속한 발전으로 3DTV, IPTV, 스마트기기, 첨단 멀티미디어 기기 등의 사용이 일반화 되고 있다. 그러나 일반적인 컴퓨터의 경우에 있어서도 하드웨어 성능은 듀얼코어, 멀티코어 등과 같이 점차 증가하고 있는 반면에 입력 인터페이스인 마우스 및 키보드는 선이 없는 무선 기능 외에 특별한 진화를 보이지 않고 있는 실정이다. 이에 따라 인간과 컴퓨터 간의 키보드, 마우스, 디스플레이와 같은 기존의 입출력의 한계를 뛰어 넘는 새로운 입출력 방법을 인터페이스 수단으로 활용하고자하는 연구들이 진행되고 있다. 또한, 사용자 친화형 유저 인터페이스 구현 환경이 대두되면서 인간과 컴퓨터 간의 원활한 상호작용의 필요성이 커짐에 따라 영상처리를 이용하여 인간의 행동을 분석하는 연구들이 많이 제안되고 있고. 특히, 인간의 생체행위 정보를 검출, 추적, 인식하여 사용자 중심의 새로운 인터페이스 방법으로 개발함으로서 기기를 제어하는 연구에 대한 필요성이 빠르게 확산되고 있다.
손 동작 인식은 빠른 의사전달 특징과 함축적 의미를 지닌 동작을 통해 다양한 정보를 전달할 수 있다. 또한 최근에는 다양한 방법의 영상처리 알고리즘이 개발되어 영상 처리의 계산 및 처리시간이 개선되고 있으며. 의사 전달을 위한 도구로써 손의 동작은 그 형태와 움직임의 다양성 때문에 그 자체로써 하나의 언어가 될 수 있다. 또한 손 동작 인식은 글러브 데이터를 사용하는 방법과, 영상을 사용하는 방법으로 구분할 수 있다. 글러브 데이터를 사용하는 손 동작 인식 방법은 손의 각 부위에 광센서 또는 굴절계측기를 장착한 장갑의 동작에 대한 결과 값을 이용하는 기기 기반의 측정 방식으로 손 동작에 대한 정확한 위치를 획득할 수 있고, 3차원 공간의 다양한 손 동작을 인식할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 고가의 센서와 사람과 센서간의 연결선이 필요하기 때문에 사용이 불편하고, 손 동작의 행동반경이 제한된다는 단점이 있다. 복잡하고 다양한 환경에서 사람의 손 형상만을 정확히 추출하고 인식하기 위하여 특징을 추출 할 수 있는 입력 정보를 획득하기에는 현실적으로 어려운 부분이 있다. 기본적 으로 입력된 영상에서 정확한 손 영역 검출과 분할을 위한 알고리즘이 필수이며 손 형상의 분석과 인식을 위한 빠른 처리 속도 또한 고려해야할 요소이다.
본 논문에서는 기존의 입력 방식에서 벗어나 자유 형태의 인터페이스로서 손 동작을 검출하여 분석한 후에 인식하여 컴퓨터와의 인터페이스를 제안하고. 제안한 시스템은 검출과 추적 인식 단계로 구분할 수 있다. 또한 검출 단계에서는 피부 색상 특징을 추출하여 피부 영역을 분할하고, 크기 및 얼굴 특징을 이용하여 얼굴과 손을 분리해 내고. 추적 단계에서는 손 추적을 위해 움직임 추정 모델을, 얼굴 추적을 위하여 이전 프레임의 위치를 기반으로 추적하도록 하였다. 추적의 정밀도를 개선하기 위하여 손 영역에 대하여 반복적인 재 연산을 수행하여 적응적으로 영역을 찾음 으로써 오차를 보정하도록 하였다. 인식 단계에서는 기하학적 구조에 의하여 손 외형을 인식하여 검출하는 통계적 방법을 사용하는 계층적인 구조를 구성하였으며. 먼저 화소값 분포에 의해 초기 검출을 통해 형태 모델을 구성하였고, 초기 검출에서 추출한 저차원 정보와 본 검출에서 얻은 정보로 색상과 움직임 모델을 정의하였다. 실험 결과 제안된 알고리즘이 얼굴과 손 추적 및 인식에 있어 높은 정확도를 나타냄을 증명하였고. 또한
본 논문에서 실험 결과 제안된 알고리즘은 얼굴 및 손 추적에 있어 기존의 방법보다 4%의 처리 시간이 증가된 반면, 예측 오차는 96.87%까지 감소시킬 수 있었다. 그리고 기존의 외관을 이용한 방법의 인식률인 95.37% 보다 3.91% 개선된 99.28%의 인식률을 나타내었고, 제안된 방법이 모델의 수가 적은 경우에도 영상에서 손을 견실하게 인식함을 증명 하였다. 또한 학습자와 피검자가 다른 경우에도 96% 이상의 인식률을 얻을 수 있어, 푸리에에 근거한 다른 방법보다 보다 효율적이라는 것을 입증하였다.
앞으로는 다른 손 자세에 대한 다중 모델 구성과 다양한 샘플영상을 이용한 확장된 실험을 진행 할 계획이며, 또 한 연산 비용을 줄이고 연산 복잡도에 따른 동적 제어를 증가시켜야 할 것 이다.