• 제목/요약/키워드: Complex coordinates system

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CUDA를 이용한 효과적인 GPU 광선추적 가속 알고리즘 (An efficient acceleration algorithm of GPU ray tracing using CUDA)

  • 지중현;윤동호;고광희
    • 한국HCI학회:학술대회논문집
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    • 한국HCI학회 2009년도 학술대회
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    • pp.469-474
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    • 2009
  • 본 논문은 CUDA를 이용하여 GPU에서의 최적화된 kd-tree 탐색구조 환경과 광선/삼각형의 교차검사 알고리즘을 통한 실시간의 광선추적 시스템을 제안한다. 기존의 GPU 기반 kd-tree 탐색 알고리즘은 대부분 스택이 없는 GPU 하드웨어의 특성상 임의의 단말노드에서 기하요소의 교차검사가 실패할 경우 상위노드로 상향식 탐색을 진행하기 때문에 노드에 대한 중복 방문이 반드시 필요하거나 혹은 불필요한 메모리의 적재가 필요하기 때문에 큰 장면에 대한 광선추적은 어렵게 된다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 CPU 방식의 kd-tree 탐색과 비슷하게 동작하도록 stack을 CUDA 프레임워크를 이용하여 GPU의 지역메모리로 구현하였기 때문에 기존의 방법 등에서의 문제점을 해결하였다. 또한 탐색구조를 통해서 찾은 말단 삼각형들의 처리를 위해서 최신의 CPU 기반의 교차검사 알고리즘인 Plucker 좌표계 검사를 CUDA로 구현하여 병렬 가속시켰다. Plucker 검사는 기존의 무게중심 좌표 대신에 광선과 삼각형 edge의 관계를 이용하는 간단한 연산만을 이용하는 장점이 있다. 전체 시스템은 단일 커널로 구성되어 있으며 병렬처리를 위한 복잡한 동기화나 광선패킷의 도입 없이 간단하게 구현되었다. 결과적으로 본 논문의 실험은 기존 알고리즘 대비 제안하는 알고리즘이 약 2배의 성능 향상이 있음을 보여 준다.

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전악수복환자에서 Shilla system을 이용한 교합평면 재구성 증례 (Reestablishing the occlusal plane in full mouth rehabilitation patient, using Shilla system)

  • 양민수;방몽숙;박상원;임현필;윤귀덕;양홍서
    • 대한치과보철학회지
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    • 제51권1호
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    • pp.33-38
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    • 2013
  • 교합평면은 시상면적인 치열궁 형태를 나타내는 것으로, 악구강계를 구성하는 요소의 하나인 교합을 형태적으로 구성한다. 본 증례에서는 생체의 정중 시상면에 대한 수평, 측방좌표를 교합기상에 재현하여 상하악 치아 및 결손부 치조제에 대한 좌우 동적인 위치관계 얻기 위해 Shilla system (Hamans, Tokyo, Japan)을 이용하여 교합평면을 재구성 하였다. 본 증례의 환자는 41세의 남자 환자로 상악 전치부 10본금속-도재 고정성국소의치 파절 및 탈락과 전반적인 치료를 주소로 내원하였다. 임상 검사, 방사선 검사, 모형분석을 통해 임플란트 식립을 동반한 완전구강회복술을 하기로 결정하였다. Gothic Arch device (Centrofix; AmannGirrbach GmbH, Germany)를 이용하여 악간관계를 채득하고 마운팅 후, Shilla system을 이용하여 기존 교합평면을 평가, 분석하여 진단 납형을 제작하였다. 이를 토대로 방사선 스텐트를 제작하여 임플란트 식립하였고, 진단 납형을 이용하여 임시수복물을 제작하였다. 임시 수복물의 형태 및 교합 양식을 재현하기 위해 맞춤 전방유도판을 제작하고, 교차 마운팅을 시행하였으며 최종 수복물은 지르코니아 코핑을 이용한 완전 도재관으로 제작하였다. 이상과 같이 전악수복환자에서 진단과 치료 과정에서 Shilla system을 이용하여 적절한 심미적, 기능적 수복 결과를 얻을 수 있었다.

