• 한국CDE학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.253-262
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• 2014

3D city model, which consisted of the 3D building models and their geospatial position and orientation, is becoming a valuable resource in virtual reality, navigation systems, civil engineering, etc. The purpose of this research is to propose the new framework to generate the 3D city model that satisfies visual and physical requirements in ground oriented simulation system. At the same time, the framework should meet the demand of the automatic creation and cost-effectiveness, which facilitates the usability of the proposed approach. To do that, I suggest the framework that leverages the mobile mapping system which automatically gathers high resolution images and supplement sensor information like position and direction of the image. And to resolve the problem from the sensor noise and a large number of the occlusions, the fusion of digital map data will be used. This paper describes the overall framework with major process and the recommended or demanded techniques for each processing step.

• Spatial Information Research
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• 제12권2호
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• pp.137-149
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• 2004

지금까지 3차원 지리 공간 구성을 위해서는 2D 지리 데이터로부터 수작업으로 건물의 프레임을 만들고 단면 영상을 붙여서 건물을 모델링하였다. 본 논문에서는 지도 데이터의 표준으로 사용되고 있는 수치지도와 임의의 위치에서 입력된 건물의 영상을 이용하여 3D 지리공간을 자동으로 구성하는 지리 모델링 시스템을 제안한다. 먼저 OpenGL을 이용하여 가상공간에 지형을 TIN과 DEM 방법으로 형상화한다. 건물을 모델링하기 위해 임의의 위치에서 카메라로 입력한 건물 영상으로부터 건물의 단면 영상을 추출하고, 검출된 수직선으로부터 카메라의 위치를 자동으로 추정하고, 건물의 높이를 계산하고, 얻어진 단면영상과 texture 맵핑을 하여 실제 공간에 가까운 3D 지리공간을 자동적으로 구성한다. 제안한 방법을 실제 지역에 적용하여 제안한 지리 모델링 시스템의 효율성을 보인다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제8권1호
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• pp.867-874
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• 2018

본 연구는 건축설계 안에서 사물인터넷서비스를 시뮬레이션 하는 일종의 전문가 시스템을 개발하는 연구로서 건물정보를 활용하여 보다 향상된 기능의 시뮬레이션을 구현하는 것을 목표로 한다. 본 연구에서 소개되는 프로토타입 시스템(iotBIM)은 사용자의 행위와 사물인터넷서비스를 디자인 대안으로부터 자동으로 생성된 가상공간상에서 시뮬레이션 한다. iotBIM의 개발을 위하여 본 연구에서는 상용 건축정보모델링(BIM) 저작도구를 이용하였다. iotBIM의 개발을 위하여 건축정보모델링 플랫폼을 활용한 것은 BIM 설계과정에 이미 세밀한 3차원 모델이 생성되기 때문이다. 따라서 iotBIM은 BIM기반 플랫폼에 장착되어 디자인 대안에 대한 시뮬레이션 모듈로 활용된다. 건축 디자인 과정 중에서 건축가는 iotBIM을 실행시킬 수 있으며 이를 통하여 가상공간에서 이루어지는 시뮬레이션을 통하여 사물인터넷 서비스 상황을 눈으로 확인하고 디자인 의사결정을 할 수 있다. 본 연구는 기초적 성격의 연구로서 본 연구의 궁극적인 목표 달성을 위한 이론적 기술적 기반을 마련하기 위한 것이다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.171-178
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• 2014

본 논문에서는 실시간으로 가상현실의 증강객체에 외부의 힘이 작용할 때 증강된 가상 객체의 동적 모델링 방법을 제시하였다. 가상객체의 자연스러운 움직임을 시뮬레이션 하기 위하여 AR 객체에 적용되는 외부의 힘의 변화에 대하여 Newton의 운동법칙을 적용하여 객체의 움직임을 설명하는 식을 생성하였다. 동적 모델링 과정에서 증강된 객체와 햅틱 장비간의 실질적 상호작용이 발생하며 이때 외부의 힘이 가상객체에 전달된다. 증강된 객체의 고유특성은 강체 혹은 탄성체의 성질을 갖는 모델이다. 강체의 동적 모델링에서는 선형 모멘텀과 각속도 모멘텀을 모두 고려하여 증강된 객체와 햅틱 스틱이 충돌할 때 수행하였다. 비강체의 동적 모델링에 있어서는 탄성체의 변형 모델은 내외의 힘과 제한요소에 자연적으로 반응하기 때문에 물리기반 시뮬레이션 방법을 적용하였다. 증강된 탄성체는 햅틱 인터페이스를 통해 사용자에 의하여 발생하는 힘의 특성과 모델의 고유 특성에 따라 자연스럽게 변형된다. 변형 물체의 모델링을 위하여 Newton의 제 2 운동법칙이라 불리는 질량-스프링 연결 시스템을 적용하였다. 실험을 통하여 증강된 강체와 비강체의 성질을 지닌 가상 객체에 햅틱 장비에 의한 햅틱 상호작용이 발생 할 때 객체의 변환을 자연스럽게 가시화 할 수 있었다.

