Operators suffer much difficulty in manipulating micro/nano-sized objects without the assistance of human interfaces, due to the scaling effects in micro/nano world. This paper presents a micro manipulation system based on the teleoperation techniques which enables the operators to manipulate the objects with ease by transferring both human motion and manipulation skill to a micromanipulator. An experimental setup consisting of a micromanipulator operated under stereo-microscope with the help of intelligent user interface provides a tool that can be used to visualize and manipulate micro-sized 3D objects in a controlled manner. The key features of a micro manipulation system and control strategies using teleoperation techniques for handling micro objects are presented. Experimental results demonstrate the feasibility of this system in precisely controlling trapping and manipulation of micro objects based on teleoperation techniques.
본 논문에서는 사용자의 손가락 제스쳐를 인식하여 증강현실(Augmented Reality) 환경에서 3D 객체를 조작하기 위한 핸드-제스쳐 인터페이스를 구현한다. 구현된 핸드-제스쳐 인터페이스는 입력된 실 영상으로부터 손 영역을 추출하고, 사용자의 핸드 제스쳐에 의한 핸드 마커에 의해서 증강 객체를 생성한다. 그리고 사용자 제스쳐에 상응하는 3D 객체 조작은 손 영역의 면적 비율, 손가락 개수, 손 영역 중심점의 변화 등의 상관 관계를 분석하여 수행한다. 구현된 증강현실 3D 객체 조작 인터페이스의 성능 평가를 위해서는 OpenGL로 3D 객체를 제작하고, OpenCV 라이브러리를 기반으로 C++언어를 사용하여 핸드 마커 및 제스쳐 인식의 모든 처리 과정을 구현하였다. 그 결과, 각 사용자 핸드-제스쳐 명령-모드별 평균 인식률이 90%이상으로 성공적인 인터페이스 기능을 보였다.
디지로그 북(Digilog book)은 기존 서적과 디지털 콘텐츠을 융합함으로써, 아날로그적 감성과 디지털 오감을 함께 제공하는 증강현실기반 차세대 출판물이다. 디지로그 북을 저작할 수 있는 저작 소프트웨어인 아틀렛(ARtalet)은 증강현실 환경에서 3 차원 사용자 인터페이스를 이용한 직관적인 In-Situ 저작 환경을 제공한다. 본 논문은 디지로그 북에 증강된 3D 객체에 이동 경로를 생성하고 조작 할 수 있는, 아틀렛 저작 환경 기반의 이동 궤적 편집 기법을 제안한다. 구체적으로 이동 궤적의 조정점(Control point)을 적절히 할당하기 위해서 3차원 조작도구의 이동 좌표에 대하여 조정점 할당 검사를 한다. 그리고 부드러운 곡선 형태로 이동 궤적을 복원하기 위해서 스플라인을 이용한 보간 과정을 수행한다. 또한 작고 밀집된 이동 궤적의 조정점을 효과적으로 선택하기 위해서 동적 스코어(Score)를 기반으로 한 조정점 선택 방법을 적용한다. 실험 결과 제안한 방법은 기존 방법에 비해 오차와 완료시간은 유의한 차이가 없었지만, 조정점의 수를 약 90% 이상 감소시킬 수 있었다. 이것은 매우 적은 수의 조정점만으로도 이동궤적을 복원할 수 있으며 추후 이동 궤적 조작에 필요한 조정점의 조작 횟수를 대폭 줄일 수 있다는 것을 의미한다. 또한 제안한 방법은 기존의 조정점 조작 방법에 비해 상대적으로 적은 손과 팔의 움직임만으로도 빠르게 이동 궤적의 형태를 변경 할 수 있었다. 본 논문에서 제안한 3D 객체의 이동 궤적 편집 방법은 몰입형 In-Situ 증강현실 환경의 교육, 게임, 디자인, 애니메이션, 시뮬레이션 등의 분야에서 드로잉 또는 곡선 편집 방법으로 응용될 수 있다.
The aim of this study is to develop upper bodice pattern for obese girls aged 10~12 by using 3D virtual garment simulation system. The criteria for subjects in this study were girls who had over 1.46 of the R$\ddot{o}$hrer Index. A total of 229 schoolgirls who met these criteria were enrolled. The results of this study are as follows: First, by using 3D virtual garment simulation, new upper bodice pattern considered obese-schoolgirls was development. The basic numerical formula were as follows ; bust girth B/2+4.5, armhole depth B/4-1, waist girth W/4+0.5+dart amount, front chest width B/6+2, back width B/6+2, neck width B/12-0.5 and neck depth B/12+0.5. Second, armhole darts were added to compensate the loose amount of front armhole and dart manipulation was used to ensure a better appearance on armhole in the design. The dart side line was modified concavely to help cover the protruding stomach. Curved lines on the armhole were significantly relieved using dart manipulation and the darts side line was modified concavely to reduce the tightness around the front waist darts. Third, according to the results of the new upper bodice pattern's appearance evaluation, it estimated more highly than existing pattern in silhouette and ease amount, confirming that new upper bodice pattern was appropriate for the obese-schoolgirls. This study is expected to serve as one of important basic data for ensuing studies that may utilize 3D virtual garment simulation system with 2D patterns.
