입체공간에 대한 이용이 증가하면서 기존의 2차원 지적으로는 입체공간에 대한 정보를 관리하는데 한계가 있어 입체공간의 물리적 현황 및 사용권에 대한 정보를 등록 관리할 수 있는 3D 지적이 요구되고 있다. 이번 연구는 입체공간의 이용 현황 분석을 통해 3D 지적에 포함될 수 있는 데이터의 범위를 설정하고, 국제표준인 토지행정도메인모델(LADM)을 기반으로 3D 지적을 이해할 수 있는 개념모델을 설계함으로써 3D 지적시스템의 개발을 위한 기반을 마련하고자 한다.
건설 프로젝트는 갈수록 대형화${\cdot}$복잡화되고 있으며, 이에 따라 대형 건설업체들은 시간적${\cdot}$지리적으로 상이한 환경의 많은 프로젝트를 수행하는 것이 오늘날의 현실이다. 이러한 흐름에 따라 Collaboration System을 포함한 여러 종류의 웹 기반 정보시스템들을 구축${\cdot}$활용하고 있는 실정이다. 그러나, 시스템들의 내용을 살펴보면, 2차원 평면 위주의 도면 및 Picture들을 활용하여 공사 진행 정도 및 현황을 체크하고 확인하는데 국한되어 있다. 따라서, 해외-본사 간 지리적${\cdot}$문화적 차이가 존재하는 상이한 환경에서 설계 변경 등과 같은 문제 발생 시 원활한 문제 해결 저해 및 시간적 지연을 야기시키고 있다. 이에 본 연구에서는 세부적으로 Web 3D 및 3D 라이브러리들을 소개하고, 결과적으로 Web 3D을 이용한 3차원 공사 구조물 모델링 활용 방안을 제시해 보고자 한다.
디지털 트윈은 현실 세계를 복제한 가상 공간을 만들고 현실 공간과 가상 공간을 통합하여 효율적으로 현실 공간을 관리하는 기술이다. 건물에 설치되어 있지만 시각적으로 보이지 않는 수도관 설비를 가상 공간에 구현하고 이를 건물의 실내 공간에 증강함으로써 현실 세계의 수도관을 효과적으로 관리하는 것이 수도 설비에 대한 디지털 트윈 개념이다. 제안하는 방법에서는 Unity 3D 게임 엔진을 이용하여 건물의 실내에 디지털 트윈 기술을 적용하는 방법을 구현하며, 디지털 트윈 구현에 필요한 증강현실 기술은 ARCore 기반의 AR Foundation 툴 킷을 사용한다. 디지털 트윈 응용은 현실 세계와 가상 세계를 정합하는 것이 필수적이다. 제안하는 방법에서는 2D 이미지 마커를 이용하여 현실 세계와 가상 세계를 정합한다. 또한 증강된 오브젝트를 시각적으로 현실감 있게 표현하기 위하여 Unity 쉐이더 프로그램을 적용한다. 구현 결과는 제안하는 방법이 간단하지만 정확하게 수도관을 현실 공간에 배치하고, 시각적으로도 효과적으로 벽면 위에 수도관을 표현하는 것을 보여준다.
Digital Twin is a technology that creates a photocopy of real-world objects on a computer and analyzes the past and present operational status by fusing the structure, context, and operation of various physical systems with property information, and predicts the future society's countermeasures. In particular, 3D rendering technology (UAS, LiDAR, GNSS, etc.) is a core technology in digital twin. so, the research and application are actively performed in the industry in recent years. However, UAS (Unmanned Aerial System) and LiDAR (Light Detection And Ranging) have to be solved by compensating blind spot which is not reconstructed according to the object shape. In addition, the terrestrial LiDAR can acquire the point cloud of the object more precisely and quickly at a short distance, but a blind spot is generated at the upper part of the object, thereby imposing restrictions on the forward digital twin modeling. The UAS is capable of modeling a specific range of objects with high accuracy by using high resolution images at low altitudes, and has the advantage of generating a high density point group based on SfM (Structure-from-Motion) image analysis technology. However, It is relatively far from the target LiDAR than the terrestrial LiDAR, and it takes time to analyze the image. In particular, it is necessary to reduce the accuracy of the side part and compensate the blind spot. By re-optimizing it after fusion with UAS and Terrestrial LiDAR, the residual error of each modeling method was compensated and the mutual correction result was obtained. The accuracy of fusion-based 3D model is less than 1cm and it is expected to be useful for digital twin construction.
A case study is a beforehand research to develope 3D architectural design guide line for building and construction. For this case study, the research investigates several cases around world such as Building Information Modeling Guide Series of U.S. GSA(General Service Administration), BIM/IFC User Guide of IAI Germany, IDM(Information Delivery Manual) of IAI Norway, CORENet of Singapore the Ministry of National Development with Building and Construction Authority, and Helsinki University of Technology Auditorium Hall 600(HUT-600) of IAI Finland. The common thing of each case is using IFC for sharing information and interoperability in the life cycle of building. Through the case study, it shows the way how the 3D architectural design guide adapted in Korean situation.
