사람은 노화가 진행됨에 따라 기억력, 지능, 언어, 운동 기능 등의 인지능력이 저하되므로 대상 노인에 특성에 맞는 적절한 재활치료 방법을 적용해야 한다. 체감형 3D 인지시스템은 가상현실을 기반으로 하고 인지능력 향상을 위한 컨텐츠를 적용하여 환자의 특성에 맞는 의료 활동을 수행할 수 있다. 특히 원예 컨텐츠는 노인들의 참여도를 높일 수 있고 인지능력 향상과 우울증 감소에 도움이 된다. 이러한 가상현실 시스템은 위치인식, 동작인식, 디스플레이 등의 하드웨어 장치들을 이용하여 구현 가능하다. 본 논문에서는 노화에 따른 인지기능 저하와 종류와 특징을 분석하고 관련 재활치료 방법을 조사하였다. 또한 체감형 3D 인지시스템을 구성하는 모듈과 재활치료에 적합한 가상현실 컨텐츠를 제안하였다.
몰입형 가상현실 시스템의 발전으로 현실감 있는 가상현실의 구현이 가능해졌으며, 이런 현실감으로 인해 가상현실은 자동차 설계나 의료분야뿐만 아니라 시뮬레이션 실험 등의 공학 분야에 이르기까지, 그 실용 범위가 꾸준히 넓어지고 있다. 이런 가상현실 시스템의 가장 큰 특징은 실제로 체험하기 어렵거나 실재하지 않는 물체 또는 상황을 체험할 수 있게 해준다는 것으로, 가상현실 시스템을 시뮬레이션 분야에 적용하게 되면 데이터에 대한 보다 직관적인 해석이 가능해진다. 또, 데이터의 크기 및 복잡도의 증가로 인해 데이터 처리를 고성능 컴퓨터를 이용하는 경우가 증가하고 있는데, 이런 경우 가상현실 환경은 사용자가 직관적으로 데이터를 조작하고 가시화할 수 있게 해준다. 본 논문에서는 몰입형 가상현실에서 시뮬레이션 데이터를 가시화하고 제어할 수 있게 해주는 3차원 인터페이스에 대해 소개하고 구체적인 데이터 제어 방식에 대해 설명하기로 한다. 이런 3차원 인터페이스는 사용자가 데이터를 3차원적으로 조작함으로써 데이터에 대한 직관적인 이해도를 높여줄 수 있다.
본 논문에서는 멀티모달(multi-modal) 인터페이스를 통해 지능적 가상검객과 체감형 검도게임을 할 수 있는 시스템을 제안한다. 제안된 검도게임 시스템은 멀티모달 인터페이스(시각과 청각), 인공지능(AI), 피드백(스크린과 사운드) 등 크게 세 가지 모듈로 구성된다. 첫 번째로, 멀티모달 인터페이스는 시각기반, 3차원 인터페이스를 이용하여 사용자가 자유롭게 3차원 공간에서 움직일 수 있도록 하고, 음성기반 인터페이스를 이용하여 사용자가 현실감 있는 검도게임을 즐길 수 있도록 한다. 두 번째, 인공지능은 가상검객에게 멀티모달 인터페이스에서 입력되는 시각과 음성을 인식하여 가상검객의 반응을 유도한다. 마지막으로, 대형 스크린과 스피커를 통한 시청각 피드백은 체감형 상호작용을 통하여 사용자가 몰입감을 느끼며 검도게임을 경험할 수 있도록 한다. 따라서 제안된 시스템은 전신의 움직임으로 사용자에게 몰입감의 검도게임을 제공한다. 제안된 시스템은 오락 외에 교육, 운동, 예술행위 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
본 논문에서는 네트워크를 통해 공유되는 가상공간에 참가자가 분신(아바타) 또는 실물 동영상의 형태로 자유로이 참가하여 가상세계를 현실감 있게 공유할 수 있는 시스템을 제안한다. Java3D를 이용하여 컴퓨터그래픽과 실영상을 실시간에 합성 렌더링함으로써 3차원 가상공간을 구현하고 있다. 분산환경에서의 실험을 통해 기술적 가능성을 제시한다.
가상현실 헤드셋에 대한 제어는 머리에 착용한 상태에서 손을 사용하기 때문에 조작에 대한 부담감이 발생한다. 본 논문에서는 손을 사용하지 않고 즉각적인 입력신호를 줄 수 있는 안전도(EOG, electro-oculogram)를 이용한 가상현실 헤드셋 입력시스템을 제안하였다. 이는 가상현실 헤드셋의 제어를 위한 입력 신호를 손의 움직임 없이 사용자의 안전도만으로 디스플레이 되는 콘텐츠를 제어할 수 있는 시스템이다. 제안된 시스템은 모바일 폰, 가상현실 헤드셋, 그리고 뇌전도 데이터 획득용 헤드셋으로 구성되어 있으며, 신호처리 및 제어를 위한 Unity3D 엔진을 이용하여 제어 시스템을 구현하였으며, 구현된 시스템을 통해 가상현실 헤드셋의 손쉬운 제어가 가능함을 확인하였다.
