본 논문은 VTK를 이용한 3차원 무릎 MRI 가시화에 대한 프로그램 기술을 제안한다. 기존의 많은 연구에서는 VTK를 사용하여 의료영상에 대한 3차원 가시화 프로그램을 제안하였으나 골관절염 진단을 목표로 한 무릎 3차원 가시화 방법은 아직 많이 제안되지 않고 있다. 본 논문에서는 볼륨렌더링(Volume redering) 기술과 다각형렌더링(Polygonal rendering)기술을 융합하여 무릎 및 연골을 효과적으로 가시화 할 수 있는 방법을 제안한다. 프로그램은 사용자 상호작용이 가능하고 VTK를 이용한 GPU기반의 프로세싱을 기반으로 하기 때문에 실시간 렌더링이 가능하다. 실험결과로부터 제안한 3차원 가시화 기술은 연골과 무릎의 관계를 직관적으로 표현할 수 있어 골관절염 조기진단에 유용하게 사용될 것으로 기대한다.
시추데이터는 작업자가 작업현장에서 안전하게 공사를 수행할 수 있도록 제공하는 지반정보로, 현재 시추데이터를 3차원 데이터로 만들어서 3차원 형태의 이미지로 볼 수 있도록 지원하고 있다. 지반정보의 3차원 가시화를 이용하여 다양한 프로그램을 개발하는 국내의 기업들은 지반 정보의 3차원 가시화를 위해 C Tech Development Corporation에서 개발한 MVS 프로그램을 사용하고 있다. 그러나 MVS 프로그램은 유료 프로그램이고 국내에서 개발하는 3차원 관련 프로그램에서 사용하기에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 파이썬의 Gempy 오프 소스를 이용하여 군집화된 시추정보로 부터 3차원 지층모델을 생성할 수 있도록 MVS를 대체할 수 있는 라이브러리를 개발하고자 한다. 3차원 지층모델 프로그램은 각 지층별 포인트 데이터를 생성하고 보간을 통해서 지층별 표면을 생성한다. 그리고 각 지층별 표면을 합하여 3차원 지층모델 프로그램을 완성한다. 고양 지역의 시추데이터로부터 MVS 프로그램과 제안하는 프로그램으로 3차원 모형을 생성하여 비교하였을 때 큰 차이가 없음을 확인하였다.
본 연구에서는 주거지에서 발생한 지반침하의 원인규명과 대책수립을 위해 다양하게 획득된 지반조사 자료 중 지구물리탐사 자료와 지질자료를 조사자 등 사용자가 쉽게 비교할 수 있도록 보조하는 3차원 가시화 프로그램을 개발하였다. 프로그램은 사용자의 편의성을 고려해 Windows 운영체제에서 OpenGL을 사용하여 Visual C++로 개발하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램은 사용자에게 필요한 기능 위주로 개발되었기 때문에 편리하고 소용량이며 GIS나 CAD 등을 모르는 사용자도 쉽게 사용할 수 있는 장점이 있다. 개발된 프로그램을 통해 지반침하지역 지반조사 자료 중 시추자료와 전기비저항 토모그래피 자료를 3차원으로 가시화 시켜 현장 적용성을 살펴보았으며, 그 결과 사용자에게 지하구조 파악을 위한 두 자료의 상호비교가 용이해져 지하구조 해석에 도움을 줄 수 있었다.
유동 가시화란 가시화 기술의 한 영역으로, 벡터 데이터를 2차원 또는 3차원의 형태로 시각적으로 표출하는 것을 말한다. 즉, 일반적으로 벡터 데이터는 (x, y, z)의 형식으로 이루어져 있는 수열의 집합인데, 이를 사람이 그 특징을 쉽게 인지할 수 있도록 그림 또는 애니메이션으로 표시하는 것을 말한다. 유동 가시화 기법에는 여러 가지가 있지만 영상 기반 유동 가시화 기법(IBFV)은 현존하는 조밀한 인티그레이션 기법들 중 가장 빠른 기법 중 하나이다. 본 논문에서는 GPU를 이용해서 영상 기반 유동 가시화 기법을 가속하고 이를 구현했는데, 특히, 메쉬어드벡션 (mesh advection)을 꼭지점 프로그램을 이용해서 가속했다.
인터넷은 사용이 매우 간편한 도구인 월드와이드웹의 등장으로 인하여 가장 독보적이면서도 강력한 지원을 제공하는 세계에서 가장 간편한 네트워크 자원이 되었다. 더 나아가 정적인 2차원을 넘어서 3차원 View 웹 서비스와 같은 동적인 서비스를 제공하는 많은 방법들이 제시되었다. 본 논문에서는 MRI, CT, PET 같은 2차원 의료 영상을 쌓아 만든 3차원 데이터를 웹에서 인터액티브하게 가시화 하는 볼륨 렌더링 View 프로그램을 제시할 것이다. 이를 위해 우리는 COM기술을 바탕으로 하는 ActiveX 컴포넌트인 OCX 컨트롤로 만들어 웹 페이지에서 실현 가능하도록 하였다. 또한 인터넷만 있으면 쉽게 원격에서도 3차원 가시화를 통한 영상 분석을 할 수 있는 기능을 제공하여 질병의 진단에 크게 기여 할 것으로 기대된다.