Optimum topology design of geometrically nonlinear suspended domes using ECBO

  • Kaveh, A.;Rezaei, M.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제56권4호
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    • pp.667-694
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    • 2015
  • The suspended dome system is a new structural form that has become popular in the construction of long-span roof structures. Suspended dome is a kind of new pre-stressed space grid structure that has complex mechanical characteristics. In this paper, an optimum topology design algorithm is performed using the enhanced colliding bodies optimization (ECBO) method. The length of the strut, the cable initial strain, the cross-sectional area of the cables and the cross-sectional size of steel elements are adopted as design variables and the minimum volume of each dome is taken as the objective function. The topology optimization on lamella dome is performed by considering the type of the joint connections to determine the optimum number of rings, the optimum number of joints in each ring, the optimum height of crown and tubular sections of these domes. A simple procedure is provided to determine the configuration of the dome. This procedure includes calculating the joint coordinates and steel elements and cables constructions. The design constraints are implemented according to the provision of LRFD-AISC (Load and Resistance Factor Design-American Institute of Steel Constitution). This paper explores the efficiency of lamella dome with pin-joint and rigid-joint connections and compares them to investigate the performance of these domes under wind (according to the ASCE 7-05), dead and snow loading conditions. Then, a suspended dome with pin-joint single-layer reticulated shell and a suspended dome with rigid-joint single-layer reticulated shell are discussed. Optimization is performed via ECBO algorithm to demonstrate the effectiveness and robustness of the ECBO in creating optimal design for suspended domes.

동공 움직임, 각막 반사광 및 Kalman Filter 기반 시선 추적에 관한 연구 (A Study on Gaze Tracking Based on Pupil Movement, Corneal Specular Reflections and Kalman Filter)

  • 박강령;고유진;이의철
    • 정보처리학회논문지B
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    • 제16B권3호
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    • pp.203-214
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    • 2009
  • 본 연구에서는 모니터, 카메라 및 눈동자 좌표계간의 복잡한 3차원 관계를 고려하지 않고, 동공의 중심 위치와 모니터의 구석에 설치된 적외선 조명에 의한 네 개의 조명 반사광 사이의 관계를 사용하여 2차원적인 변환 방법으로 사용자의 시선 위치를 파악한다. 동공중심과 조명 반사광을 정확하게 추출하고, 이를 통해 계산된 시선 위치 계산의 정확도에 영향을 줄 수 있는 오차 요소들을 보정하는 것이 본 연구의 목적이다. 이를 위하여, 동공 중심을 통해 계산된 시선위치와 실제 시선 축이 이루는 카파에러를 초기 1회의 사용자 캘리브레이션을 통해 보정하였다. 또한, 칼만 필터를 기반으로 눈의 급격한 움직임 변화에도 각막 조명 반사광을 안정적으로 추적하여 시선 위치를 정확하게 추적한다. 실험 결과, 제안한 연구방법의 시선 위치 추출 오차는 눈의 급격한 움직임 변화에 상관없이 약 1.0$^\circ$ 를 나타냈다.

고차전단변형 판이론을 이용한 채널단면을 갖는 복합적층 절판 구조물의 유한요소 진동 해석 (Finite Element Vibration Analysis of Laminated Composite Folded Structures With a Channel Section using a High-order Shear deformation Plate Theory)

