개요

개요

생활 속에서 무언가를 인식하여 추적하는 기술은 언제나 흥미롭다. 
하지만 얼굴을 인식하거나 손가락, 주먹, 지문, 홍채 등을 인식하는 기술은 고도의 기술을 필요로 한다.
그만큼 Tracking이라는 기술은 High-Tech에 속하는 기술이다.




이번에는 간단한 기술을 통해 쉽게 3D 공간내에서 주먹을 인식하는 기술을 만들어 보려 한다.
설명하기 전에 이 기술은 Makezine에 2012년도에 먼저 올라왔으며 아래 링크에 들어가면 영문으로 된 원본페이지를 볼 수 있다.


Build a Touchless 3D Tracking Interface With Everyday Materials <- 링크

동영상

필요한 사전 지식

정전 용량
프로세싱

부품 목록

NO	부품명	수량	상세설명
1	아두이노	1	오렌지 보드
2	은박지	1
3	두꺼운재질의 종이	1	우드락이나 박스, 하드보드지
4	점퍼케이블	00
5	악어이빨 케이블	3
6	브레드 보드	1
7	220k저항과 1m저항	각 3개

부품명	오렌지보드	은박지	두꺼운 재질의 종이	점퍼케이블
부품 사진
부품명	악어이빨 케이블	브래드 보드	저항
부품 사진

※참고
원본 페이지와 다른 재료(오디오 케이블 대신 일반 점퍼케이블 사용)를 사용했으며 재료는 다르더라도 회로도는 같습니다.
오디오케이블이 있다면 양 끝을 잘라 아래의 링크를 보고 사용해도 무방합니다.

하드웨어 making

1. 일단 다음과 같은 3차원 공간을 제작한다. 여기서는 약 30cmX30cmX30cm 정도의 사이즈로 제작하였다.
    각 면에는 고체 접착제나 스프레이형 접착제로 은박지를 잘라서 붙인다.



2. 각 면에 악어이빨 케이블로 은박지와 케이블을 연결시킨다.
    아두이노에서 흐르는 전류를 은박지에 흐르게 해 전기장을 생성하는 준비 과정이다.




3. 회로를 만든다. 원본 페이지에서는 오디오 케이블의 양끝을 잘라 저항과 케이블을 납땜하여 만들었지만 
    이 페이지에서는 최소의 준비물로 만들기 위해 점퍼케이블과 브레드보드를 통해 납땜 없이 회로를 만들었다.

회로도 

출처 : http://makezine.com/projects/A-Touchless-3D-Tracking-Interface/
(위 페이지에 가면 오디오 케이블을 통해 만드는법도 나와있다.)

브레드 보드

<공간에서 측정된 시간값을 아두이노 시리얼 모니터로 출력하는 영상>

소프트웨어 coding

소스에 관한 자료는 아래 링크에서 받을 수 있다.

프로세싱, 스케치 소스 내려받기


프로세싱에서는 아래 부분에서 포트를 수정해 주어야 한다.
현재 연결돼 있는 포트가 1개라면 0을 써주면 되고,
연결된 포트가 2개 있는데 그 중 아두이노의 포트번호가 뒷 번호일 경우 1 앞 번호일 경우에는 0
연결된 포트가 3개 있는데 그 중 아두이노의 포트번호가 맨 뒷 번호일 경우 2 맨 앞 번호일 경우에는 0, 중간 번호일 경우에는 1
이런식으로 수정해 주면 된다.




프로세싱을 실행하면 아래와 같은 화면이 뜨게 되고, 여기서 노란공을 공간내에서 움직일 수 있게 된다.

원리

공간내에서 손을 인식해 추적하는 원리는 정전 용량(Capacitive Sensing)을 이용하는데
정전 용량이란 절연된 도체가 전하를 축적하는 능력을 가리킨다.
도체가 전기를 축적할 때 여러가지의 요소가 이 과정에 관여하는데 이 프로젝트에서는 은박지 안의 물체가 이 과정에서 전하를 축적하는것을 방해하게 된다.

아두이노에서는 특정 용량까지의 전하를 축적하는 시간을 측정하게 되는데
은박지에서는 전기장이 흐르고 이 전기장안에 손을 넣을 경우 흐르는 전류의 일부가 손을 통해 빠져 나간다. 빠져나가는 양은 은박지와의 거리에 비례하여 증가한다.
손이 은박지와 가까워 질수록 손을 통해 빠져나가는 전류의 양은 증가하게 되고 그에 따라 전류가 쌓이는 시간이 늦어지게 된다.
각각 면에서 측정한 시간차에 따라 x면, y면, z면과의 거리를 판별하여 좌표를 구하게 된다.