• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2006.02a
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• pp.219-224
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• 2006

3 차원 입력 장치는 키보드나 마우스 같은 일반적인 입력 장치로는 받아 들이기 어려운 3 차원 입력을 사용자로부터 간편하고 직관적인 방법으로 받아들일 수 있다는 측면에서 활발히 연구 및 사용되고 있다. 또한 햅틱 장치는 가상 물체의 조작에 따른 시각적인 피드백 외에 가상 물체의 느낌을 피드백 힘을 통해 사용자에게 전달해 줌으로써 컴퓨터와 사용자간의 상호 작용에 큰 도움을 준다. 본 논문은 햅틱 피드백이 적용된 실시간 가변형 모델과 효과적인 3 차원 입력에 대한 기반 연구를 하고자 한다. 그리고 이에 대한 한 가지 사례로써 햅틱 장치를 이용한 가상 판화 시스템을 제작 한다. 가상 판화 시스템은 시각 처리 부분과 촉각 처리 부분, 그리고 사용자의 3 차원 입력을 돕는 인터페이스 부분으로 구성되어 있다. 시각 처리 부분은 3 차원 공간 상에서 사용자의 조각에 따른 판화 표면의 변형을 처리하며 촉각 처리 부분은 실제 판화를 제작할 때 느끼는 촉각을 햅틱 인터페이스를 이용하여 사용자에게 전달한다. 이를 위해 먼저 시각 처리 부분에서는 NURBS 기반의 자유 형상 변형 (FFD)기법을 이용하였는데 가상 조각도에 의한 물체 표면의 지역적인 변형을 구현하기 위해 조각도가 닿는 부분에 대해 기조 격자점 (control point)을 증가시켜 원하는 부분에 대한 지역적인 변화를 용이하도록 하였고 다음으로 촉각 처리 부분에서는 S-chain 모델을 이용하였는데 S-chain 모델을 객체 전체에 적용하지 않고 접촉이 일어날 경우 그 접촉점을 기준으로 S-chain 모델을 지역적으로 적용하는 방법을 고안하여 실제 구현에 이용하였다. 인터페이스 적인 측면에서 사용자의 3 차원 입력장치를 통한 인터렉션은 사용자로 하여금 보다 자유로운 입력을 허용하지만 이에 따른 깊이 지각 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 최소화 시키고 사용자의 깊이 지각을 강화시키기 위해 사용자에게 제공되는 시각적 자극을 변형시키고 다양한 정보를 제공하도록 하였다. 가상 판화 시스템은 가상 환경에서 사용자의 조작에 따른 다양한 결과물을 제작 및 출력해 볼 수 있도록 해준다. 또한 가상 환경에서 이러한 기반을 제공함으로써 가상 환경의 장점인 복사, 이동 및 영구 보존 특성을 동시에 얻을 수 있다. 본 논문은 이러한 작업을 위한 기반 기술로써 햅틱 및 가변형 모델, 3 차원 입력 장치에 대한 시각적 인터페이스에 대해 다루고 이 기반 기술을 바탕으로한 가상 판화 시스템의 구현에 대하여 논하고자 한다.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.5 no.6
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• pp.184-192
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• 2005

The best way to express space effectively on internet is to use 3D VR(Virtual Reality) contents. But it is too difficult to control the 3D VR space with the 2D device. So the content makers cannot solve this problem easily. Besides they define the UI control in their own subjective way which makes the users confused. The purpose of this study is to present the grounds for the Control UI standardization by studying the deriving improvement direction. First of all, we categorize current control UI designs for space-VR on web service by controlling method features into three Types. Next we itemize the main improvement direction that is based on our analysis. First, the UI design that maintains for a typical 2D Input Device method to help the beginner users. Secondly, the concise UI that allows users to Immerse easily in VR. Thirdly, the control level construction that satisfies both users who are skillful at 3D games and users who have little experience with these devices. In this way, we propose the most suitable control UI model that satisfies these improvement directions. We expect the result of our study to serve as an important basis for the standardization of VR services.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2006.02a
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• pp.1031-1036
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• 2006

