• 전기학회논문지P
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• 제51권3호
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• pp.149-154
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• 2002

In this paper, we propose a new graphic deformation algorithm for haptic interface system. Our deformable model is based on non-linear elasticity, anisotropy behavior and the finite element method. Also we developed controller for high-speed communication. The proposed controller is based on the PCI/FPGA technology, which could progress the capability of the position calculating and the force data transmitting. The haptic system is composed of the 6DOF force display device, the high-speed controller, HIR library for 3D graphic deformation algorithm and the haptic rendering algorithm. The developed system will be used on constructing the dynamical virtual environment. We demonstrate the relevance of this approach for the real-time simulating deformations of elastic objects. To show the efficiency of our system, we programmed the simulation of force reflecting. As the result of experiment, we found that it has high stability and easy to control for deformable object than some other systems.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.557-562
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• 2004

For constructing virtual environment it is more natural to model object as deformable body than as rigid body. High accuracy of simulation of model and low-latency computational cost for real-time simulation should be guaranteed. We pre-compute Green function through finite element analysis of deformable body and it is possible to simulate deformation of body in real-time environment using Capacitance Matrix Algorithm. Also, the capacitance matrix algorithm enables to construct the haptic rendering which serves the reaction force through a haptic device. The Newmark scheme is used for the more realistic haptic rendering and dynamic simulation in real-time.

• ETRI Journal
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• 제38권6호
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• pp.1085-1094
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• 2016

In this work, we present interactive automultiscopic content with mobile surface haptics for multimodal interaction. Our system consists of a 40-view automultiscopic display and a tablet supporting surface haptics in an immersive room. Animated graphics are projected onto the walls of the room. The 40-view automultiscopic display is placed at the center of the front wall. The haptic tablet is installed at the mobile station to enable the user to interact with the tablet. The 40-view real-time rendering and multiplexing technology is applied by establishing virtual cameras in the convergence layout. Surface haptics rendering is synchronized with three-dimensional (3D) objects on the display for real-time haptic interaction. We conduct an experiment to evaluate user experiences of the proposed system. The results demonstrate that the system's multimodal interaction provides positive user experiences of immersion, control, user interface intuitiveness, and 3D effects.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.711-721
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• 2012

본 연구의 목적은 "로봇의 시각"과 "로봇의 촉각"을 대체할 수 있는 스테레오 비전 기반 햅틱스 시스템에서 가장 적합하고 효과적인 3D 재구성(3D reconstruction) 방법을 제안하는 것이다. 삼차원 영상에 대하여 정확하게 촉감을 전달하려면 스테레오 영상에서 사물의 깊이 정보와 사물의 경계면에 대한 정확한 정보가 필요하다. 본 연구에서는 스테레오 영상에서 사물의 깊이 정보를 정확하게 얻기 위하여 전통적인 스테레오 정합과정에 경계면 추출 방법인 LoG(Laplacian of Gaussian) 방법과 DoG(Difference of Gaussian) 방법을 혼합적용하여 3D 영상을 재구성한 결과를 제시한다. 또한 어떤 방법이 햅틱 렌더링을 적용하는데 유용한 지 검증하기 위하여 연산 시간 및 오차 분석 실험을 수행한 결과, 본 연구처럼 비주얼 렌더링에 햅틱 렌더링을 추가하여 사용하는 경우에는 잡음 감소와 경계면 추출 성능이 더 우수한 DoG 방법이 더 효율적인 것으로 판단되었다. 본 논문에서 제안하는 스테레오 비전 기반 햅틱스 시스템을 위한 3D 재구성 방법은 이동형 정찰 로봇의 성능을 높이는 연구 등 여러 산업 분야와 군사 분야에 응용이 가능할 것이다.

