인간은 의사 표현을 위해 음성언어 뿐 아니라 몸짓 언어(body languages)를 많이 사용한다 이 몸짓 언어 중 대표적인 것은, 물론 손과 팔의 사용이다. 따라서 인간 팔의 운동 해석은 인간과 기계의 상호 작용(human-computer interaction)에 있어 매우 중요하다고 할 수 있다. 이러한 견지에서 본 논문에서는 다음과 같은 방법으로 컴퓨터비전을 이용한 인간팔의 3차원 자세 추정 방법을 제안하다. 먼저 팔의 운동이 대부분 회전 관절(revolute-joint)에 의해 이루어진다는 점에 착안하여, 컴퓨터 비전 시스템을 활용한 회전 관절의 3차원 운동 해석 기법을 제안한다. 이를 위해 회전 관절의 기구학적 모델링 기법(kinematic modeling techniques)과 컴퓨터 비전의 경사 투영 모델(perspective projection model)을 결합한다. 다음으로, 회전 관절의 3차원 운동해석 기법을 컴퓨터 비전을 이용한 인간 팔의 3차원 자세 추정 문제에 웅용한다. 그 기본 발상은 회전 관절의 3차원 운동 복원 알고리즘을 인간 팔의 각 관절에 순서 데로 적용하는 것이다. 본 알고리즘은 특히 유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)과 가상현실(virtual reality)를 위한 인간-컴퓨터 상호작용(human-computer interaction)이라는 응용을 목표로, 고수준의 정확도를 갖는 폐쇄구조 형태(closed-form)의 해를 구하는데 주력한다.
본 논문에서는 3차원 스테레오 영상에서의 시각적 피로도와 안구의 운동량과의 상관관계를 도출하고 시각적 피로도 측정 시스템을 제안한다. 제안한 측정 방법은 3차원 스테레오 영상 시청자의 피로도가 누적되었을 때, 안구의 단속성 운동(saccade)이 감소할 것이라는 가정에 기반을 둔다. 액티브 셔터글라스 방식의 3D 안경을 착용한 시청자의 동공을 검출하고 추적하기 위해 적외선 광원 및 적외선 카메라를 이용한다. 획득한 영상에 대해 이진 임계화를 적용하고 타원 피팅을 수행하여 동공의 위치를 검출한다. 피팅된 타원의 이심률과 크기 및 위치를 제한하여 검출 오류를 줄인다. 검출된 동공의 위치를 바탕으로 안구의 단속성 운동량을 측정한다. 실험에는 변이 정도가 크지 않아 편안하게 시청 가능한 스테레오 영상과 과도한 변이를 가져 시청하는데 불편한 영상이 분리되어 사용되었다. 이들 영상에 대해 각각 실험자의 단속성 운동량을 측정하였다. 실험 결과에서 안구의 단속성 운동량이 변이가 큰 영상에서 그렇지 않은 영상에 비해 감소하는 경향이 나타났다.
선박의 다양화와 부두의 제한성으로 인하여 수심이 얕은 수역이나 협소한 부두에 접안 시 소형계류시설 및 부유체를 이용하여 해상 공간을 활용하고 있다. 이를 통하여 다양한 장소에서 접안이 가능하며 나아가 상당한 비용절감 효과를 가질 수 있다. 그러나 소형계류 및 부유체를 활용한 선박의 접안 시 파랑에 의해 부유체와 선박간 충격이 발생할 수 있고 이러한 충격이 대형사고로 발생할 수 있는 위험이 상존함에 따라 계류재 및 부유체의 파랑에 의한 움직임 예측과 분석이 필요하다. 본 연구에서는 계류재 및 부유체 운동해석을 위한 3차원 운동 정보와 가속도를 측정함으 써 거동 특성에 대한 기초 자료를 제공하는 계측시스템을 개발하였고, 이 시스템의 구성 및 원리 등에 대하여 소개하고자 한다.
최근의 연구에서 Li, Brenner, Cornelissen과 Kim (2002)은 추적 눈 운동 동안의 2차원 모양지각이 망막에 형성된 이미지 내용을 그대로 반영한다는 것을 보여 주었는데, 이러한 연구는 2차원 모양판단에 있어서 망막 외 정보가 전혀 고려되지 않았음을 시사한다. 이와 같은 실험실 연구와 달리, 실제 생활에서 2차원 모양지각의 왜곡은 대부분의 경우에 발생하지 않는데, 가능한 한 가지 이유는 실험실 연구에서 사용된 자극의 경우에 참조대상이 존재하지 않는데 비하여, 실제 생환에서는 다양한 참조대상이 목표대상의 주변에 존재하기 때문이다. 목표대상과 참조대상의 상대적인 위치관계는 추적 눈 운동 동안에 망막에서도 그대로 유지되는데 시각체계가 이러한 안정적인 관계를 목표대상의 모양을 지각할 때에 이용할 가능성이 있다. 본 연구에서는 다양한 참조대상을 이용하여 이러한 가능성을 검증하였다. 흥미롭게도, 추적 눈 운동 동안에 참조대상이 목표대상 주위에 존재할 때에도 모양지각 왜곡이 관찰되었는데, 왜곡의 양은 참조대상이 존재하지 않을 때에 비하여 감소하였다. 참조대상의 효과는 참조대상과 목표대상의 거리에 비례하였다. 이러한 실험결과는 추적 눈 운동 동안의 2차원 모양지각에 참조대상 정보가 이용되지만, 참조대상에 대한 정보만으로는 실제생활에서의 안정적인 모양지각을 설명할 수 없음을 시사한다.
