본 연구에서는 스케치를 기반으로 한 3D 모델의 어셈블링 기법을 제안한다. 본 연구에서 제안하는 시스템은 Teddy 모델링 시스템[4]을 기본으로 하여, 다양하고 복잡한 형태의 오브젝트의 모델링을 보다 단순한 오브젝트들의 합성을 통해 해결한다. 제안하는 시스템은 두 개 이상의 3D 모델을 생성하는 멀티 페이지 기능을 제공하며, 두 개 이상의 메쉬를 조립하여 하나의 메쉬를 만드는 조립 모드를 제공한다. 여기에서 두 개의 메쉬를 보다 직관적이고 쉽게 조립하기 위해 스케치 기반의 객체 조합 기법을 제안한다. 제안하는 시스템을 사용하면 복잡한 형태의 오브젝트를 보다 쉽고 빠르게 제작할 수 있다.
컴퓨터 그래픽스 기술을 이용한 응용분야가 증가함에 따라 물체의 사실적인 모델에 대한 요구가 증가되고 있다. 모델링 시간이 많이 필요한 기존의 3차원 모델링 툴 외에 최근에 사용자의 스케치에 기반한 모델링 방법과 영상기반 모델링, 3차원 스캐너가 발표되었지만, 정확성이 떨어지거나 고가의 장비를 필요로 하는 단점이 있다. 본 논문에서는 정육면체 프레임과 광평면(light plane) 프로젝터, 카메라를 이용한 물체의 3차원 구조 복원 시스템을 제안하고, 실험을 통하여 모델링의 정확도를 분석한다.
각종 온라인 문화가 발달하는 가운데 원거리에서 의사 소통을 가능하게 하는 도구에 관한 관심도 커지게 되었다. 이러한 도구 중에서 2 차원 그림 저작을 지원하는 도구에 기인하여, 본 논문에서는 3 차원 모델을 만들어 내고 조작함으로써 원거리의 사용자와 의사 소통할 수 있는 시스템을 제안한다. 실시간에 수행되는 시스템의 특성상, 3 차원 모델링은 간편하고 직관적으로 수행될 수 있도록 하며, 병행 수행 제어를 고려하여 구현한다. 본 시스템에서의 모델링은 주어진 primitive를 이용하거나 사전에 제작된 mesh를 불러오는 것으로 수행할 수 있으며, 사용자가 직접 그려주는 간략한 외곽선 스케치를 기반으로 하여 3 차원 모델을 생성할 수도 있다. 본 시스템에서 모델의 생성, 제어 등의 모든 연산은 다양한 병행 수행 제어 전략을 이용하여 실시간에 수행된다.
바람직한 도시의 건설계획을 위해 2차원 적인 도면의 활용은 한계가 있다. 지방자치단체의 도시계획심의와 민원의 처리에도 3차원 도시모델을 활용하는 추세에 있다. 현장에 가지 않고 사무실에서 업무를 처리하기 위해서는 정밀한 3차원 지형모델이 구축되어야 한다. 또한 건물의 3차원모델링도 신속하고 편리한 방법을 이용해야만 실무에 활용이 가능하다. 본 연구에서는 이를 위해 고해상 고정밀 3차원 지형모델링은 물론 스케치업을 이용한 효율적인 건물모델링방법 강구하여 실무에 적용가능성을 제시하였다.
로봇 프로그래밍은 학습자에게 흥미를 부여할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 오류가 발생했을 때, 로봇의 하드웨어의 문제인지, 프로그램의 논리적 문제인지를 발견하기 쉽지 않다는 단점이 있다. 따라서 본 연구는 학습자가 로봇 프로그래밍에서 조립의 문제를 제외하여 프로그램의 문제해결에 집중할 수 있도록 지원하는 시뮬레이션 도구를 개발하고자 하였다. 또한 학습자의 수준을 고려하여 스케치한 로봇의 작동모습을 로봇에 직접 다운로드 하기 이전에 결과를 확인할 수 있도록 개발하고자 하였다. 본 연구는 초보학습자가 자신의 아이디어를 스케치하여 표현하고 시뮬레이션을 통해 결과를 확인할 수 있도록 하였다. 뿐만 아니라 프로그램을 조립된 로봇에 다운로드하여 실제 수행할 수 있는 Etoys기반 로봇 프로그래밍 도구를 개발하였다. 자동문과 같이 학습자가 일상에서 접하기 쉬운 환경에서 정보과학 원리가 어떻게 활용되고 있는지 스케치 기반 시뮬레이션을 통해 로봇으로 확인할 수 있는 도구라는 점에서 의미가 있다.
건축공사는 설계단계에서 도면을 바탕으로 예상되는 비용이 산정되며, 소요예산의 책정과 예산에 합당한 효율적 공사 방안을 찾게 된다. 정확한 물량산출과 예산책정은 공사의 수익성 여부를 판단하는 척도 중 하나로 매우 중요하다. 하지만 이러한 과정이 대부분 인력이나 2D 도면에 의존하여 수행되기 때문에 오차가 발생하기 쉬웠고, 자동화가 가능한 BIM(Build Information Modeling) 프로그램은 매우 고가이기 때문에 현장에서 적용하기 어려운 시점이다. 이에 본 연구에서는 3차원 모델링 소프트웨어인 스케치업을 이용하여 3D 건축모델링을 수행하고, 물량산출을 할 수 있는 방법론을 제시하고자 하였다. 연구 결과, 건축물의 2D 도면을 이용하여 효과적으로 3D 모델링을 수행하였으며, 모델링 결과를 기반으로 2D 도면과 3D 모델링을 통한 물량산출의 차이를 산출할 수 있었다. 연구를 통해 스케치업을 활용한 3D 모델링과 물량산출이 기존의 2D 산출식의 오류를 방지할 수 있다는 가능성을 제시하였다. 지속적인 연구를 통해 연구방법의 활용성이 검증된다면 건축 모델링과 물량산출 업무 효율성 증가에 크게 기여할 것이다.