• 지식경영연구
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• 제23권2호
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• pp.123-142
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• 2022

코로나19로 가속화된 비대면 환경은 디지털 가상 생태계와 메타버스의 보급을 가속화했다. 메타버스가 지속가능성을 갖기 위해서는 현실 세계와 호환될 수 있는 디지털 트윈이 핵심이며, 이를 위한 핵심 기술은 증강현실이다. 이에 본 연구에서는 증강현실에 대한 연구 동향을 살펴봄으로써, 향후 증강현실 연구가 나아갈 방향을 제시하고자 한다. 2009년부터 2022년 3월까지 출판된 국내외 증강현실 논문의 11,049편의 초록을 바탕으로 LDA 기반 토픽 모델링을 수행하여 증강현실의 종합적 연구 동향, 국내와 해외 연구 동향 비교, 메타버스 개념 등장 이전과 이후의 연구 동향을 살펴보았다. 그 결과 증강현실 관련 연구의 토픽은 디바이스, 네트워크 통신, 외과/수술, 디지털 트윈, 교육, 시리어스 게임, 카메라/비전, 색채 적용, 테라피, 위치 정확도, 인터페이스 디자인의 11개로 도출되었다. 메타버스가 화두가 된 이후의 연구에서는 카메라/비전, 교육, 디지털 트윈, 외과/수술, 상호작용 성능, 네트워크 통신의 6개 토픽으로 도출되었다. 본 연구를 통해 다양한 학문 분야의 융합적인 성격을 가진 메타버스 증강현실에 관한 활발한 연구를 독려하고, 실무자들에게 유용한 시사점을 줄 수 있기를 기대한다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.35-42
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• 2016

최근 제한적인 마커기반 증강현실의 여러 가지 단점들을 보완하기 위해 사용자의 얼굴, 발, 손 등을 활용한 비 마커기반 증강현실 시스템에 관한 연구들이 활발하게 진행되고 있는 추세이다. 또한 대부분의 기존 증강현실 시스템들은 사용자에게 보여주는 것과 기본적인 상호작용에 목표를 두고 강체를 증강하여 수행되는 경우가 많았다. 본 논문에서는 단지 보여주는 것에 국한되는 것이 아니라 여러 분야에서 활용이 가능한 변형물체를 사용자와의 상호작용을 바탕으로 시뮬레이션을 제공하는 비 마커기반의 증강현실 시스템을 설계 및 구현하였다. 변형물체는 질량-스프링 모델, 유한 요소 모델 두 가지 방법을 주로 사용하여 구현한다. 질량-스프링 모델은 실시간 시뮬레이션에 장점이 있으며 유한 요소 모델은 변형물체의 정밀함을 나타낼 때 장점을 가진다. 본 논문에서는 실시간으로 시뮬레이션을 목표로 하고 있기 때문에 질량-스프링 모델을 기반으로 하는 테트라헤드론 구조를 이용하여 변형물체를 구현하였다. 변형물체의 자연스러운 움직임을 실시간으로 시뮬레이션하기 위해 키넥트 SDK를 통해 사용자의 손의 위치를 추적 하고, 손의 위치 변화량을 바탕으로 힘을 계산한다. 이를 바탕으로 $4^{th}$ order Runge-Kutta Integration 수치적분법을 이용하여 물체의 다음 위치를 계산하여 시뮬레이션 하도록 하였다. 그리고 자연스러운 동작을 표현하기 위해서 사용자의 손을 통해 물체에 작용하는 힘이 너무 많이 작용하지 않기 위해 제스처에 임계값을 정하였으며 해당 임계값을 넘는 힘이 작용할 경우 임계값으로만 적용되도록 설정하였다. 각 실험을 5회씩 반복하였으며 실험에 따른 시뮬레이션 연산속도를 분석하였다. 본 논문을 통해 구현한 변형물체를 활용한 비 마커기반 증강현실 시스템을 바탕으로 기존의 강체 기반의 증강현실에서 활용하기 힘들었던 의료, 교육 및 다양한 방면으로 시뮬레이션이 가능할 것으로 기대한다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.80-88
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• 2006

