본 논문에서는 화상 신호처리 및 컴퓨터 그래픽스 요소기술을 이용하여, 컴퓨터 상에서 인공고관절의 시술절차를 적용해 보기 위한 Simulated Implantation System (이하 SIS)을 소개한다 SIS는 일련의 자동화된 절차에 따라, 골반(pelvis)과의 접촉이 이루어지는 대퇴골의 상단부위인 고관절(femoral head)을 대체하는 과정을 3차원적으로 가상 수행할 수 있으며, 환자의 고관절과 인공고관절간의 정합정도를 수치적으로 해석할 수 있는 기능을 궁극적 목표로 하게 된다. 이를 위해 필수적으로 필요한 CT-Image를 이용한 고관절 영상의 3차원 재구성, 그리고 projection image글 이용한 인공고관절의 3차원 표현기법에 대해 논의하고, 각각에 대응되는 결과물들을 분석해봄으로써 현재 의공학 분야에서 절실히 요구되고 있는, 영상신호처리와 컴퓨터그래픽스를 이용한 SIS의 prototype에 대한 모습을 제시해 보고자 한다
본 논문은 3D 와핑 기법을 빌보딩 기법에 적용시켜, 시점 종속적 실시간 나무 가시화 기법을 제안한다. 숲과 나무를 가시화 하는 문제는 scene의 복잡성 때문에 폴리곤 기반의 렌더링으로는 매우 어렵다. 본 논문에서는 3D 와핑 기법을 이용하여 관찰자의 시점에 적합한 텍스쳐 이미지를 재생성하고 이를 원통형 또는 구형 빌보딩 기법을 적용시켜서 나무를 가시화 한다. 그리고 가시화 시간의 단축을 위하여 입력 이미지와 깊이 정보를 피라미드 형태로 구성하여 시점과의 거리에 따라서 이미지 사이즈를 최적화하고 이미지 캐싱 기법을 이용하여 속도 개선을 한다.
직접볼륨렌더링(DVR)은 3차원 볼륨 데이터의 내부 구조를 시각화하는 데 일반적으로 사용되는 방법이다. 그러나, 2차원 디스플레이 상의 기존의 볼륨 렌더링은 광선 투사법에 의한 차원 감소로 인해 깊이 인식이 부족하다. 본 연구에서는 가상현실이 볼륨렌더링의 유용성을 어떻게 향상시킬 수 있는지 조사한다. 우리는 가상 현실에서 실시간 고해상도 볼륨렌더링 시스템을 개발하고 38명의 참가자를 통한 사용자 연구를 통해 깊이 인식의 향상에 따른 볼륨렌더링의 유용성을 측정한다. 결과는 가상 현실이 뛰어난 깊이 인식을 가능하게 함으로써 볼륨렌더링의 유용성을 향상 시킨다는 것을 보여준다.
현재까지의 컴퓨터그래픽스 기술은 물체의 시각적 표현에만 집중되어 왔다고 할 수 있다. 그러나 컴퓨터그래픽스 기술의 발전으로 앞으로는 3차원 데이터가 단지 표현에만 그치지 않고 모든 분야에서의 물체 해석과 예측 시뮬레이션 정보처리에서 활용되어 갈 것이다. 본 논문에서는 3차원 얼굴 데이터를 이용하여 사람의 나이에 따른 얼굴의 변화를 시뮬레이션한 결과를 소개한다. 20대, 30대, 40대, 50대의 3차원 얼굴 데이터로부터 60대의 얼굴을 예측하는 방법을 소개한다. 동일한 인물의 20대부터 50대까지의 실제 얼굴 데이터를 얻는 것은 어려운 일이므로 본 연구에서는 20대의 얼굴데이터만을 가지고 50대까지의 얼굴을 추측하여 생성한 후에 60대의 얼굴을 예측하는 방법을 제공한다.
본 연구는 컴퓨터그래픽스 분야에서 3차원 객체를 사실적으로 표현하기 위해 사용되고 있는 주요 데이터 측정, 모델링, 렌더링 기술을 소개한다. 객체의 최종 외관은 객체의 형상과 표면 재질, 그리고 주변 광 조건에 크게 영향을 받는다. 따라서 임의 가상공간(디스플레이)에서 3차원 객체를 사질적으로 표현하기 위해서는 주요 영향 인자에 대한 정보가 확보되어야 한다. 최근 컴퓨터그래픽스 분야에서는 객체 형상 및 재질 정보 획득을 위한 다양한 기술 및 장비와 객체 가시화를 위한 다양한 기법을 제시하고 있다. 효과적인 객체 가시화하기 위해서는 각 객체의 구성 재질에 대한 광학 특성에 대한 선행 분석을 토대로, 적절한 측정 및 모델링, 렌더링 기법 적용이 필요하다. 본 연구는 측정 데이터 기반의 재질 렌더링 기법에 중심으로 다양한 재질에 적합한 요소 기술과 그 결과를 설명하고, 재질 렌더링 기법을 활용한 건설분야의 향후 연구 계획을 제시한다.
