• 한국CDE학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.187-199
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• 2008

This paper describes a C++ class hierarchy of implicit objects for geometry modeling and processing. This class structure provides a software kernel for integrating many various models and methods found in current implicit modeling areas. The software kernel includes primitive objects playing a role of unit element in creating a complex shape, and operator objects used to construct more complex shape of implicit object formed with the primitive objects and other operators. In this paper, class descriptions of these objects are provided to better understand the details of the algorithm or implementation, and its instance examples to show the capabilities of the object classes for constructive shape geometry. In addition, solid modeling system shown as an application example demonstrates that the proposed implicit object classes allow us to carry out modern solid modeling techniques, which means they have the capabilities to extend to various applications.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.1900-1908
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• 2016

Recent times have seen the introduction of modeling technologies using implicit surface and marching cubes algorithm in the field of computer graphics. Implicit surface modeling is used to express characters or fluid. This study presents a calculation method for the density of curve skeletal primitives using parametric curve and implements an implicit surface modeling tool by utilizing Maya API. Skeletal primitives can be assembled and utilized in character modeling using the implemented modeling tool. Results could be obtained more effectively compared to existing particle-based methods.

• 한국CDE학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.220-232
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• 2007

Current geometric modeling and analysis are commonly based on B-Rep modeling and a finite elements method respectively. Furthermore, it is difficult to represent an object whose material property is heterogeneous using the B-Rep method because the B-Rep is basically used for homogeneous models. In addition, meshes are required to analyze a property of a model when the finite elements method is applied. However, the process of generating meshes from B-Rep is cumbersome and sometimes difficult especially when the model is deformed as time goes by because the topology of deforming meshes are changed. To overcome those problems in modeling and analysis including homogeneous and heterogeneous materials, we suggest a unified modeling and analysis method based on implicit representation of the model using R-function which is suggested by Rvachev. For implicit modeling of an object a distance field is approximated and blended for a complex object. Using the implicit function mesh-free analysis is possible where meshes are not necessary. Generally mesh-free analysis requires heavy computational cost compared to a finite elements method. To improve the computing time of function evaluation, we utilize GPU programming. Finally, we give an example of a simple pipe design problem and show modeling and analysis process using our unified modeling and analysis method.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.842-855
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• 2009

We present a physics-based blending method for the second order algebraic implicit surface. Unlike other traditional blending techniques, the proposed method avoids complex mathematical operations and unwanted artifacts like bulge, which have highly limited the application of the second order algebraic implicit surface as a modeling primitive in spite of lots of its excellent properties. Instead, the proposed method provides the designer with flexibility to control the shapes of the blending surface on interactive basis; the designer can check and design the shape of blending surfaces accurately by simply adjusting several physics parameter in real time, which was impossible in the traditional blending methods. In the later parts of this paper, several results are also presented.

• 한국CDE학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.27-39
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• 2005

Implicit surfaces are geometric shapes which are defined by implicit functions and exist in three-dimensional space. Recently, implicit surfaces have received much attention in solid modeling applications because they are easy to represent the location of points and to use boolean operations. However, it is difficult to chart points on implicit surfaces for rendering. As efficient rendering method of implicit surfaces, the original Adaptively Sampled Distance Fields (ADFs) $method^{[1]}$ is to use sampled distance fields which subdivide the three dimensional space of implicit surfaces into many cells with high sampling rates in regions where the distance field contains fine detail and low sampling rates where the field varies smoothly. In this paper, in order to maintain the sharp features efficiently with small number of cells, an extended ADFs method is proposed, applying the Dual/Primal mesh optimization $method^{[2]}$ to the original ADFs method. The Dual/Primal mesh optimization method maintains sharp features, moving the vertices to tangent plane of implicit surfaces and reconstructing the vertices by applying a curvature-weighted factor. The proposed extended ADFs method is applied to several examples of implicit surfaces to evaluate the efficiency of the rendering performance.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제6권11호
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• pp.135-144
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• 2006

음함수 곡면 모델은 캐릭터나 유체 등과 같은 복잡한 곡면으로 이루어진 객체들에 대한 모델링이 용이할 뿐만 아니라 적은 양의 데이터로 다양한 형태의 곡면을 표현할 수 있다. 또한 표면을 나타내는 특성과 볼륨을 나타내는 특성을 동시에 가지고 있어 물체의 변형 또한 용이하여 3D 애니메이션에 효과적으로 사용될 수 있다. 그러나 기존 음함수 프리미티브들은 축에 대해 평행하거나 모든 축 방향으로 대칭적인 특성을 가짐으로써 여러 가지 형태의 모션을 갖는 물체의 모델링에 사용이 용이하지 않았다. 본 논문은 기존의 음함수 프리미티브 중 하나인 메타큐브에 회전 요소를 추가함으로써 모션캡쳐 데이터와의 매칭에 따라 다양한 캐럭터의 포즈를 모델링할 수 있는 효과적인 애니메이션 제작 방법을 제안하고자 한다.

