선박운항자의 인적사고 방지 및 운항 훈련을 위한 방안으로 선박 운항 시뮬레이터가 사용된다. 선박운항 시뮬레이터에서 실시간 3D 가시화 기술은 현실감 있는 직관적인 영상을 제공하여 피교육자에 인지력을 향상시켜 시뮬레이터의 교육 효과를 높이는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 공개형 3D 그래픽 엔진을 기반으로 선박 운항 시뮬레이터용 실시간 3D 가시화 시스템을 설계하고 구현한 결과에 대해서 설명한다. 실시간 3D 가시화 시스템은 요소 기능, 기존 그래픽 데이터 활용, 타 시스템과의 연동 측면에서 도출된 운용 요구사항들을 만족하며 추가적인 기능의 확장이 용이한 구조로 설계되었다.

최근 국내에서는 산업의 발달에 따른 농경지의 도시화, 택지개발 및 농업용수 사용량 감소의 영향으로 매년 50∼150개 정도의 보가 폐기되고 있는 실정이며, 미국의 경우 기능을 상실한 보 또는 소규모 댐을 철거하여 어류의 생태 통로를 복원하고 수질을 개선하고 있는 추세이다(한국건설기술연구원, 2008). 또한, 보 하류부에 입경이 작은 토사가 퇴적되고, 굵은 입경은 보 상류에 퇴적되어 하천의 유사연속성이 유지되고 있지 못하고 있다. 이러한 보 하류부의 퇴적부는 점차로 그 용적이 증가하고, 육지화되는 특성을 나타낸다. 이러한 현상은 하도육역화 현상으로 정의하고 관련 관리 기술을 개발하고 있다(현대건설, 2011). 이와 관련하여 본 연구에서는 기능을 상실한 보를 개선하거나 대체하고 유사연속성을 유지하면서 생태적으로 하천의 종적연결이 가능하도록 퇴적방지용 하상구조(현대건설, 2011)를 제안하였다(그림 1). 본 연구에서는 퇴적방지하상구조의 홍수안정성과 유사연속성에 대한 효과를 분석하고 3차원 수치모형(FLOW-3D)을 이용하여 수리특성을 모의하였다. 수치모의에 사용된 수로 연장은 9.25 m이고 폭은 0.82 m이며 경계조건으로는 상류수심을 0.04, 0.08, 0.10, 0.15, 0.20 m로 적용하였으며, 하류경계조건은 Out flow로 설정하였다. 또한 상류수심이 0.15 m인 경우에 대해 퇴적방지용 하상구조의 폭을 0.74 m, 0.64 m, 0.54 m 로 수치모의를 수행하였다. 수치모의 결과 퇴적방지용 하상구조의 폭이 수로 폭과 같은 경우 상류 수심이 증가할수록 운동에너지 및 총 에너지가 감소하는 것으로 나타났다. 퇴적방지용 하상구조 수리특성은 속도수두의 감소율과 흐름방향 와(vorticity)를 주요인자로 채택하여 분석하였다. 속도수두 감소율의 수치모의를 비교분석한 결과, 속도수두의 감소율 범위는 그림 2에 나타난 바와 같이 38.9%에서 73.1%로 나타났으며 상류측 수위가 증가할수록 감소율은 작아지는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 퇴적방지 하상구조에 의해 속도수두가 저감되어 하천의 홍수 안전성에 유리할 것으로 판단되었다. 흐름방향 와(vorticity)의 수치모의를 비교분석한 결과, 그림 3에 나타난 바와 같이 (-)방향(반시계방향) 와(vorticity)는 도수 현상에 의해 증가하는 것으로 나타나 상류에서 유입되는 부유사가 퇴적방지용 하상구조 형상에 의해 발생하는 와(vorticity)에 의해 교란되어 부유하게 되어 유사배제의 가능성이 높을 것으로 분석되었다. 이러한 결과, 퇴적방지용 하상구조가 홍수 안전성 확보와 유사배제에 효과가 있는 기술로 적용되는데 가능성이 있는 것으로 판단되었다. 향후, 수리모형실험이나 실제적용에 의한 모니터링 연구가 수행된다면 수리특성에 관한 기초자료가 도출되어 퇴적방지용 하상구조의 상용화가 가능할 것이다.