3차원 물체를 표현하는 솔리드 모델링 기법으로 Constructive Solid Geometry(CSG)와 경계표현 (Boundary Representation: BRep)이 널리 쓰이고 있다. 현대의 솔리드 모델링 시스템들은 대개 이 두 기법을 모두 지원하고 있으며, CSG와 BRep간 상호 변환은 매우 중요한 문제이다. 하지만, BRep에서 CSG로의 변환은 아직 완전히 해결되지 않은 과제이다. 이 논문은 BRep을 CSG의 특수한 형태인 Destructive Solid Geometry(DSG)로 변환하는 3차원 기하 추론 알고리즘을 소개한다. BRep에서 DSG를 만들어내는 알고리즘은 CAD와 CAM을 통합시키는 특정 형상 인식 분야에 직접 응용될 수 있다.
가상현실 분야에서 세계적인 기술력을 인정받고 있는 독일 프라운호퍼 IGD(Institute for Computer Graphics)의 한국 R&D센터
인 그래픽스연구원(IGI). IGI는 정보통신부와 독일 프라운호퍼 IGD, 이화여대가 공동으로 지난해 5월 설립한 국제공동연구기관(재단법인)이다. 의료 영상 처리 및 3차원 구성·원격 진료 시스템·영상 융합 프로젝트 등의 응용 개발 기술을 보유하고 있는 IGI는 IGD가 보유하고 있는 선진 컴퓨터 그래픽스 기술의 국내 도입을 뛰어 넘어 국내 VR(Virtual Reality) 기술력을 선진국 수준으로 끌어올리는데 견인차역할을하기위해국경을초월한연구원들이연구개발에한창이다.
모바일 시스템은 메모리, CPU 등의 자원이 기존 데스크탑 시스템 보다 상대적으로 많이 부족하고 정수형 연산처리만을 사용해야 하는 제약이 있다. 본 논문에서는 모바일 시스템의 특성에 적합한 새로운 모바일 3D 연결데이터 압축 기법을 소개 하고자 한다. 연결 데이터 압축 시 옥트리 구조와 메쉬 삼각화 특성을 활용하여 연결되는 점간의 거리에 기초한 새로운 압축 방법을 개발하였다. 또한, 압축 및 해제 시에 정수형 연산만을 사용하고 동적 메모리 할당을 최소화하였다. 실제 핸드폰에서 실시간 압축 해제된 3D 메쉬 테스트 자료도 소개하여 본 알고리즘의 실용성을 높이고자 한다.
스마트 폰을 비롯한 다양한 임베디드 환경에서 널리 쓰이는 2D 벡터 그래픽스 기술에는 OpenVG와 SVG Tiny가 대표적이다. 고해상도 화면에서 높은 재생속도의 벡터 그래픽스 응용을 위해서는, 이들을 효과적으로 가속해야 한다. 현재까지 OpenVG와 SVG Tiny의 구현방법에는, 전용 그래픽스 칩과 같은 하드웨어로 구현하는 방법과, 전체를 소프트웨어로 구현하는 방식이 있었다. 현재 시장에서 사용 가능한 벡터 그래픽스 전용 칩들은 상대적으로 고가에 큰 전력을 소비한다. 반면, 소프트웨어 구현에서는 100%에 가까운 CPU 사용률에서도 상대적으로 낮은 성능을 보이고, 이 경우에, 다른 멀티-쓰레드 응용프로그램들을 방해할 가능성이 컸다. 본 논문에서는, 현재 미디어 재생 기기들과 휴대폰들에 광범위하게 장착되어 있는 상용 멀티미디어용 하드웨어들을 사용하여 OpenVG와 SVG Tiny 양쪽 모두를 가속하는 비용대비 효과적인 방법을 제시한다. 멀티미디어 프로세서들을 효과적으로 사용함으로써, CPU 사용률과 전력소모량을 줄이면서도 OpenVG와 SVG Tiny를 최소 3.5배에서 최대 30배까지 성공적으로 가속할 수 있었다.
컴퓨터 그래픽스 분야에서 저가의 RGB-D 카메라로 촬영된 색상 및 깊이 영상을 이용한 사람 및 사물을 3차원 모델로 복원하는 문제는 오랫동안 이를 해결하기 위하여 다양한 연구들이 진행되어왔다. 저가의 RGB-D 카메라로 촬영된 색상 및 깊이 영상은 3차원 공간에서 점 구름 형태로 다루어지며, 이는 연속적인 3차원 공간상에 이산적인 값을 대응시키기 때문에 다면체 모델을 이용한 렌더링에 비해 추가적인 표면 재구성 과정이 필요하다. 본 논문에서는 다면체 모델이 아닌 점 구름을 시각화하기 위한 효과적인 광선 추적 기반 렌더링 기법을 제안한다. 특히 프로세서의 발열과 배터리 문제로 인한 모바일 환경에서의 제한적인 성능에서도 효과적인 렌더링 기법으로서의 가능성을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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