Degenerative arthritis is a common joint disease that affects many elderly people and is typically diagnosed through radiography. However, the need for remote diagnosis is increasing because knee pain and walking disorders caused by degenerative arthritis make face-to-face treatment difficult. This study collects three-dimensional joint coordinates in real time using Azure Kinect DK and calculates 6 gait features through visualization and one-way ANOVA verification. The random forest classifier, trained with these characteristics, classified degenerative arthritis with an accuracy of 97.52%, and the model's basis for classification was identified through classification algorithm by features. Overall, this study not only compensated for the shortcomings of existing diagnostic methods, but also constructed a high-accuracy prediction model using statistically verified gait features and provided detailed prediction results.

최근 3차원 영상 데이터 활용 기술이 주목받으며 레이저 스캐너, 깊이 카메라와 같은 장비를 활용하여 작물의 생육을 측정하려는 연구가 시도되고 있다. 작물의 생육 특성을 측정할 때 3차원 영상 데이터를 활용한다면 평면 데이터에서 측정하지 못한 구조와 형태 정보를 이용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 콩의 생육 특성을 3차원 영상 데이터를 활용하여 추정하였다. 깊이 카메라를 이용하여 콩의 개화시(R1), 착협기(R3), 종실비대기(R5) 에 촬영하고 3차원 데이터로 개체의 초장과 엽면적을 추정하고 실측 값과 비교하였다. 초장 추정을 위해 평면에 투영된 개체의 무게 중심을 이용하여 원줄기의 x, y 좌표 위치를 지정하였는데 눈으로 보고 지정한 원줄기의 위치와 무게 중심 점의 x, y 좌표 위치는 높은 결정 계수를 보였다. 초장 추정의 경우 콩의 구조와 형태가 발달함에 따라 3차원 영상에서 지면으로부터 개체 상단 지점 간 거리를 이용하는 방법은 실측과 추정 값간 오차가 컸다. 엽면적 추정을 위해서 3차원 위치 값을 갖는 개체 표면 점들을 높이에 따라 분할하고 각 높이 구간의 면적을 계산하였다. 3차원 데이터 병합 과정에서 늘어난 점 개수로 인해 각 높이 구간에서 계산된 면적이 증가하였기 때문에 추정 값은 과대평가되었다. 향후 3차원 영상을 이용한 보다 정밀한 생육 조사를 위해서는 작물 고유의 생육변수 특성을 고려한 데이터 전처리 과정과 분석 방법 개발이 필요할 것으로 사료된다.

실제 환경과 유사한 게임 환경은 사용자의 현실감과 몰입도를 높인다. 특히 현실 세계에서 건물은 사용자에 게 현실감을 부여하는 중요한 요소이다. 위성영상, 항공영상, 360°영상 등 실제 환경 데이터는 이미 디지털화 되어 구글 스트리트뷰나 카카오 로드뷰처럼 서비스되고 있다. 또한 이미지가 아닌 3D 모델로 세상을 구성하 는 것은 이미 진행 중인 작업이다. 그러나 Google 및 기타 업체에서 수행한 작업은 주로 항공 이미지를 모 델의 텍스처로 사용된다. 항공 영상의 특성상 카메라 시점이 낮을 때 왜곡이 심하고 해상도가 높지 않다. 본 연구에서는 기존의 360° 거리 이미지 서비스에서 거리 이미지와 메타데이터를 추출하여 사용자가 이동하 고 상호작용하는 지도를 구성하여 3차원 공간에서 독립된 건물 메쉬를 생성하였다. 스트리트 뷰는 TM 좌표 를 이용하여 3차원 공간에 배치되어 사용자의 움직임에 따라 적절한 스트리트 뷰가 적용된다. 우리는 깊이 데이터를 분석하여 스트리트 뷰에 투영된 구형 화면에 깊이를 적용하고 스트리트 뷰에서 건물을 배경과 분 리하고 각 건물을 별도의 수직 평면에 투영하였다. 또한 각 건물은 사용자를 따라 초기 방향을 유지하도록 회전되어 스트리트 뷰 사이의 전환에서 건물 평면의 연속성이라는 인상을 준다. 본 연구는 기존 디지털 데이 터를 다양한 분야에서 활용할 수 있도록 재가공하여 가치를 높이는 것을 목적으로 한다.