가상현실 기술의 대중화에 따라 가상환경과 사용자 간의 자연스럽고 효율적인 상호작용에 대한 수요가 높아지고 있다. 이러한 수요에 대응하는 솔루션 중 하나인 공중 조작(mid-air manipulation)은 사용자가 객체와 접촉하지 않은 상태에서 3차원 공간의 가상객체를 조작할 수 있도록 한다. 본 논문에서는 시각적으로 객체를 표현하고 객체의 무게에 대한 촉감 정보를 제공하면서 원격의 가상객체를 조작하는 데 초점을 맞췄다. 본 연구진은 사용자 손끝에 가상객체 무게에 대한 촉감 또는 진동 촉감 피드백을 제공할 수 있는 두 가지 유형의 착용 가능한 인터페이스를 개발했다. 가상객체 조작 중에 원격 객체 무게에 대한 지각을 평가하기 위해 인지 실험을 수행했다. 실험 결과는 촉감 정보 전달이 원격 가상객체 조작 중 무게 인지에 유의한 영향을 미친다는 것을 나타낸다.
A low cost PC based simulator for excavator manipulation has been developed using virtual reality technology. The simulator consists of two joystick input devices, server and client PCs, an excavator kinematics module, and a graphic rendering program Open Inventor. In order to use two joysticks in the PC window environment multi-thread programing with network protocol TCP/IP has been used. To provide realistic view to the operator, CAD program Pro/Engineer and 3D modeller have been employed to create 3D part geometry of tile manipulator and virtual environmental geometries. Those geometries also have been transformed and imported to the Open Inventor. The Simulator developed is to be improved for more realistic excavator operational training.
This paper describes a framework for multimodal object manipulation in virtual environments. The gist of the proposed framework is the semantic integration of multimodal input using spatial ontology and user context to integrate the interpretation results from the inputs into a single one. The spatial ontology, describing the spatial relationships between objects, is used together with the current user context to solve ambiguities coming from the user's commands. These commands are used to reposition the objects in the virtual environments. We discuss how the spatial ontology is defined and used to assist the user to perform object placements in the virtual environment as it will be in the real world.
Recently immersive virtual reality (VR) becomes popular due to the advanced development of I/O interfaces and related SWs for effectively constructing VR environments. In particular, natural and intuitive manipulation of 3D virtual objects is still considered as one of the most important user interaction issues. This paper presents a comparative study on the manipulation and interaction of 3D virtual objects using different interfaces and interactions in three VR environments. The comparative study includes both quantitative and qualitative aspects. Three different experimental setups are 1) typical desktop-based VR using mouse and keyboard, 2) hand gesture-supported desktop VR using a Leap Motion sensor, and 3) immersive VR by wearing an HMD with hand gesture interaction using a Leap Motion sensor. In the desktop VR with hand gestures, the Leap Motion sensor is put on the desk. On the other hand, in the immersive VR, the sensor is mounted on the HMD so that the user can manipulate virtual objects in the front of the HMD. For the quantitative analysis, a task completion time and success rate were measured. Experimental tasks require complex 3D transformation such as simultaneous 3D translation and 3D rotation. For the qualitative analysis, various factors relating to user experience such as ease of use, natural interaction, and stressfulness were evaluated. The qualitative and quantitative analyses show that the immersive VR with the natural hand gesture provides more intuitive and natural interactions, supports fast and effective performance on task completion, but causes stressful condition.
3D에 대한 관심이 높아지면서 3D 애니메이션, 가상 현실, 3D 게임 등의 다양한 응용 분야에서 3D 컨텐츠에 대한 기술이 급격히 증가하였다. 그러나 3D 컨텐츠를 개발하기 위하여 특별한 3D 컨텐츠 개발 소프트웨어를 배워야 하고, 그에 따른 시간을 필요로 한다. 또한 여러 가지 상이한 개발 소프트웨어를 사용하여 개발하기 때문에 개발 소프트웨어마다 다른 방식으로 결과물들이 나온다. 본 논문에서는 이런 문제점들을 해결하기 위하여 XML 기반의 시나리오를 제안하였다. 그리고 XML 기반의 시나리오에 맞게 컨텐츠를 제작할 수 있는 시나리오 작성모듈과 XPlayer를 개발하였다. 그 결과 XML의 특징인 유연성과 확장성을 이용하여 개발 소프트웨어에 의존하지 않는 3D 멀티미디어 컨텐츠의 제작을 가능하게 하였고, 제작된 3D 객체들은 XML을 통해 모든 객체들을 요소(element)화하여 객체의 재사용을 가능하게 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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