• 한국CDE학회논문집
• /
• 제15권2호
• /
• pp.136-143
• /
• 2010

Realistic Modeling is to maximize the reality of the environment in which perception is made by virtual environment or remote control using two or more senses of human. Especially, the field of haptic rendering, which provides reality through interaction of visual and tactual sense in realistic model, has brought attention. Haptic rendering calculates the force caused by model deformation during interaction with a virtual model and returns it to the user. Deformable model in the haptic rendering has more complexity than a rigid body because the deformation is calculated inside as well as the outside the model. For this model, Gibson suggested the 3D ChainMail algorithm using volumetric data. However, in case of the deformable model with non-homogeneous materials, there were some discordances between visual and tactual sense information when calculating the force-feedback in real time. Therefore, we propose an algorithm for the Volume Haptic Rendering of non-homogeneous deformable object that reflects the force-feedback consistently in real time, depending on visual information (the amount of deformation), without any post-processing.

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

• Journal of Information Processing Systems
• /
• 제8권1호
• /
• pp.55-66
• /
• 2012

This paper presents a dual modeling method that simulates the graphic and haptic behavior of a volumetric deformable object and conveys the behavior to a human operator. Although conventional modeling methods (a mass-spring model and a finite element method) are suitable for the real-time computation of an object's deformation, it is not easy to compute the haptic behavior of a volumetric deformable object with the conventional modeling method in real-time (within a 1kHz) due to a computational burden. Previously, we proposed a fast volume haptic rendering method based on the S-chain model that can compute the deformation of a volumetric non-rigid object and its haptic feedback in real-time. When the S-chain model represents the object, the haptic feeling is realistic, whereas the graphical results of the deformed shape look linear. In order to improve the graphic and haptic behavior at the same time, we propose a dual modeling framework in which a volumetric haptic model and a surface graphical model coexist. In order to inspect the graphic and haptic behavior of objects represented by the proposed dual model, experiments are conducted with volumetric objects consisting of about 20,000 nodes at a haptic update rate of 1000Hz and a graphic update rate of 30Hz. We also conduct human factor studies to show that the haptic and graphic behavior from our model is realistic. Our experiments verify that our model provides a realistic haptic and graphic feeling to users in real-time.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
• /
• 제31권12호
• /
• pp.682-691
• /
• 2004

본 논문에서는 햅틱 인터페이스를 통해 실제 찰흙을 만지는 것처럼 자연스럽게 가상 모델의 일부를 덧붙이거나 제거하여 원하는 모양을 만드는 햅틱 가상 조각 시스템을 소개하고자 한다. 햅틱 렌더링과 햅틱 툴에 의한 가상 모델의 변형은 볼륨 간접 표면 법을 기반으로 이루어진다. 본 시스템에서는 기존의 불륨 데이타 기반의 햅틱 조각 시스템이 갖는 문제점들을 개선하고 빠르고 안정된 알고리즘을 제안하였다. 먼저 가상의 물체를 조각하는 동안 빠른 햅틱 응답 속도(1 KHz)에 비해 훨씬 느린 비쥬얼 프로세싱(~30 Hz)의 속도 차이로 인해 발생되는 문제를 극복하기 위해 조각과정의 연속적인 두 모델의 중간 표면들을 생성하여 부드러운 햅틱 렌더링을 구현하였다. 조각 툴에 의해 변형되는 불륨 간접 표면은 비쥬얼 디스플레이를 위해 메쉬 모델로 컨버전 되는데 이때 메쉬 모델은 표면의 복잡도를 반영하여 적은 폴리곤으로 복잡한 모양을 보여줄 수 있는 비 군일 메쉬 생성 기법을 사용하였다. 실시간 조각과정에서 가상 물체의 다양한 비쥬얼 효과를 위해 메쉬 기반의 솔리드 덱스쳐링, 페인팅, 그리고 모델의 양각/음각기법도 구현하였다.

• 한국HCI학회논문지
• /
• 제1권2호
• /
• pp.1-8
• /
• 2006

본 논문은 새로운 햅틱 API인 "K-$Touch^{TM}$"의 개발에 관한 것으로 역/촉감 상호작용이 가능하도록 설계된 소프트웨어 아키텍처이다. K-$Touch^{TM}$는 햅틱 세부 기술을 잘 알지 못해도 응용분야를 쉽게 제작할 수 있도록 구성되어 있으며, 햅틱 기술을 개발하는 개발자가 쉽게 개발 내용을 추가할 수 있도록 구성되어 있다. 그래픽 하드웨어 기반의 핵심 역감 알고리즘을 기반으로 개발된 K-$Touch^{TM}$ API는 가상 환경을 구성하는 다양한 데이터 형식(2D, 2.5D depth(height field), 3D polygon 및 볼륨 데이터)에 대한 햅틱 상호작용을 가능하게 하고, 새로운 햅틱 알고리즘 및 장치 개발에 필요한 소프트웨어 확장성을 제공함과 동시에 사용자가 쉽고 빠르게 햅틱 응용분야를 개발할 수 있도록 설계되었다. 아울러 햅틱 감각의 중요 요소인 역감 및 촉감 상호작용을 위해 기존의 햅틱 SDK 및 API와 달리 역/촉감을 동시에 렌더링할 수 있는 알고리즘이 개발되었다. 본 논문에서 제안하는 새로운 햅틱 API의 효용성을 검증하기 위해 다양한 응용분야의 예를 구현하였다. 새로운 햅틱 API인 K-Touch는 사용자 및 연구자에게 보다 효율적으로 햅틱 연구를 진행 할 수 있도록 도움을 주는 툴킷(Toolkit)으로써 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2007년도 학술대회 논문집 전문대학교육위원
• /
• pp.183-186
• /
• 2007

Realistic deformation of computer simulated anatomical structures is computationally intensive. As a result, simple methodologies not based in continuum mechanics have been employed for achieving real time deformation of virtual reality. Since the graphical interpolations and simple spring models commonly used in these simulations are not based on the biomechanical properties of tissue structures, these "quick and dirty"methods typically do not accurately represent the complex deformations and force-feedback interactions that can take place during surgery. Finite Element(FE) analysis is widely regarded as the most appropriate alternative to these methods. However, because of the highly computational nature of the FE method, its direct application to real time force feedback and visualization of tissue deformation has not been practical for most simulations. If the mathematics are optimized through pre-processing to yield only the information essential to the simulation task run-time computation requirements can be drastically reduced. To apply the FEM, We examined a various in verse matrix method and a deformed material model is produced and then the graphic deformation with this model is able to force. As our simulation program is reduced by the real-time calculation and simplification because the purpose of this system is to transact in the real time.