  • 유용민;장석윤;이상열
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제17권1호
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    • pp.21-30
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    • 2004
  • 본 연구에서는 유한요소법을 이용한 채널단면을 갖는 복합재료 적층 구조물의 자유진동을 다룬다. 복합적층 절판구조물에 고차항 판이론을 적용하기 위하여 개발된 유한요소 프로그램은 Lagrangian 및 Hermite 보간함수를 병용하여 면내회전각 자유도를 포함한 절점 당 8개의 자유도를 갖는다. 전단보정계수의 가정을 필요로 하지 않고 전단변형의 3차항 비선형 특성이 고려된 본 논문의 절판 요소는 국부좌표계와 전체좌표계에 대한 좌표변환행렬에 의하여 요소 당 32×32의 국부요소행렬로 구성된다. 본 해석 프로그램의 결과는 기존의 고전적 이론 및 일차항 이론에 의한 문헌 결과와 비교ㆍ분석하였으며, 화이버 보강각도, 길이-두께비, 기하학적 형상 변화 등의 다양한 매개변수 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 특히 경계조건 및 길이-두께비 변화에 따라 예측하기 힘든 복잡한 거동을 보이는 복합적층 채널단면 구조물의 자유진동에 대하여 정밀한 고차항 이론 적용에 의한 엄밀 해석의 필요성을 제기하였다.

THE CURRENT STATUS OF BIOMEDICAL ENGINEERING IN THE USA

  • Webster, John G.
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1992년도 춘계학술대회
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    • pp.27-47
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    • 1992
  • Engineers have developed new instruments that aid in diagnosis and therapy Ultrasonic imaging has provided a nondamaging method of imaging internal organs. A complex transducer emits ultrasonic waves at many angles and reconstructs a map of internal anatomy and also velocities of blood in vessels. Fast computed tomography permits reconstruction of the 3-dimensional anatomy and perfusion of the heart at 20-Hz rates. Positron emission tomography uses certain isotopes that produce positrons that react with electrons to simultaneously emit two gamma rays in opposite directions. It locates the region of origin by using a ring of discrete scintillation detectors, each in electronic coincidence with an opposing detector. In magnetic resonance imaging, the patient is placed in a very strong magnetic field. The precessing of the hydrogen atoms is perturbed by an interrogating field to yield two-dimensional images of soft tissue having exceptional clarity. As an alternative to radiology image processing, film archiving, and retrieval, picture archiving and communication systems (PACS) are being implemented. Images from computed radiography, magnetic resonance imaging (MRI), nuclear medicine, and ultrasound are digitized, transmitted, and stored in computers for retrieval at distributed work stations. In electrical impedance tomography, electrodes are placed around the thorax. 50-kHz current is injected between two electrodes and voltages are measured on all other electrodes. A computer processes the data to yield an image of the resistivity of a 2-dimensional slice of the thorax. During fetal monitoring, a corkscrew electrode is screwed into the fetal scalp to measure the fetal electrocardiogram. Correlations with uterine contractions yield information on the status of the fetus during delivery To measure cardiac output by thermodilution, cold saline is injected into the right atrium. A thermistor in the right pulmonary artery yields temperature measurements, from which we can calculate cardiac output. In impedance cardiography, we measure the changes in electrical impedance as the heart ejects blood into the arteries. Motion artifacts are large, so signal averaging is useful during monitoring. An intraarterial blood gas monitoring system permits monitoring in real time. Light is sent down optical fibers inserted into the radial artery, where it is absorbed by dyes, which reemit the light at a different wavelength. The emitted light travels up optical fibers where an external instrument determines O2, CO2, and pH. Therapeutic devices include the electrosurgical unit. A high-frequency electric arc is drawn between the knife and the tissue. The arc cuts and the heat coagulates, thus preventing blood loss. Hyperthermia has demonstrated antitumor effects in patients in whom all conventional modes of therapy have failed. Methods of raising tumor temperature include focused ultrasound, radio-frequency power through needles, or microwaves. When the heart stops pumping, we use the defibrillator to restore normal pumping. A brief, high-current pulse through the heart synchronizes all cardiac fibers to restore normal rhythm. When the cardiac rhythm is too slow, we implant the cardiac pacemaker. An electrode within the heart stimulates the cardiac muscle to contract at the normal rate. When the cardiac valves are narrowed or leak, we implant an artificial valve. Silicone rubber and Teflon are used for biocompatibility. Artificial hearts powered by pneumatic hoses have been implanted in humans. However, the quality of life gradually degrades, and death ensues. When kidney stones develop, lithotripsy is used. A spark creates a pressure wave, which is focused on the stone and fragments it. The pieces pass out normally. When kidneys fail, the blood is cleansed during hemodialysis. Urea passes through a porous membrane to a dialysate bath to lower its concentration in the blood. The blind are able to read by scanning the Optacon with their fingertips. A camera scans letters and converts them to an array of vibrating pins. The deaf are able to hear using a cochlear implant. A microphone detects sound and divides it into frequency bands. 22 electrodes within the cochlea stimulate the acoustic the acoustic nerve to provide sound patterns. For those who have lost muscle function in the limbs, researchers are implanting electrodes to stimulate the muscle. Sensors in the legs and arms feed back signals to a computer that coordinates the stimulators to provide limb motion. For those with high spinal cord injury, a puff and sip switch can control a computer and permit the disabled person operate the computer and communicate with the outside world.