목적 : 본 연구의 목적은 수정된 강제유도 운동치료가 편마비 뇌성마비 아동의 상지 기능과 관련된 요소들에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 연구방법 : 8세에서 11세 사이의 편마비 뇌성마비 아동 4명을 대상으로 실험을 실시하였다. 수정된 강제유도 운동치료는 하루 5시간 동안의 건측 제한과 이 시간동안 2시간의 환측의 집중적인 과제훈련, 주당 5회, 총 8주를 실시하였고, 수정된 강제유도 운동치료가 상지 기능과 관련된 요소에 미치는 영향을 확인하기 위하여 Jebsen Hand Function Test와 3차원 동작분석을 실시하였다. Jebsen Hand Function Test는 실험 2주마다 반복 측정을 실시하였고, 3차원 동작분석의 경우에는 실험 전과 실험 후에 측정을 실시하였다. 결과 : 수정된 강제유도 운동치료 후, Jebsen Hand Function Test에서는 하위 검사 모두에서 경과 시간의 유의한 감소가 나타났고(p<.05), 3차원 동작 분석 결과 수정된 강제유도 운동치료 적용 전에 비해 8주의 경과 후 손바닥 두드리기 검사와 검지 두드리기 검사에서 통계학적으로 유의한 감소가 나타났고(p<.05), 아래팔의 회내와 회외 운동에서는 수정된 강제유도 운동치료 적용 전에 비해 8주의 경과 후 통계학적으로 유의한 증가가 나타났다. 결론 : 본 연구의 결과를 통하여, 수정된 강제유도 운동치료는 편마비 뇌성마비 아동의 상지 기능과 관련된 요소를 효과적인 치료하는 방법임을 알 수 있었다. 그리고 향후 수정된 강제유도 운동치료를 위한 개별화된 적용 방법과 개인의 상태에 따른 다양한 적용 기간의 연구가 필요할 것으로 생각된다.
동적운동 기구의 연결부분에 간극이 존재함으로 인해 발생하는 충격현상을 평면운동기구를 모델 로 하여 운동 역학적으로 해석하였다. 비정상 상태의 Reynolds 방정식을 적용하여 과도상태 및 정상 상태에 있어서 동하중과 유막 두께와의 관계를 압착 유막효과(squeeze film effect)에 중점을 두어 조사하였으며 탄성 변형을 고려하여 유도한 유막두께식과 Reynolds 방정식의 수치적분으로 는 무차원식으로 변형하여 Grubin의 간략해법을 이용하였다.
원격진료를 요하는 응급현장에서 사용을 위하여 1차원 배열 탐촉자를 손으로 조작하는 동안 변하는 방사빔의 위치를 추적하여 정적인 3차원 초음파영상을 구성하였다. 탐촉자에 고정된 모션센서의 병진운동 및 회전운동에 대한 정보를 기준직교좌표계로 변환하는 이론적 모델을 제시하였으며, 신호 증폭과 시리얼 통신을 위한 인터페이스 용도의 모듈을 상용의 센서를 사용하여 제작하였다. 실리콘 퍼티로 제작된 시험용 팬텀에 대한 B-모드의 동영상과 센서의 신호를 동기화하여 기록하였다. 동영상으로부터 주기적으로 추출한 B-모드 영상과 각 영상내의 픽셀 각각의 그레이 레벨을 이용하여 3차원 복셀의 그레이 레벨을 재구성하였다. 이 복셀의 데이터를 이용하여 3차원 영상과 임의단면의 B-모드 방식의 2차원 영상을 구성하였으며, 이 영상들은 시험용 팬텀의 형상과 잘 일치하였다.
열차와 교량의 3차원 모델링을 사용한 고속철도 교량의 동적해석이 수행되었다. 철도교의 모델인은 판요소와 3차원 뼈대요소로 모델링되었다. 상판과 주형 사이의 offset은 기하학적인 구속조건을 사용하여 고려하였다. 본 연구에서 사용된 고속철도는 2량의 동력차와 2량의 모터차와 16량의 객차로 구성되어 있다. 관절형 대차로 연결되어 전체 열차계의 운동방정식은 Lagrange 방정식을 이용하여 유도되었으며, 차제와 대차 그리고 자축의 3차원인 운동을 고려하였다. 이동 열차에 의한 교량의 응답은 predictor-corrector 반복법에 의한 Newmark-$\beta$ 법에 의해서 그 해가 구해진다. 매개변수해석에 의해서 열차의 이상화방법, 열차의 제동, 철도교량의 주행면 조도에 의한 영향이 고찰되었다.
본 논문에서는 2차원 영상 사이에 움직임 변위를 검출하여 영상내의 원근 깊이를 생성하였으며 양 시차(positive) parallax처리를 하여 입체 영상을 생성한 방법을 제안했다. 이 방식은 2 차원 영상내의 사물의 운동 방향과 속도에 관계없이 3차원 효과를 느낄 수 있다. 제안한 방법은 다양한 영상원에 대해서 실시간으로 입체 영상 변환이 가능하며 LCD shutter goggle 방식의 입체 영상 장치를 통해 실제 시각적인 검증을 수행하였다.
작업 공간내에서 원하는 속도와 가속도로, 주어진 경로를 따라 이동하는 k차원 좌표계를 구성하고, 메니퓰레이터의 운동 방정식을 이 좌표계로 변환하여 운동 경로에 대한 선형화 식을 구하였다. 이 시스템의 입력을 변위와 속도의 함수로 정의한 후 안정성을 고려하여 이득을 결정하여 비례-적분제어 시스템을 구성하였다. 이와 같이 구한 적응 제어 알고리즘은 메니퓰레이터의 동적 특성에 대한 정확한 지식을 요하지 않고 또 계산이 간단하여 실시간 응용이 가능하다. 예로서 3차원 공간상의 반경 10cm의 원궤도에 적용하였을 때 최대 오차는 대략 1mm이었으며 상황 변화에 무감각함을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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