The Stonecutters Bridge (SCB) in Hong Kong is the third-longest cable-stayed bridge in the world with a main span stretching 1,018 m between two 298 m high single-leg tapering composite towers. A Wind and Structural Health Monitoring System (WASHMS) is being implemented on SCB by the Highways Department of The Hong Kong SAR Government, and the SCB-WASHMS is composed of more than 1,300 sensors in 15 types. In order to establish a linkage between structural health monitoring and maintenance management, a Structural Health Rating System (SHRS) with relevant rating tools and indices is devised. On the basis of a 3D space frame finite element model (FEM) of SCB and model updating, this paper presents the development of an SHR-oriented 3D multi-scale FEM for the purpose of load-resistance analysis and damage evaluation in structural element level, including modeling, refinement and validation of the multi-scale FEM. The refined 3D structural segments at deck and towers are established in critical segment positions corresponding to maximum cable forces. The components in the critical segment region are modeled as a full 3D FEM and fitted into the 3D space frame FEM. The boundary conditions between beam and shell elements are performed conforming to equivalent stiffness, effective mass and compatibility of deformation. The 3D multi-scale FEM is verified by the in-situ measured dynamic characteristics and static response. A good agreement between the FEM and measurement results indicates that the 3D multi-scale FEM is precise and efficient for WASHMS and SHRS of SCB. In addition, stress distribution and concentration of the critical segments in the 3D multi-scale FEM under temperature loads, static wind loads and equivalent seismic loads are investigated. Stress concentration elements under equivalent seismic loads exist in the anchor zone in steel/concrete beam and the anchor plate edge in steel anchor box of the towers.
Superquadrics can represent various and complex 3D objects with only some parameters(size, position, deformation etc.). So if we use both superquadrics and deformed superquadrics, we can also represent more realistic 3D objects which are existed in real world. In this paper we use the z-buffer algorithm and stencil buffer together because this is very useful when the superquadric primitives are combined. The fundamental ideas are illustrated with a number of tables and figures.
Jang, In-Su;Kim, Jae Woo;You, Ju-Yeon;Kim, Jin Seo
ETRI Journal
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제35권6호
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pp.969-979
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2013
Various simulation applications for hair, clothing, and makeup of a 3D avatar can provide more useful information to users before they select a hairstyle, clothes, or cosmetics. To enhance their reality, the shapes, textures, and colors of the avatars should be similar to those found in the real world. For a more realistic 3D avatar color reproduction, this paper proposes a spectrum-based color reproduction algorithm and color management process with respect to the implementation of the algorithm. First, a makeup color reproduction model is estimated by analyzing the measured spectral reflectance of the skin samples before and after applying the makeup. To implement the model for a makeup simulation system, the color management process controls all color information of the 3D facial avatar during the 3D scanning, modeling, and rendering stages. During 3D scanning with a multi-camera system, spectrum-based camera calibration and characterization are performed to estimate the spectrum data. During the virtual makeup process, the spectrum data of the 3D facial avatar is modified based on the makeup color reproduction model. Finally, during 3D rendering, the estimated spectrum is converted into RGB data through gamut mapping and display characterization.
최근 실세계를 재현하기 위한 3차원 기술개발의 필요성과 요구가 증가하게 되어 이러한 요구를 충족하기 위해 실세계 재현에 대한 연구가 국내외적으로 활발히 진행되고 있다. 기존에 구축된 공간분석을 위한 데이터는 2차원을 목적으로 제작되었으며 이는 3차원의 현실세계를 반영하는데 한계성이 있다. 또한 데이터 활용성이 제한적이며 데이터 재생산은 비용과 시간의 측면에서 비효율적이므로 기존의 데이터를 활용하여 효과적으로 3차원의 현실세계를 재현할 수 있는 방법에 대한 연구의 필요성이 증대되었다. DEM(Digital Elevation Model: 수치표고모델)은 활용 분야별로 다양한 요구조건을 만족하는 개별적인 방법으로 제작되어 활용되며 기존의 DEM 제작은 일률적인 보간법과 해상도로 제작되므로 데이터의 효율성이 떨어진다. 이는 실세계를 반영하기 위한 정확성에서의 한계성을 가지므로 다양한 데이터를 포함하면 효율성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 지형분석을 통해 산악지, 구릉지, 평지로 분류 하여 서로 상이한 보간법과 해상도로 다중 해상도 DEM을 생성하였고 지형의 특성을 대표하는 model keypoint 데이터를 생성하여 포함하였다. 또한 3차원 공간정보를 포함하는 데이터 융합을 위해 도화원도와 통합하여 포괄적, 적응적 및 융통적 지형공간 데이터 모델링을 방안을 제안하였다.
본 논문에서는 기존에 사용한 물리적 카메라 모델 대신 퍼지 모델을 사용한 새로운 카메라 보정 방식을 제안한다. 카메라 보정은 카메라의 영상 좌표계와 실제 환경이 가지는 좌표계와의 관계를 규정하는 것으로, 퍼지 모델을 이용하는 방법은 기존의 방법에서 이용했던 물리적 변수들을 설정할 수는 없지만 카메라 보정의 목적인 카메라 좌표계와 실제 환경 좌표계와의 관계를 별다른 제약없이 규정할 수 있으므로 매우 간단하고 효율적인 카메라 보정 방법이다. 실제 실험을 통해 얻은 실공간상의 하나의 보정면 좌표에 대해 퍼지 모델링 방법을 이용하여 3차원 실 공간 좌표 및 2차원 영상좌표 예측을 통해 제안한 방법의 유효성을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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