시각기반 증강현실을 구현하기 위한 추적 방법들은 정형 패턴 마커를 가정하는 마커 추적기법과 영상 특징점을 추출하여 이를 추적하는 자연특징 추적기법으로 분류된다. 마커 추적기법은 빠른 마커의 추출 및 인식이 가능하여 모바일 기기에서도 실시간 처리가 가능하다. 한편 자연 특징 추적기법의 경우는 입력 영상의 다양성을 고려해야 하므로 계산량이 많은 처리과정을 거쳐야 한다. 따라서 저사양의 모바일 기기에서는 빠른 실시간 처리에 어려움이 있다. 기존의 자연특징 추적에서는 입력되는 카메라 영상의 매 프레임마다 특징점을 추출하고 패턴매칭 과정을 거친다. 다수의 자연특징점들을 추출하는 과정과 패턴매칭 과정은 계산량이 많아 실시간 응용에 많은 제약을 가하는 요인으로 작용한다. 특히 등록된 패턴의 개수가 증가될수록 패턴매칭 과정의 처리시간도 증가하게 된다. 본 논문에서는 이러한 단점을 해결하고자 자연특징 추적 과정에 광류를 사용하여 모바일 기기에서의 실시간 동작이 가능하도록 하였다. 패턴매칭에 사용된 특징점들은 다음의 연속 프레임에서 광류추적 기법을 적용하여 대응점들을 빠르게 찾도록 하였다. 또한 추적 과정에서 소실되는 특징점의 수에 비례하여 새로운 특징점들을 추가하여 특징점의 전체 개수는 일정 수준으로 유지되도록 하였다. 실험 결과 제안하는 추적 방법은 자연특징점 추적 시간을 상당히 단축시킬 뿐만 아니라 카메라 자세 추정 결과도 더욱 안정시킴을 보여주었다.
시각기반 증강현실 시스템의 구현을 위해서는 입력되는 카메라영상의 프레임을 매번 특징점을 추출하고 패턴 매칭 과정을 반복하는 것은 저 사양의 모바일 기기에서는 적합하지 않다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결 하고자 카메라영상에서 패턴이 한번 인식되게 되면 그 이후의 영상에 대해서는 패턴 인식과정을 생략하고 이전 영상에서 매칭된 특징점을 광류 기반 추적기법을 사용하여 추적하도록 한다. 또한 패턴 추적 절차의 수행 중 추적이 실패하여 생기는 특징점 소실 문제는 정확한 호모그래피 행렬과 카메라 자세 추정을 어렵게 하는데 이러한 문제를 해결하도록 하는 패턴 추적의 성공 또는 실패는 판단하는 기준을 세워 모바일 기기에서 빠르게 동작하도록 하는 광류 추적 기법을 사용한 자연 특징 추적 기반 증강현실 시스템을 제안한다.
시선 위치 추적이란 사용자가 모니터 상의 어느 지점을 쳐다보고 있는 지를 파악해 내는 기술이다. 시선 위치를 파악하기 위해 본 논문에서는 2차원 카메라 영상으로부터 얼굴 영역 및 얼굴 특징점을 추출한다. 초기에 모니터상의 3 지점을 쳐다볼 때 얼굴 특징점들은 움직임의 변화를 나타내며, 이로부터 카메라 보정 및 매개변수 추정 방법을 이용하여 얼굴특징점의 3차원 위치를 추정한다. 이후 사용자가 모니터 상의 또 다른 지점을 쳐다볼 때 얼굴 특징점의 변화된 3차원 위치는 3차원 움직임 추정방법 및 아핀변환을 이용하여 구해낸다. 이로부터 변화된 얼굴 특징점 및 이러한 얼굴 특징점으로 구성된 얼굴평면이 구해지며, 이러한 평면의 법선으로부터 모니터 상의 시선위치를 구할 수 있다. 실험 결과 19인치 모니터를 사용하여 모니터와 사용자까지의 거리를 50∼70cm정도 유지하였을 때 약 2.08인치의 시선위치에러 성능을 얻었다. 이 결과는 Rikert의 논문에서 나타낸 시선위치추적 성능(5.08cm 에러)과 비슷한 결과를 나타낸다. 그러나 Rikert의 방법은 모니터와 사용자 얼굴까지의 거리는 항상 고정시켜야 한다는 단점이 있으며, 얼굴의 자연스러운 움직임(회전 및 이동)이 발생하는 경우 시선위치추적 에러가 증가되는 문제점이 있다. 동시에 그들의 방법은 사용자 얼굴의 뒤 배경에 복잡한 물체가 없는 것으로 제한조건을 두고 있으며 처리 시간이 상당히 오래 걸리는 문제점이 있다. 그러나 본 논문에서 제안하는 시선 위치 추적 방법은 배경이 복잡한 사무실 환경에서도 사용가능하며, 약 3초 이내의 처리 시간(200MHz Pentium PC)이 소요됨을 알 수 있었다.