가축의 체중은 사료 요구량과 영양 상태를 평가하는 데 필요한 주요 지표에 해당한다. 본 연구는 한우의 3-D 영상으로부터 몸통 체적을 산출한 후 체중을 추정하고자 시도되었다. 한우의 3-D 영상 획득에 640×480 픽셀의 해상도, 44fps의 프레임속도 및 47°(H)×37°(V)의 화각을 갖는 TOF 카메라가 사용되었다. 획득된 3-D 영상에서 배경과 몸통 분리, 이상치 제거 등의 전처리 과정을 거쳐서 몸통에 대한 격자 영상을 얻었다. 또한 각각의 격자에 깊이 정보를 적용한 수치적분으로 몸통 체적을 결정하였다. Calibration dataset에서 체중과 몸통체적의 선형회귀에 대한 결정계수는 0.8725로 나타났다. 한편 몸통 체적에 월령을 설명 변수로 추가한 체중 추정의 중회귀 모형에서 결정계수는 0.9083으로 나타났다. Validation dataset에서 중회귀 모형을 이용한 체중 추정의 MAPE와 RMSE는 각각 8.2%, 24.5kg으로 나타났다. 결과적으로 체중 추정을 위한 회귀 모형의 성능이 개선되고, 체중 추정에 소요되는 노력이 절감됨을 고려한다면 3-D 영상에서 결정된 몸통 체적이 한우의 체중 추정에 유효한 변수로 사용될 것이다.

본 연구에서는 재구성한 2차원 T2 Turbo Spin Echo(TSE) 영상과 3차원 T2 Volume Isotropic Turbo Spin-Echo Acquisition(VISTA) 축상면 영상을 다양한 영상평가항목을 이용하여 비교하고, 재구성한 2차원 T2 TSE 영상의 유용성에 대해 알아보고자 하였다. 3T 자기 공명 영상장비와 미국 방사선 의학회의 두부 전용 팬텀을 이용하여 2차원 T2 TSE 영상과 3차원 T2 VISTA 영상을 획득한 후, 각각 축상면 영상으로 재구성하여 신호강도 균일성, 고 대조도 분해능, 저 대도조 검출률 및 기하학적 정확성을 비교, 분석하였다. 재구성한 2D T2 TSE 축상면 영상은 재구성한 3D T2 VISTA 축상면 검사와 비교하였을 때, 기하학적 정확성과 신호 강도 균일성에서 통계적으로 유의한 차이가 없었다 (p＞0.05). 게다가, 저 대조도 검출률에서도 양쪽 모두에서 가장 작은 부챗살 모양까지 관찰되어 대조도의 차이도 없었다. 그러나, 고 대조도 분해능 비교에서 재구성한 3차원 T2 VISTA 영상의 blurring으로 인하여 점들과 점들 사이의 1.1 mm 이하의 간격들을 육안으로 구분 할 수 없었다. 재구성한 2D T2 TSE 축상면 영상은 재구성한 3D T2 VISTA 축상면 검사와 비교하였을 때, 영상 강도의 균일성과 대조도도 유지하면서, 영상의 blurring도 개선할 수 있었다. 따라서 2D T2 TSE 시퀀스의 사용으로도 충분히 3D T2 VISTA에 문제점을 보완할 수 있으며, 재구성한 영상으로도 충분히 우수한 영상을 제공할 수 있을 것이다.

본 연구는 3차원 영상을 이용하여 원예산물의 크기와 플러그묘의 평균초장을 결정하고자 수행되었다. 3차원 영 상을 획득하고자 ToF 카메라와 스테레오비전 카메라를 사용하였다. 본 연구의 3차원 영상 획득용 실험 재료로서 수박, 사과, 배, 단호박, 오렌지의 원예산물과 수박, 토마토 및 고추 플러그묘를 사용하였다. 플러그묘의 평균 초장을 결정하는 지표로서 기존의 측정 기준 대신에 수정초장이 제시되었다. 스테레오비전 영상에 비해서 ToF 영상을 이용한 경우에 원예산물의 크기와 플러그묘의 평균초장 오차가 작게 나타났다. 꼭지가 있는 원예산물을 제외할 경우 ToF 영상을 이용한 원예산물의 둘레와 높이의 오차는 각각 0.0-3.0%, 0.0-4.7%로 나타났다. 또한, 플러그묘의 평균 초장에 대한 오차는 0.0-5.5%로 나타났다. 본 연구를 통해 서 3차원 영상을 이용한 원예산물의 크기와 플러그묘에 대한 초장 추정의 가능성을 확인하였다. 더구나, 본 연구에서 시도된 방법은 3차원 영상으로부터 물체와 배경의 효과적인 분리, 이상치의 제거 등에 활용될 것이다.

