• 한국게임학회 논문지
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• 제4권4호
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• pp.19-24
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• 2004

본 연구에서는 수학적 지식이 요구되는 기존의 역운동학 해법을 사용하지 않고 직관력이 높은 기하학 방식의 새로운 역운동학 해법을 제시하였다. 뼈대 2개로 구성된 역운동학 모듈은 뼈대가 꺾이는 방향의 3차원 벡터만을 제공하여 수학적 지식이 없이도 역운동학의 사용이 가능했다. 본 연구에서 제시한 방법은 수학적 지식이 요구되지 않기 때문에 좀더 많은 그래픽 디자이너들이 역운동학을 쉽게 사용할 수 있을 것이다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2015년도 추계학술발표대회
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• pp.1537-1540
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• 2015

본 연구에서는 역운동학(IK, Inverse Kinematics)을 이용한 스포츠클라이밍 자세생성과 동작제어를 통해 인간의 일반적인 동작 이외에 스포츠와 같은 특수 목적의 동작들을 삼차원의 가상공간에서 스포츠 클라이밍의 기본동작 절차를 이용하여 가상 인물(Virtual Character)의 자세 및 동작을 생성한다. 역운동학(IK, Inverse Kinematics) 알고리즘을 통한 자세 생성은 역운동학 함수 (IK Function)와 실제 데이터를 통한 기본자세 애니메이션을 제작, 이를 활용하여 사실성을 더하고 자연스러운 자세 및 동작을 생성한다. 스포츠클라이밍은 특별한 제약사항이 없어 스포츠 클라이밍의 올바른 자세 생성에는 많은 문제가 있다. 예를 들어 자유로운 동작에 의한 무리한 형태의 자세 생성들이 그러하다. 본 논문에서는 이를 스포츠 클라이밍의 기본동작 절차를 이용하여 올바른 자세와 함께 실제와 유사한 동작을 생성한다.

• 기계저널
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• 제28권2호
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• pp.138-145
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• 1988

본 글에서는 로봇의 운동학적 및 동력학적 문제를 풀기 위한 기본적 이론과 그 적용례를 들었다. 운동학적 고찰은 로봇 링크의 위치와 방향을 설정하기 위한 동차변환에 근거하여 이루어졌고, 기준좌표계와 조인트 좌표계사이의 정변환과 역변환이 정운동학과 역운동학적 과정에서 고찰되 었다. 동력학적 과정에서는 로봇은 능동기구로 간주하여 운동방정식이 유도되었으며 이 유도 과정에서 운동학적 분석결과가 어떻게 사용되는가를 살펴보았다. 한편 유도된 운동방정식이 어떻게 활용되는가를 정동력학과 역동력학적 과정을 통하여 살펴보았으며 이러한 과정들은 로 봇의 설계, 모델링(simulation), 제어 등 연구에 기초이론으로 사용됨을 적용례를 통하여 보였고 일반적으로 정운동학, 역운동학, 역동력학, 정동력학의 순으로 전개됨이 합리적이라는 것을 인 지하였다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제8권4호
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• pp.367-375
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• 2002