햅틱 분야는 디스플레이 되는 콘텐츠를 만질 수 있게 촉감을 제공함으로써 의학, 교육, 군사, 방송 분야 등에서 널리 연구되고 있다. 이미 의학 분야에서는 Reachin 사(社)의 복강경 수술 훈련 소프트웨어와 같이 실제 수술 할 때와 같은 힘을 느끼면서 수술 과정을 훈련할 수 있는 제품이 상용화 되어 있다. 그러나 햅틱 분야가 사용자에게 시청각 정보와 더불어 추가적인 촉감을 제공함으로써 보다 실감 있고 자연스러운 상호작용을 제공하는 장점을 가진 것에 비해 아직은 일반 사용자들에게 생소한 분야다. 그 이유 중 하나로 촉감 상호작용이 가능한 콘텐츠의 부재를 들 수 있다. 일반적으로 촉감 콘텐츠는 컴퓨터 그래픽스 모델로 이루어져 있어 일반 그래픽 모델러를 사용하여 콘텐츠를 생성하나 촉감과 관련된 정보는 콘텐츠를 생성하고 나서 파일에 수작업으로 넣어주거나 각각의 어플리케이션마다 직접 프로그램을 해주어야 한다. 이는 그래픽 모델링과 촉감 모델링이 동시에 진행되지 않기 때문에 발생하는 문제로 촉감 콘텐츠를 만드는데 시간이 많이 소요되고 촉감 정보를 추가하는 작업이 직관적이지 못하다. 그래픽 모델링의 경우 눈으로 보면서 콘텐츠를 손으로 조작할 수 있으나 촉감 모델링의 경우 손으로 촉감을 느끼면서 동시에 조작도 해야 하기 때문에 이에 따른 인터페이스가 필요하다. 본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 촉감 콘텐츠를 직관적으로 생성하고 조작할 수 있게 하는 촉감 모델러를 기술한다. 촉감 모델러에서 사용자는 3 자유도 촉감 장치를 사용하여 3 차원의 콘텐츠를 실시간으로 만져보면서 생성, 조작할 수 있고 촉감 사용자 인터페이스를 통해서 콘텐츠의 표면 촉감 특성을 직관적으로 편집할 수 있다. 촉감 사용자 인터페이스는 마우스로 조작하는 기존의 2차원 그래픽 사용자 인터페이스와는 다르게 3 차원으로 구성되어 있고 촉감 장치로 조작할 수 있는 버튼, 라디오 버튼, 슬라이더, 조이스틱의 구성요소로 이루어져 있다. 사용자는 각각의 구성요소를 조작하여 콘텐츠의 표면 촉감 특성 값을 바꾸고 촉감 사용자 인터페이스의 한 부분을 만져 그 촉감을 실시간으로 느껴봄으로써 직관적으로 특성 값을 정할 수 있다. 또한, XML 기반의 파일 포맷을 제공함으로써 생성된 콘텐츠를 저장할 수 있고 저장된 콘텐츠를 불러오거나 다른 콘텐츠에 추가할 수 있다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2006.02a
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• pp.608-612
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• 2006

3 차원 공간상에서의 상호작용이란 특정 공간내의 오브젝트를 그 위치와 좌표축에 따라 조작하는 행위를 말한다. 이러한 3 차원 공간상의 상호작용을 행할 때 발생하는 가장 큰 문제중의 하나는 사용자가 현재 조작하고 있는 커서 또는 포인터의 깊이적 위치를 알기 힘들다는 점이며 흔히 깊이 지각문제(Depth Perception Problem)으로 불리 운다. 본 논문은 깊이 지각문제를 발생시키는 기본적인 요소중의 하나를 가상환경을 표현하기 위해 인공적으로 생성된 조망 절두체라고 고려하고 이에 대해서 논의한다. 이를 위하여 3 차원 입력 장치(SensAble PHANToM(R) OmniTM)를 이용한 간단한 위치지정 작업을 다양한 FOV(Field of View)와 VD(Viewing Direction)의 환경에서 피실험자들에게 수행하게 하였다. 결과적으로, 작업환경내의 FOV 변화는 작업수행의 정확도에 영향을 끼쳤으며, VD 의 경우, 사용자가 실제로 작업환경을 보는 것과 유사한 VD 환경이 효율성의 측면에서 보다 더 높은 작업수행 결과를 보였다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2007.02a
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• pp.373-378
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• 2007

