가상 현실 시스템은 사실감과 몰입감을 동시에 제공해야 한다. 사실감은 사실적인 영상에 의해 생성되기 때문에 가상 환경의 각 물체는 특정에 따라 자세히 표현하고 빛에 의한 반사도 충분히 고려해야 한다. 몰입감은 사실적인 움직임과 빠른 반응 속도로 정의되므로 가상 환경은 가능한 빠르게 렌더링되고 사용자의 의도에 따라 움직임이 일어나야 한다. 유한 개의 상세도 레넬을 가지는 불체로 구성된 가상환경은 시점에 따라 물체의 석절한 상세도 레벨을 선택해야 한다. 본 논문에서는 상세도 레벨의 선택 문제를 에러(상세도 레벨 간의 영상에서의 차이), cost( 렌더링 시간), L -distance( 전번 프레임과의 레벨 차이)를 정의하여 형식화한다. 또한, 이러한 문제를 풀기 위하여 well-distributed adaptive algorithm을 제시 한다.

본 논문은 대규모 가상 세계의 제작 과정과 내비게이션에 관한 접근 방법을 기술하고, 그 과정에서 발견한 문제점과 개선 방향, 그리고 관련된 연구 이슈에 대해서 논한다. 대상 가상 세계로서 KAIST캠퍼스를 택하여 캠퍼스의 지형, 건물 및 구조물들을 모델링하고 배치하여 통합된 가상 세계를 구축하였다. 대규모 가상 세계를 제작하는 것은 그 자체가 중요한 연구 이슈가 될 뿐만 아니라 제작된 가상 세계는 캠퍼스 안내 시스템, 원격 교육, 디지털 라이브러리, 인터넷 응용 등에 사용될 수 있으며 실시간 컴퓨터 그래픽스를 연구하기 위한 testbed로 사용될 수 있다.

3 차원 영상 모델링은 자동 시각적 검사와, 비파괴 검사분야에서 절실히 요구되고 있는 연구 분야이다. 또한 그것은 생의학연구, 의료, 수술계획과 정교성이 요구되는 중대한 수술 (안면 절개) 등에 매우 유용하다. 영상처리 및 분석 기술은 3 차원 의료 영상 정보의 질올 높여 주는데, 의료정보를 정확하고 빠르게 분석하는 일은 용이하지 않다. 본 논문에서는 향상된 3 차원 의료영상의 가시화를 위하여 사면체 분할법에 의한 모델링 방법을 제안한다. 이 방법에서는 트라이 베리에이트 구간별 선형 보간법이 구축된 사면체영역에 걸쳐 적용된다. 그리고, 등면, 색채 윤곽, 슬라이싱 등 가시화 방법들도 논의된다. 이것은 마칭큐브스 알고리즘으로 인해 제기되는 불확실한 경우가 발생하지 않고, 자료 감축의 효과도 가져올 수 있으므로 보다 정확하고 빠른 의료정보 분석에 기여할 수 있을 것으로 사료된다. 그리고, 자료 감축으로 인한 정확도의 감소가 발생할 경우에는 최소제곱을 바탕으로 한 사면체 세분할을 사용하여 보완할 수 있을 것으로 기대한다.

모니터 기반의 AR(Augmented Reality) 시스템에서 카메라를 이용하여 얻은 실사와 가상 객체를 정확하게 중첩하기 위해서는 카메라의 정확한 위치와 방향을 파악하는 것이 필요하다. 그러나, 트래커는 카메라와는 별도의 장비로 설치되므로, 트래커와 카메라간의 불일치에 의하여 오차가 발생된다. 본 논문에서는 카메라의 위치 및 방향을 유전자 알고리즘을 이용하여 검출한 다음, 카메라와 트래커간의 보정행렬을 구하여 실제 운용시 트래커에서 얻어진 값을 보정하여 실사와 가상 이미지를 중첩하는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 복잡한 AR 시스템에서 카메라와 트래커간의 오차를 제거하는데 효율적이다.

본 논문에서는 초고속 통신망을 이용한 고급 삼차원 정보 제공을 위하여 개발한 두 가지 WWW (World Wide Web) 정보 시스템에 대하여 설명하고자 한다. 하나는 인체 골격 교육 시스템으로, 서버와 브라우저로 구성하여 인체의 골격 구성을 WWW에서 삼차원화시켜 보여주고 사용자가 원하는 부위를 직접 접근하고 관찰할 수 있게 하는 시스템 개발 방법을 기술한다. 인체 골격의 방대한 데이터를 사용자에게 효과적으로 제공하기 위한 서버 구축의 계층적 (Hierarchical) 표현 기법을 설명하고, 브라우저가 제공하는 기본 삼차원 관찰 기능 외에 인체 뼈를 절단하는 기능과 삼차원 한글, 한자, 영문 텍스트 저작기능을 설명한다. 다른 하나는 가상 건축 설계 시스템으로 이차원 도면 설계 프로그램과 서버로 구성하여 건물, 건축 형식의 이차원 도면을 작성하여 전송하면 서버에서 삼차원 건축물을 생성하여 제공하는 시스템 개발 방법을 기술한다. 이차원 도면 설계 프로그램의 객체 지향 구현 기법과 클라이언트 (Client)와 서버 (Server) 간의 통신 및 인터페이스 (Interface) 릎 구현하여, 이차원 도변을 작성하여 그에 대한 결과를 전송 하는 방법에 대하여 논한다. 인체 골격 교육 시스템은 인터넷을 통한 교육 및 의료 활용에 실제감 있는 서비스를 제공하게 되고, 가상 건축 설계 시스템으로 원거리에서도 쉽게 건축 설계 결과를 평가하여 활용할 수 있을 것이다.

