스마트폰으로 문서 촬영 시 발생하는 회전 오류, 이유가 있다?

[대전=이한영 기자] KAIST 산업및시스템공학과 이의진 교수 연구팀이 스마트폰 카메라로 문서를 촬영할 때 자동으로 발생하는 불규칙적인 회전 오류 현상의 원인을 밝히고 해결책을 개발했다.

연구팀에 의하면 이 현상은 스마트폰의 방위 추적 알고리즘의 한계인 '회전 오류'에 따라 나타나는 것으로 밝혀졌으며, 이번 연구 결과는 인간-컴퓨터 상호작용 학회의 국제 학술지인 '인터내셔널 저널 오브 휴먼 컴퓨터 스터디(International Journal of Human-Computer Studies)' 4월 4일자 온라인 판에 게재됐고 8월호 저널에 게재될 예정이다.

최근 스마트폰을 통해 책자, 문서 등을 촬영해 업무에 활용하는 것이 자연스러운 일상이 되면서 종종 촬영한 문서가 자동으로 90도 회전해 불편을 겪는 사람들이 많아졌다.

특히, 여러 장의 사진을 찍었을 때 각기 다른 방향으로 회전돼 일일이 스마트폰을 돌리거나 파일을 편집해야 하는 현상이 발생하는데, 이는 방위추적 알고리즘의 설계방식 때문이다.

방위추척 알고리즘은 기본적으로 사용자가 스마트폰을 세워 사용하는 것을 가정해 한 방향으로 가해지는 중력가속도를 측정하고 이를 이용해 현재 방위를 추정하는 것으로, 쉽게 이야기하면 대부분 스마트폰으로 문서를 촬영할 때는 스마트폰과 책상 위 문서가 평행 상태가 되도록 가로로 촬영하기 때문에 이같은 오류가 발생하게 되는 것이다,

연구팀이 실험을 통해 오류 발생 수치를 측정한 결과, 문서를 가로로 촬영 시 방위 추적 오류가 93%의 높은 확률로 발생함을 확인했다.

이에 연구팀은 스마트폰의 모션센서 데이터를 활용해 문서 촬영 중에 방위를 정확하게 추적해 문제를 해결했으며, 모션센서 데이터의 핵심 기술은 스마트폰에 장착된 중력 가속도 센서를 관측해 문서 촬영 의도를 파악한다는 점과 문서 촬영 중에 스마트폰 회전이 발생할 경우 회전 각속도를 측정하는 센서를 활용해 추적한다.

또한, 연구팀은 문서 촬영 시 촬영자 쪽으로 스마트폰이 미세하게 기울어지는 마이크로 틸트(micro-tilt) 현상을 발견했는데, 이 현상으로 인해 스마트폰으로 가해지는 중력가속도가 스마트폰 측면으로 분산된다.

눈에는 잘 보이지 않을 정도로 작은 기울기지만 모션센서 데이터를 활용하면 마이크로 틸트 행동 패턴의 기계학습 알고리즘을 훈련시켜 정확한 방위를 추적할 수 있다.

연구 팀의 실험 결과에 따르면 모션센서 데이터를 활용한 방위 추적 방식의 정확도는 93%로 매우 높아 안드로이드 및 iOS등 상용 스마트폰에도 적용 가능하며, 이 기술들은 기존 방위 추적 알고리즘의 사각지대였던 수평 촬영 상황에서 작동하기 때문에 기존 방위 추적 알고리즘과 겹치는 부분 없이 상호 보완적으로 작동할 수 있다.

이 교수는 "스마트폰을 활용한 문서 촬영은 필수가 됐지만 회전 오류의 원인 규명과 해결책이 어려워 불편함이 많았다"며 "모션센서 데이터를 통해 촬영의 의도를 파악하고 자동으로 오류를 바로잡는 기술은 사용자의 불편을 해결하고 문서 촬영에 특화된 다양한 응용서비스 개발의 기초가 될 것이다"고 말했다.

한편, 미래창조과학부의 지원을 통해 수행된 이번 기술은 국내 특허 2건이 등록이 완료됐고 미국 특허가 지난 3월 1일 수락됐다.

이한영 기자