최근 들어 햅틱 분야는 디지털 콘텐츠를 만질 수 있게 촉감을 제공함으로써 의학, 교육, 군사, 엔터테인먼트, 방송 분야 등에서 널리 연구되고 있다. 그러나 햅틱 분야가 사용자에게 시청각 정보와 더불어 추가적인 촉감을 제공함으로써 보다 실감 있고 자연스러운 상호작용을 제공하는 등 여러 가지 장점을 가진 것에 비해 아직은 일반 사용자들에게 생소한 분야다. 그 이유 중 하나로 촉감 상호작용이 가능한 콘텐츠의 부재를 들 수 있다. 또한 최근에 가상환경(Virtual Environment, VR)에 관심이 증가 되고, 가상환경에 햅틱이라는 기술을 접목시키는 시도가 많이 일어나고 있어서, 촉감 모델링에 대한 욕구 또한 증대 되고 있다. 일반적으로 촉감 모델링은 Material properties를 가지고 있는 그래픽 모델들로 구성이 된다. 그래픽 모델링은 일반적인 모델링툴 (MAYA, 3D MAX, 기타 등)으로 할 수 있다. 하지만 촉감 관련된 촉감 모델들은 콘텐츠를 제작한 이후에 일일이 수작업으로 넣어 주어야 한다. 그래픽 모델링에서는 사용자가 직접 눈으로 확인 하면서 작업을 이루어 지기 때문에 직관적으로 이루어질 수 있다. 이와 비슷하게 촉감 모델링은 직관적인 모델링을 하기 위해서 사용자가 직접 촉감을 느껴 보면서 진행이 되어야 한다. 또한 그래픽 모델링과 촉감 모델링이 동시에 진행이 되지 않기 때문에 촉감 콘텐츠를 만드는데 시간이 많이 걸리게 되고 직관적이지 못하는 단점이 있다. 더 나아가서 이런 촉감 모델링을 포함한 모델링 높은 생산성을 위해서 신속히 이루어져야 한다. 이런 이유들 때문에 촉감 모델링을 위한 새로운 인터페이스가 필요하다. 본 논문에서는 촉감 상호작용이 가능한 촉감 콘텐츠를 직관적으로 생성하고 조작할 수 있게 하는 촉감 모델러를 기술한다. 촉감 모델러에서 사용자는 3 자유도 촉감 장치를 사용하여 3 차원의 콘텐츠 (정적 이거나 동적이거나 Deformation이 가능한 2D, 2.5D, 3D Scene)를 실시간으로 만져보면서 생성, 조작할 수 있는 촉감 사용자 인터페이스 (Haptic User Interface, HUI)를 통해서 콘텐츠의 표면 촉감 특성을 직관적으로 편집할 수 있다. 촉감 사용자인터페이스는 마우스로 조작하는 기존의 2 차원 그래픽 사용자 인터페이스를 포함하여 3 차원으로 사용자 인터페이스도 추가되어 있고 그 형태는 촉감 장치로 조작할 수 있는 버튼, 라디오버튼, 슬라이더, 조이스틱의 구성요소로 이루어져있다. 사용자는 각각의 구성요소를 조작하여 콘텐츠의 표면 촉감 특성 값을 바꾸고 촉감 사용자 인터페이스의 한 부분을 만져 그 촉감을 실시간으로 느껴봄으로써 직관적으로 특성 값을 정할 수 있다. 또한, XML 기반의 파일포맷을 제공함으로써 생성된 콘텐츠를 저장할 수 있고 저장된 콘텐츠를 불러오거나 다른 콘텐츠에 추가할 수 있다. 이러한 시스템은 햅틱이라는 분야를 잘 모르는 사람들도 직관적으로 촉감 모델링을 하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2011.04a
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• pp.511-514
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• 2011

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.