일반적으로 건설 그래픽 시뮬레이션은 기하모델에 국한되어 건설장비 및 재료의 물리적인 특성을 반영하지 못하고 있어 건설과정을 현실과 유사하게 모사하는데 있어 그래픽 시뮬레이션에 한계를 보이고 있다 된 연구에서는 기하모델에 국한된 시뮬레이션 시스템의 기능개선을 도모하기 위하여 크레인 작업에 한정하여 크레인 케이블의 추진동과 같이 건설자재 및 장비의 물리적 특성을 고려한 물리적 모델과 기하모델과의 연계를 통하여 기존 현장에서 고려하지 못한 건설장비의 시뮬레이션의 한계를 극복하고자 하였다. 본 연구에서 적용된 타워크레인 활차의 이동과 붐의 회전에 따른 케이블의 흔들림에 관한 운동방정식을 세우고 수치해석 절차를 거쳐 이 결과를 그래픽 시뮬레이션을 통하여 시각적으로 묘사함으로써 물리적 모델링에 근거한 현실적 건설과정 묘사로 향후 복잡 다변화되고 있는 건설현장에서의 장비 운영에 따른 사전 안정성 확보와 시공성 향상에 이바지 할 수 있을 것이며, 여러 유사관련 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제50권5호
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• pp.3-15
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• 2008

This study aims to simulate the 3 dimensional (3D) model of Keum-man connection canal using geographic information system (GIS) as well as considering design in viewpoint of engineering. The canal connects from Keumkang to Mangyungkang in order to supply fresh water into Saemankeum lake. This study used 3 dimensional spatial planning model (3DSPLAM) process to generate the 3D model, which has not only several planning layers in actual process, but also their corresponding layers in modeling process to simulate 3D space of rural villages. The discharge of the canal is $20m^3/s$ on slope of 1/28,400 in the canal length of 14.2km, which consists of pipe line and open channel. This study surveyed the route of the canal and its surrounding environment for facilities to make images in the 3D graphic model. Besides, the present study developed data set in GIS for geogrphical surface modeling as well as parameters in hydraulic analysis for water surface profile on the canal using HEC-RAS model. From the data set constructed, this study performed analysis of water surface profile with HEC-RAS, generation of digital elevation model (DEM) and 3D objects, design of the canal section and route on DEM in AutoCAD, and 3D canal model and its surrounding 3D space in 3DMAX with virtual reality. The study result showed that the process making 3D canal model tried in this study is very useful to generate computer graphic model with the designed canal on the surface of DEM. The generated 3D canal can be used to assist decision support for the canal policy.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.372-377
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• 2007

For more than 2,500 years, surgical teaching has been based on the so called "see one, do one, teach one" paradigm, in which the surgical trainee learns by operating on patients under close supervision of peers and superiors. However, higher demands on the quality of patient care and rising malpractice costs have made it increasingly risky to train on patients. Minimally invasive surgery, in particular, has made it more difficult for an instructor to demonstrate the required manual skills. It has been recognized that, similar to flight simulators for pilots, virtual reality (VR) based surgical simulators promise a safer and more comprehensive way to train manual skills of medical personnel in general and surgeons in particular. One of the major challenges in the development of VR-based surgical trainers is the real-time and realistic simulation of interactions between surgical instruments and biological tissues. It involves multi-disciplinary research areas including soft tissue mechanical behavior, tool-tissue contact mechanics, computer haptics, computer graphics and robotics integrated into VR-based training systems. The research described in this paper addresses the problem of characterizing soft tissue properties for medical virtual environments. A system to measure in vivo mechanical properties of soft tissues was designed, and eleven sets of animal experiments were performed to measure in vivo and in vitro biomechanical properties of porcine intra-abdominal organs. Viscoelastic tissue parameters were then extracted by matching finite element model predictions with the empirical data. Finally, the tissue parameters were combined with geometric organ models segmented from the Visible Human Dataset and integrated into a minimally invasive surgical simulation system consisting of haptic interface devices and a graphic display.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권12호
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• pp.89-96
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• 2023

본 논문에서는 GPU기반으로 옷감을 찢는 데 필요한 동적 재메싱를 실시간으로 처리할 수 있는 방법을 제안한다. 얇은 쉘 재질은 물리 기반 시뮬레이션/애니메이션, 게임, 가상현실 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 옷감을 찢는 것은 기하학과 연결 구조를 동적으로 갱신해야 되기 때문에 그 처리 과정이 복잡하고 계산양이 크다. 특히 인터랙티브 콘텐츠를 다루는 분야에서는 이 과정이 빠르게 수행되어야 한다. 대부분의 방법에서는 실시간을 유지하기 위해 저해상도 시뮬레이션을 통해 재메싱을 수행하거나 이미 분할된 패턴을 그대로 이용하기 때문에 동적 재메싱이라고 보기 어려우며, 찢어진 패턴의 품질이 낮다. 본 논문에서는 GPU에 최적화된 동적 재메싱 알고리즘을 새롭게 제안함으로써 고해상도 옷감 찢어짐을 실시간으로 처리할 수 있게 한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 사전에 쪼개진 메쉬 형태가 아닌 동적 재메싱이 가능하기 때문에 가상 수술시뮬레이션이나, 실시간을 요구하는 게임 및 가상환경에서 물리 기반 모델링울 할 때 활용될 수 있다.