2016년 클라우스 슈밥(Klaus Schwab)교수가 다보스 포럼에서 주장한 4차 산업혁명은 전 세계적인 이슈가 되었다. 이는 45회인 2015년의 새로운 세계현황이라는 주제를 발전시켜 새로운 세계 성장 동력 발굴에 주안점과 4차 산업혁명의 시작을 알리며, 전 세계적으로 빠른 속도로 진행되고 있다. 세계적으로 인공지능에 대하여 관심이 커졌다. 인간과 인공지능간의 바둑경기를 통해 인공지능이 인간을 이길 수 있는 수준이라고 생각하는 사람들이 많아졌다. 이는 인공지능을 소재로 한 SF 소설과 영화를 통해 인공지능의 다양한 이야기와 한 번쯤은 생각해 볼 문제에 대한 것이 현실적으로 보이기 때문이다. 이에 본 연구에서는 인공지능의 이야기가 주가 되는 영화를 선정하였으며, 본 연구에서는 인 공지능을 3가지로 구분을 하였다. 공존의 존재, 대등한 존재, 공포의 존재로 구분하였으며, 문화 촉진성을 적용하였다. 인공지능을 소재로 제작된 영화를 문화의 촉진성을 바탕으로 변화하고 있는 시대에 문화와 기술의 동시발전에 관하여 인공지능과 같이 고찰하였다. 문화의 미래와 변화에 대하여 도덕적 규범과 사회적 합리성이 기술과 접목이 됨으로서 문화의 가속능력이 촉진됨을 알 수 있다. 이에 기술적 변화에 대하여 관대해 지는 것이 아니라 ‘인공지능’을 어떻게 바라보고 있는지?, ‘인공지능에 대하여 어떻게 다루고 있는지? 에 대한 고민과 연구가 필요하다. 문화의 정체성을 통하여 기술의 융합을 이루는 것이 아니라 다양한 시도를 통해 인문학적 소양과 글로벌 리더의 자질을 갖추어야 하며 문화 변화에 따른 시대의 변화에 대한 적응을 준비할 시기라는 것이다. 영화는 시대의 이야기를 하고 있다. 기술의 발전 시대에는 항상 존재에 대한 문제가 있었다. 인공지능에 의한 무서움이 사람들에게는 존재가 없는 것이기 때문이다. 하지만 시대가 변화하면서 무존재가 아니라 존재의 가능성을 보여주고 있다. 인공지능의 기술적 연구는 아주 많이 이루어지고 있다. 하지만 문화로서의 인공지능을 보고 있지는 않는다. 이제 기술의 확장을 사회학 등 다양한 인문학적 시선으로 바라봐야 할 때이다.

본 논문은 경면반사체의 3차원형상추정을 위한 광학적 방법에 관한 것으로, 특히 LED 배열로 이루어진 점광 원과 카메라로 구성된 비전시스템을 대상으로 광로분석을 이용하여 효과적인 근사화 방법을 제시한다. 제안된 방법은 취 득된 반사영상에서 점광원의 상대적 위치가 변화되며 이 변화량을 이용하여 3차원정보를 추정하는 방법을 제시하고, 실 험을 통하여 반사체의 3차원형상의 효과적 추정이 가능함을 보인다.

실감방송을 위한 차세대 디지털 텔레비전 시대에는 초고화질 영상 디스플레이 장치와 3차원 영상이 널리 보급될 전망이다. 본 논문에서는 실감방송시대의 두 축인 초고화질 영상 디스플레이 장치와 3차원 영상 시대를 대비하는 관점에서 스테레오스코픽 3차원 영상을 활용한 초고해상도 영상 생성 방안을 제안한다. 2차원 입력영상에서 확대된 2차원 영상을 얻는 기존 접근 방식을 확장하여, 3차원 영상 융합에 바탕을 둔 초고해상도 영상을 생성한다. 먼저 입력된 영상의 국부 특성을 분석하고, 평탄 영역과 비평탄 영역에 따른 적응적 영상 해상도 개선을 수행한다. 효율적 연산을 위해 평탄 영역에서는 전통적 해상도 개선 방법을 적용하고, 비평탄 영역에서는 자기 유사성을 활용한 탐색을 기반으로 3차원 영상에 담긴 부가 정보를 효과적으로 검색하고 융합하여 해상도 개선에 활용한다. 실험 결과를 통해 3차원 영상에 내재된 부가 정보의 활용이 초고해상도 영상 복원 성능을 개선함을 보인다.

