본 연구는 3D레이저 스캔 방식으로 계측된 인체 데이터를 대상으로 하여 인체의 여러 동작들에 대한 애니메이션 모듈 구현을 목표로 하였다. 이를 위하여 애니메이션 회전을 위한 기준점인 인체의 골격 기준점을 추출하고 추출된 기준점을 이용하여 골격을 잡고 각 골격에 따른 계층트리를 구성하였다. 구성된 계층트리의 골격에 해당되는 오브젝트 정점들을 골격과 연결하고 주어진 애니메이션 3차원 정점들에 행동 패턴을 적용하여 스캔데이터에 애니메이션을 구현하였다.
본 연구는 3D레이저 스캔 방식으로 계측된 인체 데이터를 대상으로 하여 인체의 여러 동작들에 대한 애니메이션 모듈 구현을 목표로 하였다. 이를 위하여 애니메이션 회전을 위한 기준점인 인체의 골격 기준점을 추출하고 추출된 기준점을 이용하여 골격을 잡고 각 골격에 따른 계층트리를 구성하였다. 구성된 계층트리의 골격에 해당되는 오브젝트 정점들을 골격과 연결하고 주어진 애니메이션 3차원 정점들에 행동 패턴을 적용하여 스캔데이터에 애니메이션을 구현하였다.
본 논문에서는 효율적인 자세인식을 위해 인체 골격 정보를 활용한 멀티클래스 SVM(Multiclass Support Vector Machine)학습 기반의 자세 인식 분류 기법을 제안한다. RGB 카메라로 취득한 영상을 활용하거나 깊이 카메라로부터 취득한 골격 정보를 그대로 사용하는 기존 연구와 달리 제안 기법에서는 깊이 정보로부터 추출한 인체의 3 차원 골격 정보를 이용하여 고차원의 특징을 추출하고 그로부터 자세 인식 분류를 수행한다. 제안 기법의 특징 벡터는 깊이 정보에서 취득한 골격 정보의 관절간 각도의 조합으로 구성하여 인체의 골격 편차에 강인할 뿐 아니라 특징의 차원을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 또한 분류기로는 멀티클래스 SVM 방식 중 one-vs-one 분류 방식을 이용하여 학습 및 판별을 수행함으로써 제안 기술의 성능을 평가한다. 실험을 통해 제안 기법은 다수의 자세에서 비교하는 다른 학습 기법보다 비교적 높은 자세인식률을 보인다.
사실감있는 인체 모델과 동작제어 기술은 컴퓨터 그래픽스와 가상현실감 및 시뮬레이션등의 다양한 응용 분야에서 이용되고 있다. 인체의 모델링과 이의 동작을 제어하는 기술은 관절 구조의 인체를 뼈대와 관절 그리고 이를 둘러싸고 있는 피부로 모델링하고 운동학에 기반하여 각 관절을 제어하여 인체의 동작을 생성한다. 본 논문에서는 인체의 모델링을 위한 스킨-스켈레턴 바인딩 알고리즘을 제안한다. 인체의 골격구조를 관리하기 위한 일반적인 계층적 다관절체 데이터 구조를 설계하고, 골격 데이터에 피부를 입히기 위한 스킨-tm켈레던 바인딩 알고리즘을 설계한다. 제안된 알고리즘은 전처리, 세그멘테이션과 바인딩의 세기능 모듈로 구성된다. 바인딩 가능한 요소들의 효율적인 탐색을 위하여 분할해결 방식을 적용한 후보 테이블을 이용하였다. 20개의 관절로 이루어진 인체 골격 데이터와 Inventor 포맷의 인체 피부 데이터로 알고리즘을 실험하였다.