현대 게임 개발에 있어서 영화에서 쓰이는 카메라 연출 기법을 이용하여 게임을 제작하는 사례가 많아지고 있다. 본 논문에서는 게임 제작시 3차원 공간상에 곡선을 이용하여 오브젝트의 이동 및 카메라 연출 기법에 대해 논의한다. Catmull-Rom 곡선은 다른 곡선들에 비하여 정확히 곡선 위를 따라가는 알고리즘이다. 본 연구에서는 3차원 공간상에서 Catmull-Rom 곡선을 이용하여 다 구간에 대해 사용자의 입력에 따라 동적으로 생성하여 오브젝트가 자연스럽게 경로 위를 지나갈 수 있는 알고리즘을 제시한다. 또한, Catmull-Rom 곡선을 이용하여 커씬 구간을 설정하여 오브젝트가 이동하는 것을 관찰 할 수 있는 기법에 대해 소개한다. 실험으로는 곡선의 정확성 및 효율성에 대해 실험하였고 Catmull-Rom 곡선이 오브젝트의 이동 뿐만 아니라 카메라 연출 기법에서도 매우 효율적이라는 것을 알 수 있었다.

게임 캐릭터와 객체들이 상호작용하는 지형은 가상세계를 구성하기 위한 필수 요소이다. 지형을 제작할 때 많은 갱신 작업과 시간이 들어가는 문제점이 발생한다. 본 논문에서는 실제 지형을 촬영한 데이터로부터 가상 공간의 3D 지형을 생성하기 위한 3D 지형 재구축 시스템을 제안한다. 제안시스템에서는 스테레오 카메라로 촬영하고, 레이져 스캐너로 실측한 3차원 지형 데이터를 기반으로 생성된 그리드 기반의 높이 맵(Height Map)과 로봇의 항법정보 중 z축과 x축 방향 벡터를 이용해 가상공간의 중심인 월드좌표계에 맞게 로테이션을 수행하여 축의 방향을 일치시키고, 로봇 중심의 좌표계에서 월드 좌표계로의 이동 벡터를 각 포인트에 더하여 최종적으로 월드좌표계에 맞게 변환한다. 이후 무방향성 그래프를 사용하여 지형 데이터를 관리하면서 가상공간에서 필요한 부분에만 동적으로 지형 메쉬를 생성한다. 이때 지형 데이터의 오류를 보정하여 메쉬를 올바르게 갱신한다. 실험에서는 제안 시스템이 지형 재구축을 완료할 때까지 일정한 주기로 FPS를 확인하고, 완성된 지형을 가시화하여 품질을 검토하였다. 지형의 전체 크기를 알 수 없거나, 실시간으로 지형의 크기가 변화하는 환경에서는, 제안된 시스템이 쿼드트리를 사용한 지형 관리보다 지형 크기가 작을 때 3배정도의 높은 FPS를 보이나, 지형이 아주 클 때는 평균 40% 정도 나은 실행 성능을 가진다. 최종적으로는, 실측한 지형의 모양을 그대로 유지하면서 가시화하고 있다. 본 연구에서 제안한 시스템을 이용하여 게임에 이용할 지형 데이터를 실시간으로 자동 생성하여 게임에 이용하거나, 실제 지형을 배경으로 필요한 영화의 CG 작업에 활용하는 등의 응용 방안을 고려해 볼 수 있다.

스카른 Zn-Pb-Cu 복합광석을 구성하는 주요 구성 광물의 정량분석을 목적으로, 마이크로 포커스 X-ray 단층촬영 장비를 이용한 스카른 복합광석의 3차원 비파괴검사를 수행하였다. X-ray 단층화상의 화상결함을 감소시키고자 제안된 화상보정법을 이용하여 화상들을 보정한 후에 3차원으로 재구성하였다. 주사전자현미경(SEM)에 의한 표면분석과 보정된 X-ray 단층화상을 비교하여 주요광물에 대한 CT 값의 범위를 결정하였다. 재구성화상 내 전체 광물의 체적비율을 분석한 결과, 황화광물 20.5%, 맥석광물 79.5%로 평가되었다. X-ray 3차원 단층화상 정량분석법은 광석 내 유용광물의 부존형상과 회수율 분석에 유용하게 적용될 것으로 기대된다.

