[파이썬] opencv-python 증강 현실 마커 기반 추적

07 Sep 2023

opencv python

Augmented Reality

Augmented Reality (AR) 기술은 현실 세계에 가상 객체를 삽입하여 사용자에게 향상된 경험을 제공합니다. 이러한 기술을 구현하기 위해 OpenCV-Python을 사용할 수 있습니다. OpenCV-Python은 컴퓨터 비전 및 이미지 처리 작업을 위한 강력한 라이브러리로, 마커 기반의 추적 알고리즘을 통해 AR을 구현할 수 있습니다.

마커 기반 추적

마커 기반 추적은 AR 애플리케이션에서 가상 객체를 실제 화면 위에 정확하게 배치하기 위해 사용되는 기술입니다. 이 기술은 특정한 패턴이 있는 마커를 인식하여 그 위치와 방향을 추적하는 방식으로 작동합니다. OpenCV-Python에서는 마커를 인식하기 위해 “ArUco” 라이브러리를 사용할 수 있습니다.

ArUco 라이브러리 설치

ArUco 라이브러리를 설치하려면 다음 명령어를 사용합니다:

pip install opencv-contrib-python

마커 생성

마커를 생성하기 위해 OpenCV-Python의 cv2.aruco 모듈을 사용할 수 있습니다. 아래 코드는 4x4 크기의 마커를 생성하는 예시입니다:

import cv2
import cv2.aruco as aruco

dictionary = aruco.Dictionary_get(aruco.DICT_4X4_50)
markerImage = aruco.drawMarker(dictionary, 0, 200)
cv2.imwrite("marker.png", markerImage)
cv2.imshow("Marker", markerImage)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

마커 추적

마커 추적을 위해 다음과 같은 단계를 따릅니다:

비디오 스트림 또는 이미지를 캡처합니다.
ArUco 딕셔너리를 불러오고, 마커 인식을 위한 파라미터를 설정합니다.
마커를 검출하고, 위치와 방향을 추적합니다.
추적된 마커 주위에 가상 객체를 렌더링합니다.

아래는 마커 추적을 위한 간단한 코드 예시입니다:

import cv2
import cv2.aruco as aruco

# 비디오 스트림 또는 이미지 캡처
cap = cv2.VideoCapture(0)

# ArUco 딕셔너리 불러오기
dictionary = aruco.Dictionary_get(aruco.DICT_4X4_50)
parameters = aruco.DetectorParameters_create()

while True:
    # 프레임 읽기
    ret, frame = cap.read()

    # 프레임에 대한 마커 검출
    corners, ids, rejected = aruco.detectMarkers(frame, dictionary, parameters=parameters)

    if ids is not None:
        # 마커 인식 성공
        for i, marker in enumerate(ids):
            # 마커 위치 및 방향 추적
            rvec, tvec, _ = aruco.estimatePoseSingleMarkers(corners[i], 0.05, mtx, dist)

            # 추적된 마커 주위에 가상 객체 렌더링
            # ...

    # 이미지에 검출된 마커 그리기
    frame = aruco.drawDetectedMarkers(frame, corners, ids)

    # 화면에 출력
    cv2.imshow("AR Marker Tracking", frame)

    if cv2.waitKey(1) == ord('q'):
        break

# 종료
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

결론

OpenCV-Python을 사용하여 마커 기반 추적을 구현하여 증강 현실 애플리케이션을 개발할 수 있습니다. 이를 통해 실제 환경에 가상 객체를 배치하여 사용자에게 더욱 현실적이고 흥미로운 경험을 제공할 수 있습니다.