역운동학 알고리즘은 다관절체의 엔드 이펙터를 제어하기 위한 매우 유용한 방법이다. 대부분의 역운동학 처리 과정에서 주된 관심사는 다관절체가 가지는 자세의 형태 자체가 아니라 제어되는 다관절체의 엔드 이펙터의 위치와 방향이다. 그러나 삼차원 캐릭터 애니메이션과 같은 종류의 응용 분야에 있어서는 엔드 이펙터의 정확한 위치와 방향보다는 다관절체의 전체적으로 자연스러운 자세 자체가 훨씬 더 중요한 요소이다. 실제로 애니메이터가 기존의 역운동학 기법을 사용해서 인체와 같이 다수의 물리적인 제약조건을 가지는 인간형 삼차원 캐릭터의 자세를 자연스럽게 제어하기 위해서는 많은 시행착오를 겪어야만 하기 때문에 이를 보완하는 특별한 알고리즘이 요구된다. CCD(Cyclic Coordinate Descent) 알고리즘은 기하학적인 검색을 통해 원하는 위치에 엔드 이펙터를 위치시키는 해를 구하는 역운동학 방식의 하나로서 사용자 상호작용을 통한 다관절체의 자세 제어에 적합하다. 그러나 CCD 알고리즘의 해는 초기 자세에 강력하게 종속되어 있기 때문에 초기 자세에 따라서 서로 다른 많은 해들을 얻게 된다. 본 논문에서는 인간형 캐릭터의 자세 제어를 위해 균등 자세 지도를 이용한 귀납적 역운동학 알고리즘을 제안한다. 균등자세 지도의 학습 알고리즘은 인간의 다양한 자세를 왜곡 없이 양자화하기 때문에 균등 자세 지도를 이용해서 기술되는 모든 자세들은 사실적인 자세임을 보장한다. 그러므로 균등 자세 지도를 통해 계산된 다관절체의 엔드 이펙터가 원하는 삼차원 위치와 가장 가까운 자세를 추출해 냄으로써 자연스러운 자세를 가지는 역운동학의 결과를 얻을 수 있다. 이러한 방식은 키 프레임 기반 삼차원 캐릭터 애니메이션의 제작과 3차원 게임, 그리고 가상 현실 등의 분야에 유용하게 적용될 수 있다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.34 No.1 (B)
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• pp.176-181
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• 2007

인체와 같은 복잡한 계층 구조를 가진 관절체에서 모션을 생성하는 것은 쉬운 일이 아니다. 기존의 캐릭터 포즈 에디팅 방법은 정운동학과 역운동학을 사용하여 키프레임을 생성하였다. 본 논문에서는 역운동학에 기반 한 직관적인 포즈 편집 기법을 제안한다. 선택된 연속적인 관절들을 입력으로 주어진 커브에 정렬시킴으로써 원하는 포즈를 쉽게 생성할 수 있다. 이렇게 만들어진 포즈는 키 프레임 애니메이션의 키프레임으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 커브에 관절의 연속된 부분을 정렬시키기 위해 점진적 관절 정렬 기법(Gradual Joint Alignment along Curve)을 제시하고 이 방법을 통해 연속된 조인트 체인으로 하여금 역운동학의 제약 조건을 만족시키면서도 가능한 한 입력된 커브에 정렬될 수 있도록 하였다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제47권6호
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• pp.39-47
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• 2010

영상 기반의 모션 캡처에 대한 연구는 인체의 특징 영역 검출, 정확한 자세 추정 및 실시간 성능 등의 문제를 풀기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 인체의 많은 관절 정보를 복원하기 위해 다양한 방법이 제안되고 있다. 본 논문에서는 수치적인 역운동학 방법의 단점을 개선한 실시간 모션 캡처 방법을 제안한다. 기존의 수치적인 역운동학 방법은 많은 반복 연산이 필요하며, 국부최소치 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 기존의 수치적인 역운동학 해법과 UKF를 결합하여 중간관절을 복원하는 방법을 제안한다. 수치적인 역운동학의 해와 UKF를 결합함으로써, 중간 관절 추정 시 최적값에 보다 안정적이고 빠른 수렴이 가능하다. 모션 캡처를 위해 먼저, 배경 차분과 피부색 검출 방법을 이용하여 인체의 특징 영역을 추출한다. 다수의 카메라로부터 추출된 2차원 인체 영역 정보로부터 3차원 정보를 복원하고, UKF와 결합된 수치적인 역운동학 해법을 통해 동작자의 중간 관절 정보를 추정한다. 수치적인 역운동학의 해는 UKF의 상태 추정 시 안정적인 방향을 제시하고, UKF는 다수의 샘플을 기반으로 최적 상태를 찾음으로써, 전역해에 보다 빠르게 수렴한다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제5권5호
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• pp.243-250
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• 2016

