본 논문에서는 영상처리 기법 중 하나인 이진 영상에 대한 골격화를 이용한 새로운 형상 기술자를 제안한다. 내용기반 영상 검색에서 형상을 이용하는 것은 가장 우세하고 인간이 가장 쉽게 인지할수 있는 방법 중의 하나이다. 형상을 이용한 검색을 위해 서는 인간이 인지하는 형상에 대한 정보를 간략화시킬 수 있는 기술자가 필요하다. 본 논문에서 제안하는 골격을 이용한 형상 기술자는 물체의 중요한 정보 중 하나인 골격을 영상 검색에 이용함으로써 기존의 물체가 갖고 있는 복잡한 형상 정보들을 여러개의 직선의 조합으로 간략하게 표현하고 이를 검색에 사용하는 것이다. 이를 위해서 단순한 골격화 외의 다른 형태학적 영상 처리를 이용하여 효과적인 직선 추출을 위한 여건을 마련한다. 그리고 근사화된 직선들이 추출되면 스케일에 대해 정규화 하여 골격을 이루는 직선들의 양 끝점을 형상 기술자로 얻을 수 있다. 각 특징벡터에 대한 정합은 각각의 회전에 대해 유클리디안 거리를 이용한다. 실험 결과, 제안된 방법이 자세한 부분보다는 대략적인 형상 검색과 동일한 카테고리의 데이타 집합에서 부분적인 변화에 대해 우수한 성능을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
2차원 형상기술자는 형상의 특성을 수치화하여 형상의 분류와 비교를 가능하게 하며, 영상 검색 및 3차원 모델 검색 등에 적용되어왔다. 기존에 개발된 기술자들은 한 형상의 외곽선에 해당하는 폐곡선만을 기술하거나 정밀성이 떨어진다는 한계가 있었다. 이에 따라 본 논문에서는 하나 이상의 폐곡선으로 이루어진 다중형상에 적용하기 위한 다중 곡률-단계 공간 (Multi Curvature-Scale Space) 기술자를 제안한다. 구체적으로, 하나의 폐곡선을 기술하는데 뛰어난 곡률-단계공간 기술자를 각 폐곡선에 적용하고, 이와 함께 전체 형상내의 각 폐곡선들의 배치 형태를 수치화하여 전체 형상을 기술한다. 또한, 기술자를 구성하는 각 값의 가중치를 조절할 수 있게 하여 사용자에 따른 유사도의 모호함을 극복할 수 있게 하였다. 제시하는 다양한 실험 결과는 제안하는 기술자의 유용함을 나타낸다.
본 논문은 3차원 발 자세를 추정하기 위한 효과적 형상 기술자를 제안하였다. 처리 시간을 단축시키기 위하여 특수 제작된 3차원 발 모형을 2차원 투영하여 발 형상 데이터베이스를 구축하고, 3차원 자세 요약정보를 메타 정보로 추가한 2.5차원 영상 데이터베이스를 구성하였다. 그리고 특징 공간 크기가 작고 다른 형상 기술자에 비하여 자세 추정 성능이 뛰어난 수정된 Centroid Contour Distance를 제안하였다. 제안된 기술자의 성능을 분석하기 위하여, 검색 정확도와 시공간 복잡도를 계산하고 기존의 방식들과 비교하였다. 실험 결과를 통하여 제안된 기술자는 특징 추출 시간과 자세 추정 정확도면에서 기존의 방식들보다 효과적인 것으로 나타났다.
본 논문에서는 변형률 응답 곡선의 형상을 정량적으로 분석하는 새로운 기법을 소개하였다. 변형률 응답 곡선은 응력 공간에서 단위 응력을 입력하였을 때의 발생한 변형률을 변형률 공간에 작성한 이미지이다. 변형률 응답 곡선의 형상 변화 특성을 퓨리에 기술자를 이용하여 분석하였으며, 탄소성 모델 기반으로 그 의미를 해석하였다. 전산해석결과 응력 경로가 항복면 내부에 머물러 탄성 변형만 존재할 경우, 퓨리에 기술자는 일정하게 그 값을 유지하였으나 응력 경로가 항복면에 도달하여 소성변형이 발생하는 순간 퓨리에 기술자는 변화하였다. 불교란 자연 시료와 재성형 시료에 대해 실시한 응력 경로 시험 결과, 자연 시료에 대해서만 응력 경로가 항복면에 도달하였을 때 명확한 변형률 응답 곡선의 형태 변화가 발견되었으며, 퓨리에 기술자 값도 명확하게 변화하였다. 퓨리에 기술자 중, 비대칭성과 관련 있는 퓨리에 기술자 값이 항복 및 점성토 구조변화의 지표로 활용할 수 있는 것을 확인하였다.
최근 웹의 활성화로 인하여 인터넷이 대중화되면서 지리 정보 시스템 분야에서도 웹 기반의 공간 데이터의 검색 및 관리의 필요성이 대두되었다. 또한, 지리 정보 시스템에서 다루는 공간 데이터는 가변적이고 대용량이기 때문에 이러한 데이터를 효율적으로 처리하기 위해서는 공간 OODBMS의 사용이 적합하다. 이러한 웹 기반 공간 OODBMS를 사용하는 실제 응용프로그램에서 다중 사용자 환경에서의 협동 작업이 효율적으로 수행되기 위해서는 개별적인 객체 중심의 버전 관리에 그치지 않고 일정 영역내의 연관된 버전화된 객체들의 집합인 복합 객체를 효율적으로 관리하는 것이 절실히 필요하다. 이에 본 논문에서는 다중 사용자 환경에서 연관된 버전화된 집합인 복합 객체를 효율적으로 관리하는 웹기반 공간 OODBMS를 위한 형상 관리자를 설계 및 구현한다. 이를 위해 형상 관리 기능을 지원하는 기존의 시스템인 Open OODB와 RCS, 그리고 SCM에서의 형상 관리 모델에 대해서 알아보고, 형상 관리자의 관리 모델과 자료 구조를 설명한 후 형상 관리자 설계시의 고려사항에 대해서 언급한다. 마지막으로, 형상 관리자의 구성 모듈과 형상 관리가 API에 대하여 기술한다.