이 연구에서는 3D 1인칭 슈팅게임의 시각적 요소를 살펴보고, 그 고유한 특징으로 인해 새롭게 구성되는 주체의 문제를 검토하였다. 3D 1인칭 슈팅게임은 현실 세계에서 인간이 갖는 시각 경험을 재매개함으로써 게이머로 하여금 몰입감을 창조한다. 주관적 시점의 구성, 상대적으로 투명한 인터페이스의 설정 등은 3D 1인칭 슈팅게임의 영상이 지니고 있는 특징이라 할 수 있다. 이러한 게임의 시각적 요소를 통해 구성되는 주체는 영화에서 봉합과 같은 장치를 통해 형성되는 주체와 다른 것이며, 게이머는 주관적 시점과 자율적인 영상 구성을 통해 시선의 주체, 행위의 주체이자 서술의 주체가 된다. 그러나 3D 1인칭 슈팅게임에서 게이머는 완전한 의미의 말하는 주체가 아니라 시야의 제한으로 인해 불완전한 수준의 주체에 머무르게 된다.

In this paper, a hybrid semi-3D path planning algorithm combining Virtual Tangential Vector(VTV) and fuzzy control is proposed. 3D dynamic environmental factors are reflected to the 2D path planning model, VTV. As a result, the robot can control direction from 2D path planning algorithm VTV and speed as well depending on the fuzzy inputs such as the distance between the robot and obstacle, roughness and slope. Performances and feasibilities of the suggested method are demonstrated by using Matlab simulations. Simulation results show that fuzzy rules and obstacle avoidance methods are working properly toward virtual 3D environments. The proposed hybrid semi-3D path planning is expected to be well applicable to a real life environment, considering its simplicity and realistic nature of the dynamic factors included.

본 논문에서는 기상 위성으로부터 수신된 2차원 영상들을 구름 모델링 기법을 이용하여 3차원 입체 영상으로 재구성하는 구름 애니메이션 방법을 제안한다. 먼저 위성 영상들에 다수의 제어점을 분포시킨 후, 박판 스플라인 워핑 해석을 통하여 구름의 움직임을 모델링한다. 이에 더하여 가시채널과 적외채널 영상으로부터 구름의 양과 높낮이 정보를 추출하여 입체감을 가진 3차원 구름을 모델링한다. 구름 가시화를 위하여 적은 수의 볼륨데이터 슬라이스로도 우수한 품질의 영상을 빠르게 얻을 수 있는 선적분 볼륨 렌더링 방식을 사용한다. 제안 기법으로 2차원 위성 영상으로부터 적절한 속도와 화질을 갖는 3차원 구름 애니메이션이 가능하다.

기질 화합물로써 일련의 4-(R1)-benzyl alcohol 및 4-(R2)-phenol 유도체들의 치환기(R1 및 R2)가 변화함에 따른 tyrosinase 활성저해에 관한 3차원적인 구조-활성 상관 (3D-QSARs) 모델을 유도하고 정량적으로 검토하였다. 그 결과, 입체장, 정전기장, 소수성장 및 수소결합 주게장의 조합조건에서 통계적으로 양호한 CoMSIA 2 모델(상관성; r2 = 0.858 및 예측성; q2 = 0.951)을 유도하였다. 등고도 분석결과, 기질분자의 R2-치환기는 입체적으로 작고 음전하를 띄며, 소수성이면서 수소결합 주게장을 선호하지 않는 치환기가, 그리고 R1-치환기는 양전하를 띄며 수소결합 주게장을 선호하는 치환기가 tyrosinase의 저해활성이 증가 될 것으로 예상되었으며, 수소결합 받게장은 전혀 영향을 미치지 않았다.

This paper describes an algorithm that improves 3D reconstruction result using a multi-sensor fusion disparity map. We can project LRF (Laser Range Finder) 3D points onto image pixel coordinates using extrinsic calibration matrixes of a camera-LRF ( ) and a camera calibration matrix ( ). The LRF disparity map can be generated by interpolating projected LRF points. In the stereo reconstruction, we can compensate invalid points caused by repeated pattern and textureless region using the LRF disparity map. The result disparity map of compensation process is the multi-sensor fusion disparity map. We can refine the multi-sensor 3D reconstruction based on stereo vision and LRF using the multi-sensor fusion disparity map. The refinement algorithm of multi-sensor based 3D reconstruction is specified in four subsections dealing with virtual LRF stereo image generation, LRF disparity map generation, multi-sensor fusion disparity map generation, and 3D reconstruction process. It has been tested by synchronized stereo image pair and LRF 3D scan data.