WRF 모형은 실제 자연에서 나타나는 대기 현상의 원인을 물리적 동적 방정식들의 항으로 표현한 수치예보모형으로 전세계의 상업적 비상업적인 수치예보모형 안에서 성능이 뛰어나다고 평가되어지고 있다. WRF 모형은 오픈소스 기반의 비상업적 모형으로 사용 및 수정이 자유로운 특징이 있으며, 위성 및 레이더와 같은 고도화된 다양한 기상관측자료를 입력자료로 활용할 수 있는 장점이 있다. WRF-HYDRO 모형은 WRF 모형이 갖는 공간적인 저해상도 문제를 해결할 수 있는 고해상도의 격자를 구축할 수 있으며 유출량과 수문 변량을 추정할 수 있는 추적 모형을 추가하여 수문학적 예측 능력을 향상하고자 개발되었다. 기존 모형과의 차별성으로는 기상인자로 인하여 도출된 지표면의 수문인자들이 시간의 변동에 따라서 다음 시간의 기상인자에 영향을 미치는 피드백 구조로 구성되어 기상과 지표면이 양방향으로 연결되는 특징이 있다. 기존 모형에 비하여 향상된 구조적인 특징은 수문학적 순환과정을 자연스럽게 재현함으로서 신뢰성 있는 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 만경강 유역의 실제 유출 사상에 대하여 WRF-HYDRO 모형을 적용하고, 홍수통제소 관할 만경강 유역내 수문 관측소 자료와의 비교를 통해 WRF-HYDRO 모형의 적용성을 검토하였다. 수문 관측소를 통한 검토 결과를 기반으로 WRF-HYDRO 모형에서 제시된 수문-기상 정보를 통하여 만경강 유역의 홍수 사상의 발생 과정에 대한 추적 및 미계측 변량의 추정에 유용하게 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
일반적으로 사용되는 마커 기반의 증강현실 시스템은 카메라 입력영상 내에 마커가 항상 존재해야 한다는 제한 때문에 사용자의 접근에 불편을 준다. 때문에 최근 배경 영상에서 취득할 수 있는 객체를 자연 마커로 생성한 시스템이나 배경 영상의 특징을 이용해 기하학적 지도를 작성하여 가상의 객체 정합에 이용한 증강현실 시스템들이 관심을 끌고 있다. 본 논문에서는 카메라 입력 영상에서 동일 평면상에 존재하는 특징들을 검출하고, 이를 추적함으로써 카메라 위치 정보를 추정하는 증강현실 시스템을 제안한다. 또한 특징점 추적에 사용된 추적 방법은 카메라에서 취득한 영상 밖으로 특징점이 벗어날 경우 더 이상 추적할 수 없는 문제점을 가지고 있어, 이를 보완하기 위해 새로운 특징점을 재검출하여 객체의 정합을 유지하는 방법도 제시한다. 제안된 방법은 미리 지정된 마커를 사용하지 않기 때문에 사용자의 접근이 편리하고, 특정한 형태의 마커를 사용하지 않는 다른 시스템보다 비교적 간단하게 구현할 수 있어 다양한 모바일 환경에서 유용하게 이용될 수 있다.
본 논문은 마그네틱 센서 기반의 오브젝트 추적 기술을 이용한 혼합현실 선거 방송 시스템을 제안한다. 마커 기반의 증강현실 기술은 방송환경에서는 강한 조명으로 인하여 마커의 특징점 추출의 간섭 및 소실로 추적이 끊기는 문제가 있다. 특히, 선거방송와 같은 생방송 중에 그래픽이 튀거나 사라지는 것은 방송 사고와 다름없다. 따라서, 우리는 조명이나 가림의 영향 없이 추적 성능을 강인하게 하기 위해서, 무선의 마그네틱 센서를 내장한 별도로 제작한 투표함 모형을 추적하도록 하였다. 본 논문에서는 마그네틱 센서를 내장한 실물 투표함을 실시간으로 추적하게 하고, 그 정보를 증강현실 방송 시스템과 통합한 시스템 구성 및 그것을 이용한 증강현실 선거 방송 어플리케이션을 보여준다. 그 결과, 연기자가 선거정보그래픽과 연동하는 투표함을 자유롭고 직관적으로 움직일 수 있었으며, 자연스러운 증강현실 합성 결과를 얻을 수 있었다.
