• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제12권2호
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• pp.27-33
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• 2015

Excavators are versatile earthmoving equipment that are used in civil engineering, hydraulic engineering, grading and landscaping, pipeline construction and mining. Effective operator training is essential to ensure safe and efficient operating of the machine. The virtual reality excavator based on simulation using conventional large size monitors is limited by the inability to provide a realistic real world training experience. We proposed a flexible observation method with a head tracking system to improve user feeling and sensation when operating a virtual reality excavator. First, an excavation simulator is designed by combining an excavator SimMechanics model and the virtual world. Second, a head mounted display (HMD) device is presented to replace the cumbersome large screens. Moreover, an Inertial Measurement Unit (IMU) sensor is mounted to the HMD for tracking the movement of the operator's head. These signals consequently change the virtual viewpoint of the virtual reality excavator. Simulation results were used to analyze the performance of the proposed system.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제45권2호
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• pp.49-64
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• 2008

최근에 휴먼 컴퓨터 인터페이스 분야에서 사용자의 시선 위치를 파악하여 더욱 편리한 입력장치를 구축하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만 복잡한 하드웨어 구성으로 제품의 가격이 매우 비싸고, 까다로운 사용자 캘리브레이션 과정으로 인해 시스템의 사용에 어려움을 겪는다. 본 논문에서는 HMD(Head Mounted Display)에 USB 카메라와 적외선을 반사시키는 hot-mirror와 적외선 조명을 이용한 시선 추적 모듈을 부착하고, 이를 통해 획득한 눈 영상의 2차원적인 분석과 간단한 사용자 캘리브레이션 과정을 통해 시선 위치를 파악하는 방법을 제안한다. HMD는 사용자의 얼굴 움직임과 함께 움직이므로, 얼굴움직임에 영향을 받지 않는 시선 추적 시스템을 구현할 수 있다. 또한, 시선 추적 시스템을 3차원 1인칭 슈팅 게임에 적응하여, 캐릭터의 시선 방향을 조정하고, 적 캐릭터를 조준하여 사격이 가능하도록 하여, 게임의 몰입감과 흥미성을 높일 수 있게 하였다. 실험 결과, 한 대의 데스크톱 컴퓨터 환경에서 게임과 시선 추적 시스템이 실시간으로 동작 가능했으며, 약 $0.88^{\circ}$의 시선 위치 추출 오차를 보였다. 또한 3차원 1인칭 슈팅게임에서 일반 마우스의 역할을 시선 추적 시스템이 문제없이 대신할 수 있음을 확인하였다.

• 방송공학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.43-50
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• 2016

이 논문에서는 스마트폰을 사용한 비디오 투과식 증강현실에서 왜곡 보정과 시야각 조정을 다룬다. 삼성 기어 VR이나 구글의 카드보드와 같은 스마트폰을 사용한 HMD(Head Mounted Display)에서는 일반적으로 렌즈로 인해서 영상이 왜곡되어 렌더링이 된다. 특히나 스마트폰을 사용한 증강현실에서는 스마트폰의 카메라와 HMD의 렌즈로 인해서 발생하는 왜곡이 합해져서 보다 복잡한 형태의 왜곡이 발생하게 된다. 이러한 왜곡은 사용자에게 시각적인 인지나 인식 기능에 부조화를 야기하게 된다. 유리와 같은 투명 디스플레이를 궁극적인 형태의 HMD라고 생각하면 최대한 이런 왜곡을 없애서 투명한 것과 같은 효과를 주어야 한다. 이 논문에서는 스마트폰 기반 비디오 투과식 증강현실 방식에서 왜곡을 보정하고 시야각을 조정하여 투명에 가까운 효과를 주는 방법을 제시한다. 논문에서 왜곡 보정 및 시야각 조정 모듈을 개발하고 이에 대한 성능을 측정하였다.

• 대한인간공학회지
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• 제36권4호
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• pp.267-280
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• 2017

Objective: The aim of this study is to investigate key user experience factors of interactions for Head Mounted Display (HMD) devices in the Virtual Reality Environment (VRE). Background: Virtual reality interaction research has been conducted steadily, while interaction methods and virtual reality devices have improved. Recently, all of the virtual reality devices are head mounted display based ones. Also, HMD-based interaction types include Remote Controller, Head Tracking, and Hand Gesture. However, there is few study on usability evaluation of virtual reality. Especially, the usability of HMD-based virtual reality was not investigated. Therefore, it is necessary to study the usability of HMD-based virtual reality. Method: HMD-based VR devices released recently have only three interaction types, 'Remote Controller', 'Head Tracking', and 'Hand Gesture'. We search 113 types of research to check the user experience factors or evaluation scales by interaction type. Finally, the key user experience factors or relevant evaluation scales are summarized considering the frequency used in the studies. Results: There are various key user experience factors by each interaction type. First, Remote controller's key user experience factors are 'Ease of learning', 'Ease of use', 'Satisfaction', 'Effectiveness', and 'Efficiency'. Also, Head tracking's key user experience factors are 'Sickness', 'Immersion', 'Intuitiveness', 'Stress', 'Fatigue', and 'Ease of learning'. Finally, Hand gesture's key user experience factors are 'Ease of learning', 'Ease of use', 'Feedback', 'Consistent', 'Simple', 'Natural', 'Efficiency', 'Responsiveness', 'Usefulness', 'Intuitiveness', and 'Adaptability'. Conclusion: We identified key user experience factors for each interaction type through literature review. However, we did not consider objective measures because each study adopted different performance factors. Application: The results of this study can be used when evaluating HMD-based interactions in virtual reality in terms of usability.