본 연구는 경부고속철도(대구~부산) 도심통과 노반신설 공사중 기존 부산지하철 1호선 및 부산지하철 2호선 구간에 대한 안정성에 관한 연구로서 현장조사를 실시하여 대상시설물의 외관상태, 품질상태 및 내구성능 등을 평가하고 MIDAS/GTS를 이용한 수치해석을 통해 대상시설물 및 본선터널의 안정성을 검토하는데 그 목적이 있다. 지하수위 하에서 터널이 시공되는 기본 메카니즘과 3차원 유한요소해석 응력-간극수압 연계해석을 수행한 후 라이닝 작용하중, 막장안정성, 지표침하 등 지하수와 터널굴착의 상호관계를 고찰하였다. 수치해석의 결과 1, 2호선의 최대침하, 부등침하, 라이닝응력 등은 허용치 이내이며 손상정도는 무시할 수 있는 정도의 경미한 것으로 나타나고 있다. 그러나 실제 터널 시공시 막장거동을 최소화하기 위하여 필요시 Pre-Grouting을 시행하여 터널 굴착시 터널내 유출수를 최소화하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

본 논문에서 3DARModeler 라는 증강현실 환경에서의 3D 모델링 시스템에 대해서 제시 한다. 이 시스템은 3D 객체(모델)를 만들기 위해 객체 호출, 텍스쳐 적용, 애니메이션, 광원추정, 그림자 등의 기능들이 포함된 간단한 3D Studio Max라고 볼 수 있다. 3DARModeler는 3D 모델을 만들기 위한 효과적이고 편리한 상호작용 방법들을 제시한다. 3DARModeler 시스템의 주사용자는 컴퓨터 그래픽, 모델링 기술에 관한 많은 지식을 갖추지 않은 비전문가들을 대상으로 한다. 사용자들은 기본 객체를 선택, 객체들의 속성 부여, 여러 객체들의 결합을 통하는 방법으로 사용자가 실세계에서 직접 모델링을 하는 것과 같이 간단하고 직관적인 방법의 모델링을 가능하도록 한다.

심근영상의 SPECT(Single Photon Emission Computed tomography)검사는 감마선을 방출하는 방사성의약품을 환 자에게 정맥주사한 후 이 의약품이 심장에 고루 퍼지면 관심부위를 촬영하여 질병으로 인한 변화를 컴퓨터를 이용하여 진단하는 검사법이다. 기능적인 정보를 담고 있는 심근관류 영상은 비침습적인 심근질환 검사에 유용한 방법이지만, 물리적 인자들에 의해 잡음과 낮은 해상도는 판도하는데 어려움을 주게 된다. 본 논문은 심근영상을 레벨 셋 알고리즘 을 이용하여 영상을 분할하고 분할된 영역을 3차원으로 구현하여 판독에 도움을 주는 방안을 제안하였다. 판독의 어려 움을 해결하기 위하여 레벨 셋을 이용하여 관심부위인 좌심실 영역을 분할하였고 분할된 영역을 3차원영상으로 모델 링하였다.

PRIMOS bodyⓇ 기기를 이용한 얼굴부피 평가법 개발에 관한 연구를 진행하였다. 평가법의 신뢰성을 확인하고자 세 명의 시험자가 마네킹과 사람을 대상으로 얼굴 부피를 측정하였다. 마네킹의 얼굴에 여러 가지 부피의 찰흙을 붙이고, 기기로 얼굴을 측정하였는데, 실제 찰흙의 부피와 측정값 사이에 높은 상관성(R2 = 0.99)이 있는 것으로 나타났다. % RSD와 Gage R&R 분석으로 기기의 정확성, 반복성, 재현성을 확인한 결과 신뢰성이 있는 결과를 얻었다. 이와 같은 평가법을 얼굴 붓기 감소에 영향을 주는 화장품의 효능을 평가하는데 적용하였다. 10명의 건강한 여성을 대상으로 화장품 사용 전후 얼굴의 부피를 측정한 결과, 얼굴의 부피가 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과를 통해 PRIMOS bodyⓇ를 이용한 얼굴 부피 평가법은 인체평가에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 보인다.