본 논문은 손을 이용하여 가상 객체와 상호작용이 가능한 모바일 증강현실 기술을 소개한다. 제안된 방법은 마커나 센서 없이 손바닥의 특징점만을 이용하여 손바닥 포즈(위치와 방향)를 계산하고, 손바닥 위에 가상 객체를 생성한다. 또한, 손가락 움직임을 추적하여 가상 객체와 자연스러운 상호작용을 가능하게 한다. 본 논문에서는 Ultra-Mobile PC (UMPC)를 이용하여 제안된 방법을 구현하고, 그 유용성을 검증한다.
기존의 화상 회의 시스템에서는 카메라가 고정되어 있어서 사용자의 움직임에 제약을 주어 사용자를 부자연스럽게 한다. 이러한 부자연스러움을 해갈하기 위해서는 얼굴의 움직임을 추적해야 하는데, 이때 얼굴 전체를 정보로 추적하는 것은 얼굴 전체를 하나의 특징으로 규정짓기도 힘들고 연산 시간이 많이 걸린다는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 얼굴의 움직임을 효율적으로 추적하기 위해서는 얼굴상의 몇 개의 특징점을 이용하는 것 이 바람직하다. 본 논문은 화상 회의에서 자연스러운 사용자 인터페이스를 위한 자동 얼굴 추적 시스템의 필수적인 요소인 눈 위치 검출의 효과적인 방법에 대하여 논한다. 눈은 얼굴 내에서 가장 뚜렷하며 단순한 특징을 가지고 있으므로 얼굴을 추적하기 위한 가장 중요한 정보가 된다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 얼굴 후보 영역 추출 단계를 거친 얼굴 후보 영역들에 대해 적용되며, 기존 방법들에 비해 조명에 특별한 제약을 받지 않으며 얼굴 크기와 안경에 대한 제약도 가지고 있지 않다. 또한, 화상 회의 환경에 대한 on-line 실험에서 좋은 결과를 나타냈다.
기존의 화상 회의 시스템에서는 카메라가 고정되어 있어서 사용자의 움직임에 제약을 주어 사용자를 부자연스럽게 한다. 이러한 부자연스러움을 해결하기 위해서는 얼굴의 움직임을 추적해야 하는데, 이때 얼굴 전체를 정보로 추적하는 것은 얼굴 전체를 하나의 특징으로 규정짓기도 힘들고 연산 시간이 많이 걸린다는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 얼굴의 움직임을 효율적으로 추적하기 위해서는 얼굴상의 몇 개의 특징점을 이용하는 것이 바람직하다. 본 논문은 화상 회의에서 자연스러운 사용자 인터페이스를 위한 자동 얼굴 추적 시스템의 필수적인 요소인 눈 위치 검출의 효과적인 방법에 대하여 논한다. 눈은 얼굴 내에서 가장 뚜렷하며 단순한 특징을 가지고 있으므로 얼굴을 추적하기 위한 가장 중요한 정보가 된다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 얼굴 후보 영역 추출 단계를 거친 얼굴 후보 영역들에 대해 적용되며, 기존 방법들에 비해 조명에 특별한 제약을 받지 않으며 얼굴 크기와 안경에 대한 제약도 가지고 있지 않다. 또한, 화상 회의 환경에 대한 on-line 실험에서 좋은 결과를 나타냈다.
췌관 내 유두상 점액종양은 매우 다양한 자연경과와 예후를 가지고 있어 추적 검사방법, 간격, 기간 등이 아직도 논란이 되고 있다. 이 종양에 대한 진료지침들에서는 추적 검사를 받을 환자군과 수술적 치료가 필요한 군으로 분류하기 위하여 악성화 고위험 특징 또는 절대적 수술 적응증과 걱정스러운 특징 또는 상대적 수술 적응증으로 분류하였다. 걱정스러운 특징이나 고위험 특징이 없는 분지형 유두상 점액종양은 혼합형이나 주췌관 종양에 비하여 악성화 위험성이 매우 낮다고 보고되고 있다. 그러나 저위험 특징을 가진 환자들을 장기간 추적한 연구에서 시간이 지남에 따라서 췌장암 발생이 점점 높아지고 있다고 보고하고 있어 지속적인 장기간 추적 검사가 필요하다. 혼합형과 주췌관형 유두상 점액종양은 악성화 가능성이 매우 높아 수술적 치료가 필요하다고 알려져 있다. 무결절이고 주췌관 직경이 10 mm 미만으로 분절형 주췌관 확장을 가진 환자들은 악성화 가능성이 낮아서 즉각적인 수술보다는 주의 깊은 추적관찰을 고려해볼 수 있다. 고령이나 기저질환을 동반한 환자의 치료 방향을 결정할 때는 췌장암 발생의 위험도와 수술의 위험성을 균형있게 평가해야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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