비디오 데이터는 미디어의 특성상 시간의 흐름에 따라 객체의 위치가 변하는 움직임 객체(Moving Object)를 가지며, 움직임 객체를 기반으로 비디오 데이트를 색인 및 검색하기 위해서는 적합한 시공간 표현 기법이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 비디오 데이터가 지니는 움직임 객체의 움직임 경로(Trajectory)를 효율적으로 모델링하고 사용자에게 빠른 검색 결과를 제공할수 있는 근사 탐색(Approximation Search)이 가능한 새로운 시공간 표현 기법을 제안한다. 이는 사용자가 직접 스케치한 움직임 경로를 토대로 검색을 수행하는 내용 기반 검색과 움직임 객체의 일련의 움직임 경로들과 움직임 경로가 일어나는 위치 정보를 통해 얻어진 개념(의미)을 이용한 개념 기반 검색을 지원한다.
자연스러운 얼굴 애니메이션 생성은 캐릭터 애니메이션 분야에서 중요한 문제이다. 지금까지 얼굴 애니메이션은 3차원 모델링 프로그램을 이용한 전문 애니메이터들의 수작업을 통해 생성되거나, 필요한 움직임 데이터를 직접 동작 캡쳐함으로써 만들어 왔다. 그러나 이러한 방식은 일반 사용자가 쉽게 접근 할 수 없으며 많은 시간과 비용을 요구한다는 단점이 있다. 본 연구에서는 실제에 가깝고 자연스러운 얼굴애니메이션을 만들기 위해, 누구나 쉽게 사용할 수 있는 직관적인 방식의 스케치 인터페이스를 이용하고자 한다. 이를 통해 키-프레임을 생성하는 시스템을 구축하고, 얼굴 캡쳐를 통하여 얻은 데이터로부터 추출한 얼굴 표정간의 전이 정보를 이용하여 키-프레임을 보간하는 방식을 제안한다. 본 시스템은 전문 애니메이터가 아닌 일반 사용자도 쉽고 빠르게 다양한 감점을 표출하며, 동시에 말하는 얼굴 애니메이션을 만들 수 있도록 한다.
이 연구의 목적은 생체 모방 기반 융합 학습 모델을 이용하여 골격근의 구조 및 수축 메커니즘에 대한 디지털 교과서를 개발하는 것이다. 골격근의 구조 및 수축 메커니즘 단원은 고등학교 생명과학I에 포함된 내용이다. 융합 학습 모델은 3D 모델링 및 프린팅을 포함하는 3단계의 생체 모방 기반 융합 학습(Exploration-Design-Implementation)으로 설계되었다. 개발된 디지털 교재는 8차시로 구성되어 있는데, 골격근 탐색, 스케치 앱과 3D 모델링을 이용한 골격근 모방 창의적 설계 2개 차시, 3D 프린팅을 이용하여 설계안의 융합적 구현, 근수축의 탐색, 스케치 앱과 3D 모델링을 이용한 근수축 모방 창의적 설계 2개 차시, 3D 프린팅을 이용하여 설계안의 융합적 구현 등으로 구성되었다. 각 차시는 대화 형 및 모바일 학습을 위해 갤러리 위젯, 미디어 위젯, 프레젠테이션 위젯, 스케치 위젯, 클라우드, 설문 위젯 및 평가 위젯의 컨텐츠를 포함하고 있다. 개발 된 디지털 교과서를 고등학생 20 명에게 투입한 결과 학생들의 생명과학 학습에 효과가 긍정적인 것으로 나타났다. 또한 이 연구에서 개발된 생체 모방 기반 융합 학습 디지털 교재는 학생들의 창의적 설계 및 구현 능력의 향상에서 효과적인 학습자료로 평가되었다. 이러한 결과를 볼 때 디지털 교재는 학생들의 흥미와 생명과학에 대한 자기주도적 학습에 유용한 자료임을 보여주었다.
패턴 인식 연구 분야에서 많은 특징점 추출 알고리즘들이 개발되었지만, 태블릿 PC나 LCD 태블릿과 같은 펜-입력 디스플레이를 위한 인터액티브 애플리케이션들은 기존과는 다른 요구사항을 가진다. 사용자 마다 다른 다양한 스케치 스타일의 대해서 세그멘테이션 및 특징점 추출을 그림을 그리는 동안 실시간에 안정적으로 수행하여야 한다. 본 논문은 사용자로부터 자유로이 입력된 펜 입력을 분할(segmentation)하기 위해 필수적인 곡률(curvature) 측정 방법을 제안한다. 이 방법은 국소적인 모양 정보(shape descriptors)만을 사용하므로 펜 입력동안 곧바로(on-the-fly) 곡률을 측정할 수 있다. 본 알고리즘은 3차원 스케치 기반 모델링 애플리케이션에서 펜 마킹 인식을 위해서 사용되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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