웹은 플랫폼에 의존하지 않고 모든 사람들이 공통으로 이용할 수 있는 인터페이스를 제공하기 때문에 웹브라우저상에 3차원 의료 데이터를 가시화하여 표현한다면 원격 진단, 의료 교육 등에 이용될 수 있다. 이 논문은 3차원 의료정보를 3차원 의료 볼륨 데이터, 3차원 의료 영상, 볼륨 렌더링 응용의 3 종류로 구분하여 이들을 XML로 표현하는 방법 및 텍스처 맵핑 기반의 디렉트볼륨렌더링(Direct Volume Rendering)을 SVG(Scalable Vector Graphics)으로 표현하여 SVG 뷰어 상에 표시하는 방법을 제안한다. 제안 방법의 실행 결과는 웹 브라우저 상에서 의료데이터의 분석이 가능하게 하고, 또한 볼륨렌더링 응용프로그램을 SVG로 표현, 결과 이미지를 SVG 뷰어로의 표시가 가능하다는 것을 보여준다.
국내 및 해외에서 진행되고 있는 간척사업은 대규모 매립재가 필요하나 육상에서 얻을 수 있는 매립재는 한정되어 있어 해상준설토를 활용하기 위한 지반 정보화 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로 준설지역 지반조사 자료의 디지털 공간 정보화를 통해 신뢰도가 고려된 3차원 준설 물량의 자동 산출이 가능한 GIS 기반의 준설 매립지반 DB 구축 및 3차원 준설 매립 정보화 프로그램을 개발하였다. 현장에서 준설된 물량과의 비교 검증에 앞서 본 연구에서는 수집된 새만금 지역의 군장항 인근 지반조사 자료를 바탕으로 개발된 프로그램과 3차원 준설 매립 정보화 상용 프로그램으로 지반정보의 3차원 가시화를 수행하였다. 이를 토대로 가시화 수준, 각 지층의 단면 및 심도, 정량적 준설 물량 산출 결과를 비교하여 개발 프로그램에 대한 적정성을 평가하였으며, 평가결과 각각 산출된 준설 물량은 일치하는 것으로 나타났다.
이 논문에서는 화가의(Painter's) 알고리듬을 사용하여 3차원 자유형상곡면(Three dimensional free form surface)을 가시화하는 방법을 개발하였고, 특히 선체형상은 Open 균일 B-Spline 곡면으로 정의하였다. 컴퓨터그래픽스를 응용하여 와이어프레임, 숨은면제거, 묘영등의 가시화를 위한 프로그램을 완성하였다. 또한 선체곡면의 순정을 검토하기 위해 Gaussian 곡률값을 15등급으로 구분하여 등급별 색(color)처리 하였다.
기존의 건축계획 및 설계과정에서는 건축물 내 외부의 공간감을 확인하기 위해 건물모형을 제작하였으나 건물모형은 비교적 많은 제작 시간과 노력이 들며 건물의 내부 정보를 파악하기에 어려움이 따른다. 이를 보완하기 위해 기존 설계, 계획 과정과 그에 대한 가시화 방법으로써 CAD툴을 사용하여 건물 모형으로는 파악하기 어려운 건물 내부 정보를 가시화 할 수 있었지만, 건물모형에서 확인할 수 있는 부피감을 확인하기에는 부족함이 존재한다. 기본적으로 CAD는 설계에 목적을 두고 만들어진 프로그램이며 일반적인 가시화 환경인 2차원 모니터 화면상에서 3차원 건물을 보여주게 되므로 공간에 대한 인지적 몰입감을 만족시키기에는 부족하다. 본 논문에서는 BIM 형상정보 데이터를 일련의 소프트웨어로 가공하여 증강현실 컨텐츠로 변환하는 과정을 소개한다. 이는 건축계획 및 설계과정에서 형상정보가 수정될 경우 최종 가시화까지 소요되는 비용과 시간을 단축시킬 수 있다. 또한 BIM 형상정보를 증강현실기법을 이용하여 3차원 인지공간에서 가시화함으로써 3차원 건물의 내 외부 공간정보를 분석하기가 용이하다. 또한 건물의 내 외부 정보를 증강현실 환경에서 효과적으로 조작할 수 있도록 건축 요소의 제거, 슬라이스컷 등 다양한 인터랙션을 제안한다.
비행시험 자료 가시화 기능은 비행시험 이후 비행체의 시험 절차 및 현상을 이해하는데 많은 도움이 된다. FlyingView는 비행시험 자료를 활용하여 3차원 가상환경 기반으로 비행체의 비행화면을 전시할 수 있으며, 동시에 자료 분석을 위한 X-Y 그래프를 전시할 수 있도록 개발되었다. 본 프로그램은 국방과학연구소의 공대지 무장 비행시험에 적용하여 활용하였다. 본 논문에서는 FlyingView의 기능과 향후 개발계획에 대해서 기술하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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