최근 가상현실(VR, virtual reality)이나 증강현실(AR, augmented reality)이 주목받으면서 이에 관한 컴퓨터 그래픽스(computer graphics)연구들이 활발히 진행되고 있다. 특히, 인간의 동작을 가상의 공간에서 구현하는 방법에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 하지만 많은 연구가 인간의 일반적인 동작에 한정되어 있다. 본 연구에서는 역운동학(IK, inverse kinematics)을 이용한 스포츠클라이밍 자세생성과 동작제어를 통해 인간의 일반적인 동작 이외에 스포츠클라이밍과 같은 특수 목적의 다양한 동작들을 삼차원의 가상공간에서 가상 인물(virtual character)의 자세 및 동작을 생성하는 시스템을 제안한다. 역운동학(IK, inverse kinematics) 기법을 통한 자세 생성은 역운동학 함수(IK function)와 실제 데이터를 통한 기본자세 애니메이션을 제작, 이를 활용하여 사실성을 더하고 자연스러운 자세 및 동작을 생성한다. 본 논문에서는 스포츠 클라이밍의 기본동작을 이용하여 올바른 자세와 함께 실제와 유사한 동작을 생성하는 시스템을 설계하였다. 이를 통해 클라이머를 위한 학습 프로그램이나 클라이밍 게임 같은 다양한 형태의 스포츠 클라이밍 콘텐츠를 제작하는데 도움이 되고자 한다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2015년도 제51차 동계학술대회논문집 23권1호
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• pp.187-188
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• 2015

본 논문에서는 IK 리깅을 이용한 캐릭터 콘텐츠 영상 제작을 제안한다. IK 콘텐츠를 2D와 3D로 제작할 수 있는데 본 연구에서는 2D로 캐릭터의 이미지를 레이어로 제작하고, IK의 bone은 스크립트로 생성하였다. 따라서 인체의 각 관절에 해당하는 부위에 리깅을 부여하여 자유로운 캐릭터를 제작하였고, 이러한 캐릭터의 제작은 모션 캡처 제작비용에 비해서 상당히 비용부담이 적은 경제성을 나타내고, 다양한 영역에서 활용 할 수 있다고 사료한다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제2권2호
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• pp.53-60
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• 1996

3차원 그래픽스 인터페이스에 있어서 객체 및 가상 카메라 제어의 문제는 운동학이나 역운동학의 문제로 해석할 수 있다. 역운동학에서 잉여자유도가 많으면 singularity가 빈번하게 발생한다는 사실이 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 잉여자유도를 줄이는 관점에서 3차원 그래픽스 인터페이스의 문제를 재조명하고 이에 대한 부분적인 해결방안을 제시한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.32 No.1 (B)
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• pp.820-822
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• 2005

본 논문에서는 $CAVE^{TM}-like$ 시스템에서 역운동학을 이용하여 사용자의 인체 움직임을 실시간으로 추정하기 위한 기법을 제안한다. 사용자를 둘러싼 스크린으로 투사되는 빛에 인하여 매순간 변화하는 배경을 포함하는 영상으로부터 사용자 영역을 추출하기 위하여 적외선 반사 영상을 이용하였다. 이를 이용하여 추출된 사용자 컬러 영상에 프로젝션 기반 가상환경의 특성을 고려한 컬러 모델을 적용하여 사용자의 얼굴과 손 영역을 추출하였다. 위치 추정 단계를 통하여 다음 프레임에서의 관심영역 위치를 미리 예측하고 추출된 사용자의 손과 얼굴 위치 정보를 말단장치로 이용하고, 관절모델과 운동학적 제약조건을 기반으로 역운동학적인 방법을 통해 사용자의 동작을 추정하였다. 제안 기법에서는 별도의 마커나 도구를 사용하지 않기 때문에 비침입적이며 사용자 움직임의 제약을 최소화할 수 있기 때문에 보다 인간 중심적인 인터랙션을 위한 기반 기술로 이용될 수 있다.