Chroma key technique which composes images by separating an object from its background in specific color has restrictions on color and space. Especially, unlike general chroma key technique, image composition for stereo 3D display requires natural image composition method in 3D space. The thesis attempted to compose images in 3D space using depth keying method which uses depth information of Microsoft Kinect. Object was converted into point cloud type in 3D space after separating it from its background according to depth information. The image in which 3D virtual background and object are composed obtained and played stereo 3D images using a virtual camera. The research showed naturally composed stereo 3D images as well as the feasibility of applying stereoscopic 3D mixed reality image technology.

최근 감성공학 분야를 중심으로 인간의 감성에 반응하는 콘텐츠 개발이 많이 시도되고 있다. 하지만 아직까지 감성 콘텐츠가 사용자의 몰입이나 재미를 보다 극대화시킬 수 있는지에 대한 본질적 효용성을 직접적으로 논의되진 않았다. 따라서 본 연구에서는 감성 영화 콘텐츠를 이용하여 사용자의 물리적인 감성을 인식하여 이에 반응한 시각적 피드백을 제공함으로써 더 큰 감성적 반응을 유도할 수 있는지 살펴보기 위해 실험을 진행하였다. 사용자 감성의 변화를 측정하기 위하여 피부온열반응(SKT), 피부전기저항(GSR), 심박반응(PPG) 등의 자율신경계(ANS) 반응을 살펴보았다. 또한 뇌파(EEG)와 실험 후 주관적인 질의응답을 통해서 사용자의 몰입도와 피로감, 재미 등의 요소에 대하여 분석하였다. 본 논문에서는 실험에 사용된 감성 영상 콘텐츠 시스템에 대하여 서술하고, 실험 설계와 방법에 대하여 설명한다. 그리고 실험 결과 사용자로부터 관찰된 객관적인 생리 반응 및 주관적인 반응에 대한 분석한 결과를 토론한다.

주기적이고 지속적으로 자료를 얻을 수 있는 위성영상은 지표면의 변화를 모니터링 하기 위한 매우 효과적인 자료이다. 위성영상을 이용한 기존의 변화탐지 연구는 두 시점의 지표 특성을 각각 분석해 서로 비교하여 변화를 밝혀내는 연구를 주로 해왔다. 그러나 최근에는 연속성을 갖는 다중 시기 위성영상으로부터 전체적인 경향이나 단기적인 변화를 찾아내는 연구에 관심이 높아지고 있다. 이 연구에서는 다중 시기 위성영상을 분석하기 위해 3차원 웨이블릿 변환 기반의 기법을 제안하고 테스트해보았다. 3차원 웨이블릿 변환을 이용하면 자료의 중요한 특성은 보존하면서 차원을 줄이는 것이 가능하다. 또한 다중 시기의 자료로부터 주요 패턴을 간추려 내고 공간, 시간적으로 인접한 주변 화소와의 관계를 파악할 수 있다. 연구 결과, 3차원 웨이블릿 변환 기법은 전체적인 경향성이나 특별한 변화 특성을 빠른 시간내에 밝혀내는 데 유용할 뿐만 아니라 분해 방향에 따라 각기 다른 정보를 제공해 주는 하위 밴드를 통해 새로운 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