주문진 표준사와 사우디 아라비아의 Ras Al Khair 사질토 입자의 형상에 대한 분석을 실시하였다. 광학현미경을 사용하여 200배 확대하여 해상도 $640{\times}320$으로 디지털 이미지를 촬영하였다. 사질토 입자의 디지털 이미지를 영상 처리를 통해 입자 경계면의 좌표를 추출하였다. 추출한 입자의 경계면 좌표를 복소 평면에 도시하고, 극형식으로 변환 후 퓨리에 변환을 실시하였다. 퓨리에 변환을 통해 추출된 각각의 계수 값들은 입자 형상의 특징을 반영하며, 좌표의 기준점 이동에 대해 불변하는 값으로 사질토 입자의 이미지에 대해 좌표의 기준점과 회전등에 관계없이 항상 같은 값을 갖게 되어 입자의 형상 분석에 적합하다. 각각의 계수 값을 입자의 등가 반경으로 정규화하여 퓨리에 기술자를 추출하여 입자의 형상을 정량적으로 분석하였다. -3에서 +3의 범위에 해당되는 주요 퓨리에 기술자들을 분석한 결과 주문진 표준사 입자의 경우 신장(elongation)이 가장 두드러진 형상의 특징이었으며 그다음으로는 비대칭성(asymmetry)이 두드러진 특징이었다. Ras Al Khair 사질토의 형상도 주문진 표준사와 같은 형상 특징을 나타냈다. 또한 퓨리에 기술자 분석 결과 작은 구조가 전체 구조와 비슷한 형태로 되풀이되는 프랙탈의 미세구조 특성이 나타나는 것으로 판단되었다. 해상도 $640{\times}320$과 해상도 $160{\times}80$의 주문진 표준사의 디지털 이미지를 비교한 결과 -3에서 +3에 해당되는 주요 퓨리에 기술자에 대해서는 해상도가 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으나 텍스쳐 분석에는 영향을 미치는 것으로 나타났다.
본 논문에서는 윤곽선의 순열을 기반으로 하여 형상 시그너쳐를 추출하고, 주도적 특징을 기반으로 형상 정열 및 정규화한 뒤, 기존 절대각도기반 관계성질 대신 기하 관계성질을 이용하는 새로운 형상 기술자, 기하학적 중심거리값(Geometrical Centroid Contour Distance : GCCD)을 제안하였다. 비교 실험을 통하여 제안 방식은 기존 기술자들에 비해 시간 복잡도와 공간 복잡도가 작아 실시간 처리에 유리하면서, 2차원 객체의 크기와 회전 변화에 강건함을 보였다. 또한 MPEG-7 표준 영상을 대상으로 한 정확도 실험을 통하여 다양한 영상군에 대한 비교를 수행하여 제안 방식이 기존 방식들보다 높은 정확도를 보임을 확인하였다. 하지만 제안 방식은 볼록형 객체에 대한 높은 정확도를 보이는 반면 오목형이면서 복잡한 형상을 가지는 객체에 대하여는 형상 변별력이 제한된다는 것도 알게 되었다.
역설계란 제품에서부터 역으로 그것의 수학적인 형상을 얻는 기법이다. 생산현장과 설계분야에서 역설계의 응용사례는 많다. 예를 들면 자동차 외형설계자는 자유곡면(free form)을 만들고, 이것 에서 역으로 스템핑 다이(stamping die)를 가공한다. 물론 외형 설계자는 자유곡면을 생성하기 위해 스틸이나 커크사이트(kirtsite)보다는 원하는 형상을 만들기 쉬운 진흙을 사용한다. 생산부 서에서는 가공물의 설계도가 분실되거나 훼손되어 완성된 제품에서 도면이 복사되어야 할 경우가 생기게 된다. 역설계는 복제가 요구되는 어떤 형상도 적용이 가능하다. 응용대상은 특히 완구, 인조팔, 스템핑다이, 폼 블록(from block), 욕조기, 가구, 일상용품 등이며 적용대상은 광범위하다. 역설계는 설계자가 습득해야 할 필요기술이고, 현재의 CAD/CAM 적용영역을 새로운 세계로 확대시킬 것이다.
본 논문에서는 얼굴의 3차원 스캔 데이터로부터 특징을 고려하여 비대칭적인 요소를 완화시키는 대칭적 변형 기법을 제안한다. 이를 위해 얼굴의 전체 윤곽뿐만 아니라 세밀한 영역까지 다룰 수 있는 얼굴의 특징점과 표면 곡률에 기초한 새로운 3차원 형상 기술자(shape descriptor)를 개발하였다. 개발된 형상 기술자는 이상적인 대칭 평면을 정의하여 정확한 대칭쌍 정점을 결정할 수 있기 때문에, 보다 정교하게 3차원 얼굴의 대칭성을 향상 시킬 수 있다. 또한 변형을 위한 모든 단계에서 처리를 쉽게 하도록 포인트 기반 표현법을 사용하였다. 마지막으로 제안한 대칭적 변형 기법을 통해 얼굴의 비대칭성을 감소시킴으로써 얼굴에 대한 호감도를 향상시킬 수 있다는 것을 통계적으로 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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