Abstract
Traditional computer simulation uses only traditional input and output devices. With the recent emergence of haptic techniques, which can give users kinetic and tactile feedback, the field of computer simulation is diversifying. In particular, as the virtual-reality-based surgical simulation has been recognized as an effective training tool in medical education, the practical virtual simulation of surgery becomes a stimulating new research area. The surgical simulation framework should represent the realistic properties of human organ for the high immersion of a user interaction with a virtual object. The framework should make proper both haptic and visual feedback for high immersed virtual environment. However, one model may not be suitable to simulate both haptic and visual feedback because the perceptive channels of two feedbacks are different from each other and the system requirements are also different. Therefore, we separated two models to simulate haptic and visual feedback independently but at the same time. We propose an adaptive mass-spring method as a multi-modal simulation technique to synchronize those two separated models and present a framework for a dual model of simulation that can realistically simulate the behavior of the soft, pliable human body, along with haptic feedback from the user's interaction.
최근 역감, 촉감 피드백을 생성할 수 있고 3 차원 상호작용이 가능한 컴퓨터 인터페이스 기술이 발전하면서 기존의 입출력 장치에 의존하던 컴퓨터 시뮬레이션의 한계가 줄어들어 그 종류가 다양해지고 있다. 특히, 가상현실 기반 수술 시뮬레이터의 수요가 증가 하면서 사실적인 가상환경을 제공하는 방법에 관련된 연구가 활발히 진행 되고 있으며 그 중에서 가상 장기 모델의 사실적인 표현 기술은 사용자의 몰입감을 높여주는데 중요한 역할을 하기 때문에 반드시 필요한 분야이다. 가상 장기 모델의 사실성을 높이기 위해서는 사용자의 상호작용에 따라 변형되는 시각적 피드백과 알맞은 햅틱 피드백을 전달해야한다. 본 연구에서는 이 두 가지 피드백은 사람이 인지하는 방법과 시스템의 요구 사항이 다르기 때문에 보다 효과적인 시뮬레이션을 하기 위하여 서로 다른 두 모델을 구현하고 두 모델간의 동기화를 위한 기술로써 적응성 질량-스프링 모델 기법을 제안한다. 또한, 유연체 변형에 대하여 표면의 세부 형태를 보여주는 시각모델과 사용자의 상호작용에 따른 햅틱 피드백을 전달하는 햅틱 모델, 그리고 이 두개의 모델을 연동시키는 동기화 모델을 통하여 유연체의 거동을 실시간, 사실적으로 제공할 수 있는 가변형 모델 시뮬레이션 프레임워크를 설계한다.