• Proceedings of the Korea Multimedia Society Conference
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• 2001.11a
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• pp.441-446
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• 2001

본 논문에서는 다중 사용자간의 상호 작용과 공동 작업을 가능하게 하는 3차원 그래픽 기반의 가상 현실 시스템 모듈의 설계에 관하여 제안하였다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 3차원 가상 공간을 기반으로 하여 네트워크를 통한 다중 사용자의 참여와 참여자간의 인터렉션을 가능하게 하는 기반 시스템이라고 할 수 있다. 본 시스템은 클라이언트-서버 모델을 기본으로 하여 구성되었으며, 인증/보안, 분산 처리, 데이터베이스, 객체와 지역관리, 전송 데이터 압축, 동적인 Scene Graph 구성 등 여러 가지 세부 모듈이 복합적으로 사용되었다. 개발된 시스템은 3차원 가상 공간상에서 자신의 아바타를 자유롭게 조작, 네비게이션할 수 있으며, 다른 사용자들의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있다. 향후, 시스템에 여러 가지 모듈을 추가하여 확장하게 되면 교육, 다중 사용자들의 공동 작업, 게임, 3차원 기반의 커뮤니티 형성 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2003.04c
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• pp.630-632
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• 2003

컴퓨터 가상현실 기술은 반복적인 교육과 훈련을 필요로 하는 의료 시뮬레이션 분야에 도입되어 시술 훈련, 수술 계획 및 수술 시뮬레이션 등의 영역에 응용되고 있다. 3차원적 가시화나 네비게이션에 치중하던 기존의 의료 시뮬레이션에 보다 현실감을 증진시키기 위해서는 인체 해부학적 기관의 변형성과 사용자와 대상 기관 사이의 물리적인 상호작용이 반영되어야 한다. 본 연구에서는 기존의 2차원 및 3차원 마우스만을 사용하던 상호작용 환경을 개선하여 시술 동작시 물리적인 역감을 전달받을 수 있는 햅틱 인터페이스를 도입하고. 보다 현실감 있는 시각적 디스플레이를 위해 햅틱 워크벤치를 사용하였다. 사용자의 햅틱 인터페이스 조작에 따른 가상 인체 기관의 물리적 변형 및 이에 따른 물리적 역감은 삼각메쉬를 이용한 매스-스프링 모델을 사용하여 구현하였고. 가상 시술 도구와 가상 인체 기관와의 빠른 충들 감지를 위해서는 OBBTree를 적용하였다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 2008.02a
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• pp.314-318
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• 2008

This paper is about an authoring interface for augmented/mixed reality based book, specifically authoring 3D objects properties of Digilog book. We pursue even normal users with non-professional knowledge for programming can make the Digilog book easily. An authoring interface 3D object properties includes a manipulator as an input device and 3D contents authoring parts. As an interface design metaphor, existing GUI interface, already familiar to computer users, are referenced. The manipulator generates continuous/discrete input signal are necessary for authoring interface. Contents authoring part performs selection, positioning, scaling, coloring, copy of virtual objects using the input signal of the manipulator. Also users can exploit already existing GUI interface metaphor including pointing, click, drag and drop, and copy techniques with the manipulator. Therefore we think our AR authoring system can support rapid and intuitive modification of properties of virtual objects.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2015.10a
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• pp.1689-1691
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• 2015

인체 장기의 내부 구조를 학습하기 위해 많은 3 차원 인체영상관련 콘텐츠들이 소개되어 왔다. 하지만, 이러한 학습 콘텐츠들은 사실적인 색상을 표현하기 어려울 뿐만 아니라 사용자가 조작할 때 현실감이 떨어지기 때문에 해부도감과 같은 2 차원 학습 콘텐츠와 차별성이 적다. 본 논문에서는 사실적인 인체 색 정보를 가지고 있는 컬러 인체 데이터와 사용자의 동작을 인식하는 센서를 활용하여 몰입감 높은 체험형 가상 내시경 모의 훈련 시스템을 제안한다. 컬러 인체 데이터를 양안시 볼륨렌더링 하여 입체감을 높이고 동작인식 센서를 이용하여 사용자의 손동작으로 직접 가상 내시경 카메라를 조작하여 항행하도록 하였다. 제안한 시스템을 이용하여 다양한 인체 장기의 내부 구조를 사실적으로 표현할 수 있으며 이를 통해 의학정보 학습에 도움을 줄 수 있다.