본 논문에서는 그룹 이론을 기반으로 3차원 공간상에서 두 물체의 모션으로부터 동량모션을 검출해내는 방법을 제안한다. 먼저 동량모션을 그룹 이론으로 개념적으로 정의하고 해결책으로는 물체의 모션에 따라 결정되는 새로운 개념의 좌표계를 이용한다. 이 좌표계는 물체의 모션을 양적으로 측정하기 위해 이용되며 본 논문에서 Motion Specific Coordinate System(MSCS) 으로 명명한다. 그리고, 이 좌표계를 이용하여 두 물체의 모션이 같은지를 검사하는 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘을 이용하면 3차원 좌표계에서 물체의 시작 위치나 물체의 모션의 방향과는 무관하게 두 물체의 모션을 비교하여 두 모션이 같은 모션인지를 알아낼 수 있다. 본 알고리즘은 물체가 여러 관절을 가진 경우에도 적용할 수 있다. 본 연구의 알고리즘에서 모션의 양적 측정은 MSCS 상에서의 이동 거리와 임의의 축을 중심으로 한 회전각을 이용하는 것으로 한정한다.

본 논문은 인체의 최종효과기 (예: 손)가 주어진 공간상의 목표위치를 성취하도록 새로운 동작을 다수의 기존 동작을 혼합하여 생성하는 동작혼합기법을 제시한다. 전형적인 동작혼합기법에서는 동작들을 구성하는 관절커브들에 사용자가 적절한 가중치를 주고 이들의 가중치 합을 구하여 새로운 동작의 관절커브로 삼는다. 그러나 생성될 동작이 특정 제약조건 (예: 손의 최종위치)를 만족해야 될 경우에는 사용자가 성분동작에 적절한 가중치를 부여하는 것이 쉽지 않다. 따라서 본 논문은 원하는 동작의 타입 (예: 걷기, 손 뻗기) 과 동작의 최초 및 최종상태가 주어지연, 주어진 최초 및 최종상태를 만족하는 새로운 동작을 기존동작들을 혼합하여 자동적으로 생성하는 기법을 제안한다. 이 기법은 성분동작들의 집합을 연속적이고 완만한 곡면으로 표현하고 사용자가 생성하기 원하는 동작의 최초 및 최종상태를 정하면 이 곡면상에 있으면서 주어진 최초 및 최종상태를 만족하는 특정 동작을 구하여 원하는 동작으로 삼는다.

3차원 물체를 표현하는 솔리드 모델링 기법으로 Constructive Solid Geometry(CSG)와 경계표현 (Boundary Representation: BRep)이 널리 쓰이고 있다. 현대의 솔리드 모델링 시스템들은 대개 이 두 기법을 모두 지원하고 있으며, CSG와 BRep간 상호 변환은 매우 중요한 문제이다. 하지만, BRep에서 CSG로의 변환은 아직 완전히 해결되지 않은 과제이다. 이 논문은 BRep을 CSG의 특수한 형태인 Destructive Solid Geometry(DSG)로 변환하는 3차원 기하 추론 알고리즘을 소개한다. BRep에서 DSG를 만들어내는 알고리즘은 CAD와 CAM을 통합시키는 특정 형상 인식 분야에 직접 응용될 수 있다.

이 연구의 목적은 유한요소법에 의해 계산된 3차원 고체의 응력 분포를 등가면 (iso-surface)을 이용하여 이해하기 쉽게 가시화하는 방법을 제시하고, 이와 관련된 효율적인 알고리즘을 개발하며, 등가면 표시방법의 실용적 응용방법을 개척하는데 있다. 이 논문은 등가변을 생성하는 방법과, 생성된 등가연의 국부적인 불규칙성을 제거하고, 연속적이며 완만하게 굴곡된 곡면으로 평활화하는 방법을 제시하였다. 등가면을 이용한 여러가지 응력 표시방법을 고안하고, 이들의 실제적인 이행과 사례적인 실행을 통해서 그 실용성과 효용성을 검토하였다.