• International Journal of CAD/CAM
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• 제8권1호
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• pp.41-44
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• 2009

This paper describes an implementation of virtual teeth modeling for a haptic dental simulation. The system allows dental students to practice dental procedures with realistic tactual feelings. The system requires fast and stable haptic rendering and volume modeling techniques working on the virtual tooth. In our implementation, a volumetric implicit surface is used for intuitive shape modification without topological constraints and haptic rendering. The volumetric implicit surface is generated from input geometric model by using a closest point transformation algorithm. And for visual rendering, we apply an adaptive polygonization method to convert volumetric teeth model to geometric model. We improve our previous system using new octree design to save memory requirement while increase the performance and visual quality.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제7권1호
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• pp.44-53
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• 2004

본 논문은 복셀(voxel)로 표현된 임플리시트(implicit) 곡면에 새로운 앤티 앨리어싱 방법을 적용하여 저해상도에서도 양질의 이미지를 구현하는 것을 목적으로 한다. 임플리시트 곡면은 독창적인 3-D 모델링과 제어 방법을 만들며 과학 유사 분야와 의료영상 가시화 부분, 애니메이션 원형과 의료용 시뮬레이션, 대화식 모델링 같은 분야에 많이 이용되고 있다. 레이 트레이싱이나 텍스쳐 맵핑으로 표현된 임플리시트 곡면에서의 앤티 앨리어싱 방법은 일반적으로 stochastic 샘플링 방법이 많이 사용되고 있지만 이 방법은 복잡한 함수로 표현된 임플리시트 곡면에 더 많은 어렵고 복잡한 계산을 요구하며 이에 따라 처리시간과 비용이 많이 든다. 반면에 복셀로 표현되는 임플리시트 곡면은 고해상도를 사용하여 부드러운 이미지를 나타내고 있지만 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 시프트(shifted) 더블 Z-버퍼 앤티 앨리어싱 방법를 제안하였다. 시프트(shifted) 더블 Z-버퍼를 이용한 앤티 앨리어싱 방법 외에 box 필터와 tent필터를 적용하여 앤티 앨리어싱 효과를 증가시킨 곡면 이미지를 구현하였다. 결론적으로, 시프트(shifted) 더블 Z-버퍼 앤티 앨리어싱 방법은 간단하고 효율적인 방법이며 여러 형태의 필터링 적용이 가능하고 멀티 Z-버퍼로의 확장성이 좋다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.516-524
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• 2008

본 논문은 기존에 연구되지 않았던 옷의 독특한 특징들을 묵시적 제한방법을 사용하여 강력한 제한력으로 구현하는 새로운 모델링 방법을 제안한다. 기존의 명시적 제한방법인 Baumgarte 안정화 방법은 해에 빠르게 수렴하도록 하기 위해 사용자가 시뮬레이션에 따라서 값이 달라지는 안정화 변수 값을 선택해야 하고, 시뮬레이션의 시간 간격 사용에 있어서 안정화에 한계가 있는 단점들이 있다. 본 논문은 큰 시간 간격에도 안정적이고, 안정화 변수 값을 요구하지 않고, 물리적으로도 적합한 물체의 움직임을 보장하는 묵시적 제한방법을 사용한다. 또한 묵시적 제한 방법의 계산 복잡도는 Baumgarte 안정화 방법과 같다. 본 논문은 묵시적 제한방법의 수식과 제한의 오차 분석을 설명하였고 옷의 솔기, 단추, 옷 주름, 옷의 구김, 과잉 늘어짐 방지 등의 복잡한 옷의 요소들에 대한 모델링 방법을 제시하였다. 본 논문에서 제안된 방법은 외부 상황에 의해 각종 제한들이 자동적으로 설정되고 제거되어 계산 비용을 절약함과 동시에 옷의 독특한 특징들의 구현을 통해 현실감 있는 옷 시뮬레이션의 결과들을 얻었다.

• ETRI Journal
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• 제25권6호
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• pp.527-530
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• 2003

In this study, we consider distance-based registration (DBR) and propose a DBR with implicit registration (DBIR) in order to improve the performance of the DBR. With analytical models based on a 2-dimensional random walk in a hexagonal cell configuration, we analyzed the performance of the DBR and DBIR. Our results showed that the DBIR always outperforms the DBR.