본 논문에서는 초고속 통신망을 이용한 고급 삼차원 정보 제공을 위하여 개발한 두 가지 WWW (World Wide Web) 정보 시스템에 대하여 설명하고자 한다. 하나는 인체 골격 교육 시스템으로, 서버와 브라우저로 구성하여 인체의 골격 구성을 WWW에서 삼차원화시켜 보여주고 사용자가 원하는 부위를 직접 접근하고 관찰할 수 있게 하는 시스템 개발 방법을 기술한다. 인체 골격의 방대한 데이터를 사용자에게 효과적으로 제공하기 위한 서버 구축의 계층적 (Hierarchical) 표현 기법을 설명하고, 브라우저가 제공하는 기본 삼차원 관찰 기능 외에 인체 뼈를 절단하는 기능과 삼차원 한글, 한자, 영문 텍스트 저작기능을 설명한다. 다른 하나는 가상 건축 설계 시스템으로 이차원 도면 설계 프로그램과 서버로 구성하여 건물, 건축 형식의 이차원 도면을 작성하여 전송하면 서버에서 삼차원 건축물을 생성하여 제공하는 시스템 개발 방법을 기술한다. 이차원 도면 설계 프로그램의 객체 지향 구현 기법과 클라이언트 (Client)와 서버 (Server) 간의 통신 및 인터페이스 (Interface) 릎 구현하여, 이차원 도변을 작성하여 그에 대한 결과를 전송 하는 방법에 대하여 논한다. 인체 골격 교육 시스템은 인터넷을 통한 교육 및 의료 활용에 실제감 있는 서비스를 제공하게 되고, 가상 건축 설계 시스템으로 원거리에서도 쉽게 건축 설계 결과를 평가하여 활용할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 인체의 골격 위치와 깊이 정보를 사용하여 주위 환경에 강건한 특성을 지니는 움직이는 사람 영역 검출 방법을 제안한다. 먼저 영상 내에서 인체의 골격 위치를 검출한 다음 인체 골격의 중심이 될 수 있는 지점에 대해 인체의 평균적 깊이 범위 내에서 깊이 세분화를 수행한다. 그리고 깊이 세분화를 통하여 검출된 사람 영역의 후보군에 대해 윤곽선 기반의 움직임 검출기법을 사용하여 후보군 내에서 움직이는 사람에 해당하는 특징점을 검출한다. 마지막으로 잡음 제거 및 움직이는 사람에 해당하는 영역 검출을 위하여 개선된 깊이 세분화 과정을 수행한다.
현재 수많은 의료기관 및 의학기관에서는 실습 및 교육에 대해 만족할 만한 환경이 구축되어 있지 않아 적절한 실습과 교육이 이뤄지지 못하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 인체의 골격과 소화기관 및 소화작용을 인터넷상에서 3차원으로 구현하여 전공의뿐만 아니라 일반인들도 원하는 대상을 직접 관찰해 봄으로써 정보획득을 쉽게 할 수 있게끔 하였다. 따라서 본 논문에서는 인체의 전체 골격과 소화기관의 일부를 Web 3D 기술을 대표하는 VRML을 이용해 3차원 영상을 구현함으로써 인체와 소화작용에 대한 입체 생김새를 깨닫는데 도움이 될 수 있도록 실감나게 인터넷상에서 제공하여 교육 및 의료실습에 효과적으로 이용할 수 있게 하였다.
본 연구는 3D 레이저 스캔 방법으로 계측된 인체 데이터를 대상으로 3D 아바타 애니메이션 모듈 구현을 목표로 한다. 이를 위하여 인체의 뼈 골격계 기준점을 지정한다. 기준점을 이용하여 계층에 맞는 골격을 잡아 오브젝트를 이루고 있는 정점들과 그에 해당되는 골격들을 연결하고 기구학에 의한 행동패턴을 제작하여 아바타에 애니메이션을 적용 시킨다. 이를 위하여Visual C++ OpenGL 라이브러리를 이용 하였고 인체 전신 레이저 스캔 데이터를 대상으로 하였다.
3차원 인체 스캐너로부터 얻어진 인체형상데이터는 여러 인체에 대한 3차원 평균 모델을 만들어 내는 등의 통계적 분석이나 자세 변경을 위해 필요한 내부 골격 구조와 골격과 피부조직 사이의 관계 등을 계산해 내기 어렵다. 또, 이러한 통계적 분석을 위해서는 각 모델 간의 상응 관계가 확립되어야 하지만 스캐너로부터 얻어진 인체 형상 데이터들은 측정 환경이나 대상에 따라 각각이 서로 상이한 기하학적 구조로 이루어져 있다. 본 논문에서는 템플릿 모델을 3차원 인체데이터에 맞도록 변형함으로써 다수의 인체 형상에 대하여 토폴로지를 일치시키도록 한다. 3차원 인체 데이터에 대해 템플릿 모델이 가장 근사한 형상이 되도록 하는 변형을 자동으로 찾아내기 위해서 표면 위에 정의된 특징점들을 사용한다. 또한, 기존에 찾아둔 특징점군 및 변형정보 데이터가 충분히 많다면 새로운 변형을 계산하는 데 유용하게 사용될 수 있음을 보인다. 이렇게 상응 관계가 확립된 모델들은 삼차원 벡터 공간의 점들의 집합으로 표현 및 통계적 분석이 가능하게 된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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