• Current Optics and Photonics
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• 제2권3호
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• pp.280-285
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• 2018

A new method to design a see-through off-axis head-mounted-display (OA-HMD) optical system with an ellipsoidal surface is proposed, in which a tilted ellipsoidal surface is used as the combiner, which yields the benefits of easier fabrication and testing compared to a freeform surface. Moreover, we realize a coaxial structure in the relay lens group, which is simple and has looser tolerance requirements, thus making assembly easier. The OA-HMD optical system we realize has a simple structure and consists of a combiner and 7 pieces of coaxial relay lenses. It has a $48^{\circ}{\times}36^{\circ}$ field of view (FOV) and 12-mm exit pupil diameter.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제28권3호
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• pp.113-123
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• 2022

광선 추적 기반의 렌더링은 래스터화 기반의 렌더링보다 훨씬 더 사실적인 이미지를 생성한다. 하지만 넓은 시야와 높은 디스플레이 갱신 속도를 요구하는 헤드 마운티드 디스플레이(HMD) 시스템을 대상으로 이를 구현할 때에는 여전히 많은 연산량으로 인하여 부담스럽다. 또한, HMD 화면에 고품질 이미지를 표시하기 위해서는 시각적으로 성가신 공간적/시간적 앨리어스를 줄이기 위해 픽셀당 충분한 수의 광선 샘플링을 수행해야 한다. 본 논문에서는 최근 Kim 등[1]이 제시한 선택적 포비티드 광선 추적법을 확장하여 주어진 HMD 시스템에서 고전적인 Whitted-스타일 광선 추적 수준의 렌더링 효과를 효율적으로 생성해주는 실시간 렌더링 기법을 제안한다. 특히, GPU의 광선 추적 하드웨어를 통한 가속과 시간 제한을 둔 렌더링 방법의 결합을 통하여 고속의 HMD 광선 추적에 적합한 사람의 시각 시스템에 매우 효율적인 적응적 광선 샘플링 방법을 제안한다.

• Educational Technology International
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• 제18권1호
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• pp.49-71
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• 2017

The purpose of the study was to identify key design features of virtual reality with head-mounted displays (HMD) and touchless interface for the hearing-impaired and hard-of-hearing learners. The virtual reality based training program was aimed to help hearing-impaired learners in machine operating learning, which requires spatial understanding to operate. We developed an immersive virtual learning environment prototype with an HMD (Oculus Rift) and a touchless natural user interface (Leap Motion) to identify the key design features required to enhance virtual reality for the hearing-impaired and hard-of-hearing learners. Two usability tests of the prototype were conducted, which revealed that several features in the system need revision and that the technology presents an enormous potential to help hearing-impaired learners by providing realistic and immersive learning experiences. After the usability tests of hearing-impaired students' exploring the 3D virtual space, interviews were conducted, which also established that further revision of the system is needed, which would take into account the learners' physical as well as cognitive characteristics.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.40-47
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• 2015

ICT(정보통신: Information and Communication Technologies)에서 주요 분야로 각광받고 있는 가상현실(VR: Virtual Reality)영역은 이미 엔터테인먼트, 디자인 및 시뮬레이션 교육 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특히, 문화관광분야를 비롯하여 사회 전반적인 영역에 더욱 확산 되고 있는 추세이다. 따라서, 본 논문에서는 문화관광 분야에서 가상현실 콘텐츠의 시장 선점 가능성 및 경쟁력 확보를 위하여 개선된 VR 콘텐츠를 기획 및 제작하였다. HMD(Head Mounted Display)에서 발생하는 인지부조화로 인한 시뮬레이션 멀미(simulation sickness) 현상을 개선시키기 위해 아웃포커스, 렌즈더스트, 모션블러 효과, 흔들림 효과를 최소화 하였다. 또한, 제작된 콘텐츠는 사용자의 몰입도 향상을 위해 효과적인 UI 디자인을 고려하여 설계하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.184-187
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• 2005

This paper is described about the technique of ultra-precision machining for optical parts in HMD system. Machining technique for PMMA and BK7 with single point diamond turning machining is reported in this paper. The main factors influencing on the machined surface quality are discovered and regularities of machining process are drawn. The purpose of our research is to find the optimum machining conditions fur cutting of PMMA and grinding of BK7. Also, apply the SPDTM technique to the manufacturing of ultra precision optical components of HMD system. Aspheric PMMA lens without a polishing process, the surface roughness of 5 nm Ra, and the form error of ${\lambda}/2\;({\lambda}=632.8nm)$ for reference curved surface 30 mm has been required.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2022년도 제66차 하계학술대회논문집 30권2호
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• pp.549-552
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• 2022

본 논문에서는 가상현실에서 헤드 마운티드 디스플레이(Head mounted display, HMD) 사용자와 Non-HMD 사용자에게 사용자의 걷기, 뛰기, 절름발이 움직임을 몰입감 있게 표현하기 위한 새로운 가상현실(VR, Virtual Reality) 인터페이스를 제안한다. 가상현실에서는 몰입감을 높이기 위해 시각적 감각을 활용한 HMD와 사용자의 자세나 움직임을 추적하는 장비를 활용하지만, 일반적인 사용자들에게 HMD 보급은 많이 이루어져 있지 않으며, 비용적인 측면과 멀미로 인해 가상현실 콘텐츠에 몰입하기 어렵다. 본 논문에서는 효율적으로 몰입도를 높이고 비용적인 부담을 줄여주기 위해 아두이노를 활용한 새로운 보행 인터페이스 장치를 제안한다. 보행 인터페이스 장치는 사용자의 다리 가속도 정보를 기반으로 사용자의 상태 변화에 맞게 패턴을 설정하여 사용자의 걷기, 뛰기, 절름발이 움직임을 통해 사용자 캐릭터의 움직임을 제어하고 표현할 수 있는 새로운 결과를 보여준다.