컴퓨터 관련 산업의 발전과 함께 컴퓨터를 이용한 교육의 향상도 같이 이루어지고 있으며, 그 중에서 가상 훈련(Virtual Training, VT)은 가장 주목 받고 있는 미래형 교육 매체 중 하나이다. 이러한 추세에 따라 많은 양의 가상 훈련용 3D 모델들이 개발되고 있으나, 이들을 통합적으로 관리하여 재사용을 편리하게 하는 시스템에 대한 연구는 부족하다. 본 논문에서는 3D 모델들을 통합적으로 관리할 수 있는 시스템을 제안한다. 컨텐츠 저작도구들에서 편리하게 이용할 수 있는 모델 형식에 대해 조사하며, 중앙 서버에 저장하는 방법에 대해 연구한다. 3D 모델을 저장하기에 알맞은 DB 구조를 설계하고, 모델을 검색하고 인출하기 편한 방법에 대해 제안한다. 본 논문에서 개발된 관리 시스템 소프트웨어를 통해 3D 모델의 재사용이 촉진될 것이 기대된다.
패턴을 기반으로 딴 AR(Augmented Reality) 시스템은 실시간 동영상 안에 가상 물체들을 정확하게 올리기(registering) 위한 좋은 방법이다. AR 시스템을 구현하기 위해서는 우선 카메라가 보고 있는 영상의 3D 위치 정보를 추출하여야 한다. 본 논문에서는 카메라가 보고 있는 체스판 영상의 3D 위치 정보를 자동적으로 추출하여 그것과 동기적으로 움직이는 가상의 object를 구현하는 시스템을 제안한다. 제안된 방법은 카메라 1 대를 가지고 어떠한 sensor 나 marker 를 사용하지 않고 시간적 정보만을 이용하여 비교적 정확한 3D 위지 정보를 추출할 수 있고, 추출된 3D 위치 정보를 통해 자연스러운 3D 모션 시뮬레이션을 구현할 수 있다.
본 논문에서는 눈을 깜빡(eye-blink)일 때 발생하는 안전도(EOG, electro-oculogram) 신호를 이용하여 손을 사용하지 않는 가상현실 HMD(head mounted display)용 키보드 시스템을 제안하였다. 본 시스템은 디스플레이 소자, 자이로스코프센서, 중력센서, 뇌전도(EEG, electro-encephalogram) 센서 등으로 구성되며, 시스템의 제어 및 그래픽 처리 등을 위한 Unity3D 엔진으로 가상현실 HMD용 키보드 시스템을 구현하였다. 구현된 키보드의 방식은 한글의 경우 천지인 키보드 방식을 사용하였으며 영어, 숫자, 기호의 경우 $3{\times}4$ 방식을 사용하여 공간상의 문제를 해결하였다. 구현된 시스템을 통해 손을 사용하지 않고 목의 움직임과 안전도만으로 가상현실 HMD의 키보드 입력이 가능함을 확인하였다.
HMD(Head mounted Display)는 보안경이나 헬멧 형태로 눈앞의 지근거리에 초점이 형성된 가상스크린을 보는 안경형 모니터 장치로서 예전에는 군사용 시뮬레이션이나 가상현실(VR-Virtual Reality)을 실현하기 위해 개발되었으며, 양쪽 눈의 근접한 유치에 설치된 1인치 이하의 LCD, OLED, MEMS panel 등 마이크로 디스플레이에서 발생되는 이미지를 광학시스템을 통해 확대하여 대형 가상화면을 형성한다. IT 산업의 비약적인 발전에 힘입어 휴대용 동영상 및 모바일 정보검색, 3D의 시대가 대두됨에 따라 휴대폰이나 PMP의 작은 화면으로는 만족하지 못하는 소비자의 수요에 적합한 개인 휴대용 모니터 장치로, 3D를 구현하는 안경형 모니터로서 향후 크게 형성될 모바일 산업의 핵심제품이 될 전망이다.
인터넷상의 망 장비는 크게 2 계층 스위치와 3 계층 라우터로 구분할 수 있으며, 2 계층 스위치는 IEEE 802.1D, IEEE 802.1Q 규격에 따라 수신된 이더넷(Ethernet) 프레임의 목적지 MAC 주소에 기반한 2 계층 스위칭 기능을 제공하며, 3 계층 라우터는 IETF 의 규격에 따라 수신된 이더넷 프레임의 목적지 IP 주소에 기반한 3 계층 라우팅 기능을 제공한다. 하지만 최근에는 기술의 발달에 따라서 엄연히 구분된 두 가지 기능을 하나의 시스템에서 제공하는 것에 대한 요구가 증가하게 되었다. 이에 본 논문에서는 가상 랜(VLAN) 기반의 2 계층 스위치에서 가상 인터페이스 기반의 라우팅 기능을 구현한 후, 라우팅 기능을 원하는 가상 랜 가입자에게 해당 가상 랜을 가상 인터페이스(Virtual Interface)에 맵핑하는 것에 의해서 3 계층 라우팅 기능을 제공하는 시스템 구조 및 제안된 시스템에서의 패킷 처리 절차를 제시하고자 한다. 본 논문에 제시된 방법에 의해서 가입자들은 저렴한 비용으로 인터넷 서비스를 제공받을 수 있으며, 망 사업자는 다른 가상 랜간의 통신을 위한 가상 랜 라우팅(VLAN Routing) 기능을 부가적으로 쉽게 제공할 수 있고, 해당 시스템의 인터페이스를 2 계층 스위치 포트 또는 3 계층 라우터 포트로 융통성있게 설정할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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