공초점 현미경은 시료를 물리적으로 절단하지 않고 살아있는 세포와 고정된 시료를 두께 100㎛ 범 위까지 측정하여 이미지화할 수 있는 유용한 장치이다.광원으로 파장이 488nm인 Ar-ion레이저를 사용하였으며,USAF 타겟,형광비드 및 고정된 세포에서는 배율이 60x이고 개구수(NA :NumericalAperture)가 1.25인 대물렌즈를,살아있는 세포 분열 관찰에는 배율이 25x이고,개구수가 0.40인 대물렌즈를 각각 사용하여 레이저 주사 공초점 현미경을 구성하였다.조리개를 통한 빛만을 PMT로 검출하여 여기파장이 505nm이고, 발광파장이 515nm인 1.1㎛인 형광비드와,파장이 488nm인 빔이 입사할 때 575nm 파장의 형광을 방출시키는 PE(Phycoerythrin)로 표지(label)한 약 10㎛ 크기의 쥐의 면역세포에 대한 정보를 얻어 Labview 프로그램을 이용하여 이차원 영상을 얻었다.그리고 AMIRA 프로그램을 사용하여 삼차원 영상을 얻었으며,PE로 표지한 쥐의 한 종류인 Balb/c의 피부 암세포 분열의 단면 동영상을 구현하였다.

This research is to develop an expert system utilizing virtual reality and 3D image technologies for minimizing damages from natural disaster, especially storm and flood, which could be used as a training kid for people including the old. It also develops an expert system for storm and flood on very limited region, 3D animation application technology using optical motion capture techniques for heavy storm and flood, and 3D-based rendering technology using virtual reality techniques. This data based expert system should work exactly like real experts by adapting all expert knowledge and experience, so that users, especially the old and vulnerable residents not familiar with computer systems, could easily use the system by several button selections. The animated character based program will also be developed for the old and vulnerable residents to learn and understand what to do quite easily.

공초점 레이저 형광 현미경은 시료의 관찰하고자 하는 층에 대한 정보만 얻을 수 있을 뿐만 아니라 세포에 형광물질을 발광시켜 세포의 내부 단면을 볼 수 있으므로 생명과학, 의학 등 다양한 분야 에 이용될 수 있다. 본 연구에서는 파장이 488 nm인 Ar-ion 레이저를 광원으로 사용하고, NA=0.75인 배율 60x인 대물렌즈를 사용하여 레이저 스캔 공초점 형광 현미경 시스템을 구성하여 PMT(photo multiplier tube)를 통하여 파장이 505 nm의 빛이 입사되었을 때 515 nm 파장의 형광을 방출시키는 1.1 μm크기의 형광 bead 형상에 대한 정보를 얻어 Labview 프로그램으로 2차원 영상을 얻었다. 그리고 Avizo 프로그램을 사용하여 수집된 2차원 영상들을 포개는 방식으로 3차원 영상을 얻었다.

10 종의 무당벌레를 이용하였으며 각 종마다 15 마리를 이용하여 2차원 영상을 획득하였다. 5방향(상면, 하면, 정면, 후면, 배면)에서 획득한 2차원 영 상을 이용하여 무당벌레의 형태를 수리적으로 묘사하고 반구형태를 3차원으 로 구현하였다. 구현된 수리적 모델은 일치율(Coincidence rate)를 통해 검증을 하였다. 일치율은 열석점긴다리무당벌레(Hippodamia tredecimpunctata)를 제외 하고 평균 85%의 일치율을 보였다. 획득한 계수 값을 이용하여 PCA(Principle Component Analysis)와 SOM(Self-Organizing Map)을 통해 각 종을 구분하였다.

현미경을 이용한 관찰기술은 나날이 발전하고 있으며 그 중에서도 공초점현미경은 최근 여러 분야에서 응용연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 파장이 632.8nm인 He-Ne 레이저를 사용하고, NA=1.25이며 배율이 100x인 대물렌즈와 3차원 스테이지를 사용하여 시료 이동방식(specimen scanning)의 공초점 현미경을 구성하였다. 그리고 PMT(photo multiplier tube)를 통하여 CD(compact disc)의 표면 형상에 대한 정보를 얻어 Labview 프로그램으로 3차원 입체영상을 구현하였다. 그 결과 피트 간격이 1.7µm, 피트의 깊이 0.1µm인 것으로 측정되어 문헌 값과 거의 일치함을 확인하였다.

본 논문에서는 투영공간변환기법을 이용하여 초고속 DSP camera 기반의 multi-head형 3차원 레이저 스캐너로부터 정확한 3차원 영상을 추출하는 방법을 제안하였다. 실험결과 투영공간변환기법을 적용할 경우 레이저 기반 3차원 스캐너에서 실제 좌표축과 영상 좌표축 사이의 차이에 기인한 비선형 왜곡을 현저하게 감소시켜 registration과 merging후 전신스캐너의 출력 영상의 질이 현저하게 개선될 수 있음을 밝혔다.