국내 많은 저수지들과 그 하류하천은 높은 탁도를 가진 물의 장기적인 방류로 인해 수자원 이용과 수생태계 관리에 많은 어려움을 겪고 있다. 탁도()는 물의 탁한 정도를 나타내는 척도로써, 수질과 수환경의 건강을 평가하는 매우 중요한 지표로써 광범위하게 사용되어 왔지만, 모형의 검증에 필요한 실험 자료의 부족으로 인해 탁도 모델링에 대한 연구는 지금까지 매우 부족하였다. 본 연구의 목적은 광범위한 현장 실측자료를 이용하여 성층화된 대청호로 유입한 탁수의 밀

기존에는 모바일 표준 3D 그래픽 API(C언어 기반)인 OpenGL-ES를 사용하여 모바일 3D 게임 엔진을 제작해, 핸드폰에 애플리케이션을 작동시켰으나, 저수준(Low-Level)의 다양한 기능만 제공함으로써, 다양한 콘텐츠 제작 및 콘텐츠 호환성에 제약이 많았다. 이에 본 논문에서는 OpenGL-ES보다 더욱더 다양한 고수준(High-Level)의 API를 제공하면서도 GSM 폰을 중심으로 J2ME상에서 자바환경에 최적화된 모바일 표준 3D API(Java언어 기반)인 JSR-184로 모바일 3D 게임 엔진을 제작한다. 또한, 스킨드 메시(Skinned-Mesh) 형태를 가지는 3D 모델의 처리속도를 향상시키는 방법을 제시하고, 실험 결과로 엔진의 성능을 증명해 보인다.

게임에서 '점프' 조작은 2D 게임에서 많이 볼 수 있는 조작방법 중 하나이며, 또한 3D 게임 에서도 '점프' 조작은 프로그래밍 기술의 발전에 따라 꾸준히 개발되고 있는 중요한 기술이다. 본 연구는 국내 게임시장에서 높은 점유율을 가진 온라인게임에서, 3D MMORPG 게임에서의 조작 인터페이스 중 '점프'를 주제 삼아 점프가 존재하는 게임을 선별하여, 분석과 함께 문제점을 살펴보고 실험과 분석에서 나온 결과를 토대로, 현 국내 게임개발자들에게 게임개발 중 중요하게 생각될 수 있는 기획요소들을 제안하는 바이다.

본 논문에서는 실사 영상을 사용하여 3차원 아바타의 얼굴 텍스쳐를 생성하는 기법을 제시한다. 먼저 UVW 맵을 기준으로 실사영상에서의 해당 영역을 수동으로 지정한다. 그 다음 지정된 영상 영역들을 사용하여 UVW 맵에 해당하는 텍스쳐 영상을 생성한다. 제안된 텍스쳐 생성 기법은 포토샵 등을 사용한 기존의 방법에 비해서 수작업 시간을 단축할 수 있으며 실사 영상의 사실감을 높여준다. 기존의 텍스쳐 생성 절차들은 3차원 모델의 메쉬 구조에 영향을 주었으나, 제안된 방법은 3차원 모델의 메쉬 구조를 수정하지 않고도 원하는 형태의 텍스쳐를 생성할 수 있는 장점이 있다. 실제 사람의 모습을 여러 각도에서 촬영하여 얻은 영상을 사용하여 주어진 UVW 맵에 적합한 얼굴 텍스쳐를 생성하였다. 생성된 텍스쳐를 사용하여 3차원 아바타를 렌더링한 결과 아바타 얼굴의 사실감이 증가되었음을 알 수 있었다.

본 논문에서는 향상된 가시성 검사를 수행하여 기존의 중-텍스처링 구조에 비하여 데이터 전송량 및 깊이 캐쉬의 셀 면적을 감소시킨 픽셀 파이프라인 구조를 제시하였다. 제안하는 구조는 인접한 픽셀들 간의 가시성이 동일할 확률이 높다는 점을 이용하여 한 번의 가시성 검사만 수행하면서도 중-텍스처링 구조와 대등한 성능을 보이는 픽셀 파이프라인 구조이다. 실험결과, 제안하는 구조는 중-텍스처링 구조에 근접하는 성능을 보이면서도 깊이 캐쉬의 전송량은 평균 25%, 깊이 캐쉬의 면적은 약 40%가 감소하였다.