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'마을아르페'(Community Archpe) 시론 - 마을 차원의 "책, 기록, 역사 그리고 치유와 창업의 커뮤니티"를 위한 제안- (Essay on the Community Archpe)

  • 이영남
    • 기록학연구
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    • 제18호
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    • pp.221-254
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    • 2008
  • 마을아르페(Community Archpe)는 <책, 기록, 역사 그리고 치유와 창업의 풀무간>이다. 마을아르페는 한 마을의 중심적 위치에서 개인과 마을의 문화적 토양을 풀무질하는 곳으로 일종의 '복합문화공간' 또는 '커뮤니티 센터(community center)'에 가깝다. 예컨대, 마을아르페는 마을도서관, 마을기록관(마을아카이브), 마을역사관(community historical center), 마을치유센터(community recovery center), 마을창업센터(community commencement of an enterprise center) 등을 포괄할 수 있다. 이렇게 접근하는 것은 한 개인과 마을의 문화적 토양을 가꾸기 위해서는 국가 단위의 거대 규모의 시설과 전문적인 시스템보다는 마을 단위의 작은 도서관, 작은 기록관(archives), 작은 역사관이 절실하기 때문이다. 마을아르페는 몇 가지 지향점의 좌표점에 위치한다. 첫 번째 지향은 '이질적 풀무간(heterogenous smithy)이다. 마을아르페에게 이질성은 생명의 문제이다. 두 번째 지향은 '여성적 풀무간'(feminine smithy)이다. 기록(archives)과 역사를 통해서 한 인간을 이해하고 인정하고 지지하는 맥락의 치유가 이루어진다면, 마을아르페는 문화적 치유(recovery)의 커뮤니티가 될 것이다. 그렇다면 마을아르페는 무엇을 할 수 있을까? 첫 번째는 새로운 마을운동의 구심점이 될 것이다. 두 번째는 인문적 삶의 구심점이 될 것이다. 분명히 마을아르페는 마을 중심에 있으면서 사람들 삶의 문화적 토양이 되고 마을역사와 마을문화의 풀무간 역할을 할 것이다. 그렇기 때문에 마을아르페는 사람들의 삶에 적지 않은 변화를 몰고 올 것이다. 이제 마지막으로 마을아르페가 주는 시사점을 살펴보자. 마을아르페가 기록학계에 던져주는 시사점은 크게 두 가지이다. 첫째, 공공기록법과 대통령기록법에 언급되어 있지만 요원한 일로 비춰지는 개별대통령기록관(Presidential Archives)과 기초자치단체 기록관(archives), 기타 공공기관 기록관의 대안이 될 것이다. 기초자치단체 기록관의 경우도, 공공도서관, 박물관, 기록관 등을 마을아르페 개념으로 추진하면 가능할 것이다. 둘째, 기록학관리 분야 종사자들(대학원생, 졸업생 등도 포함)에게 진로를 모색하는 데에 도움이 될 것이다. 기록관리분야에는 다양한 지적 배경을 가진 사람들이 모여 있다. 이런 측면에서 복합적인 마을아르페는 기록관리 종사자들에게 새로운 영역이 될 수 있다. 국가 단위의 거창한 가치를 실현하는 것은 되지 않더라도, 마을아르페는 평범한 사람들의 작은 행복에는 기여할 수 있을 것이다.