• 동력기계공학회지
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• 제13권2호
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• pp.71-82
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• 2009

This paper presents a real-time haptic rendering method for a realistic force feedback in a remote environment with varying communication time-delay. The remote environment is assumed as a virtual environment based on a computer graphics, for example, on-line shopping mall, internet game and cyber-education. The properties of a virtual object such as stiffness and viscosity are assumed to be unknown because they are changed according to the contact position and/or a penetrated depth into the object. The DARMAX model based output estimator is proposed to trace the correct impedance of the virtual object in real-time. The output estimator is developed on the input-output relationship. It can trace the varying impedance in real-time by virtue of P-matrix resetting algorithm. And the estimator can trace the correct impedance by using a white noise that prevents the biased input-output information. Realistic output forces are generated in real-time, by using the inputs and the estimated impedance, even though the communication time delay and the impedance of the virtual object are unknown and changed. The generated forces trace the analytical forces computed from the virtual model of the remote environment. Performance is demonstrated by experiments with a 1-dof haptic device and a spring-damper-based virtual model.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제11권8호
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• pp.1146-1159
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• 2008

본 연구에서는 복셀(voxel) 단위로 물체의 햅틱 거동을 모사하는 햅틱 모델에 물리적 속성을 결정하기 위한 방법과 이를 이용한 햅틱 렌더링 구조(framework)를 제안한다. 또한 본 연구에서는 햅틱 모델에 물리적 속성을 결정하기 위해 탄성영상을 이용한다. 제안하는 방법과 기존 방법의 가장 큰 차이점은 제안하는 방법을 이용하면 원하는 물체의 물리적 속성을 쉽게 햅틱 모델에 적용하여 실제적인 햅틱 거동을 모사할 수 있다는 것이다. 본 연구에서는 또한 제안하는 방법을 평가하기 위하여 간단한 실시간 촉진 훈련 시뮬레이터를 구축한다. 구축한 시뮬레이터에서, 사용자에게 되돌려지는 힘은 제안한 방법으로 적용된 대상 물체의 물리적 속성과 상호작용 양에 따라 계산된다. 본 연구에서, 시뮬레이션 대상으로는 사람의 간을 선택하였고 간 모델은 실시간 햅틱 렌더링을 위하여 Shape-retaining Chain Linked Model(S-chain 모델)로 모델링하였다. 또한, 제안한 방법과 구축된 시스템을 이용하여 사용자가 물체를 촉진할 때 이상부분을 손쉽게 찾을 수 있는지에 대한 실험을 수행하였다. 본 연구의 실험 결과로부터, 제안하는 방법은 사용자에게 실시간으로 구별 가능한 힘을 전달해 줌을 알 수 있었다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2009년도 학술대회
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• pp.2086-2088
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• 2009

햅틱화는 정보 가시화에 대응하는 햅틱스의 한 분야로, 주어진 정보를 사용자의 촉각을 통해, 효과적으로 전달하는 것을 주목적으로 한다. 특히 다양한 정보를 동시에 제공할 경우, 햅틱화의 방법의 문제나, 사용자의 인지 능력의 문제로, 정보의 왜곡 및 전달 실패가 있을 수 있다. 이를 해결하기 위해서는, 정신 물리학적 방법론을 사용하여 사용자의 정보인지 방법에 대해 알아내고 이를 바탕으로 하여 다양한 정보가 영향을 미치거나 왜곡시키지 않도록 하는 정보 전달 방법을 개발해야 한다. 우리는 기존의 물체의 형태/경도 렌더링을 정보 햅틱화를 적용할 때의 문제를 해결하기 위한 알고리즘을 개발하고, 현재, 이 알고리즘을 다양한 자료 구조에 적용하기 위한 연구를 진행하고 있다. 더 나아가 형태/경도 렌더링에 더하여, 제동/마찰 등의 더 다양한 햅틱 요소를 적용할 수 있도록 알고리즘을 확장하고자 한다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제33권4호
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• pp.216-222
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• 2006

벡터 필드는 공간상에 눈으로 보이지 않거나 표현하기 어려운 데이타의 진행을 이해 하기 쉽게 표현하는데 많이 사용되고 있다. 예를 들면, 바람이나 물의 진행 방향 및 세기, 온도의 전도, 전자기파 등의 과학적인 데이타의 시각화에 사용되고 있다. 본 연구에서는 3차원 모델상에 존재하는 벡터 필드에 대해 시각적인 정보와 더불어 촉각을 통한 직관적인 인식을 제공하기 위한 햅틱 렌더링 기술을 개발하였다. 이를 구현하기 위해 벡터 필드를 햅틱 인터페이스에 적합하게 모델링 하는 기법과 시뮬레이션 기술을 개발하였다. 이를 바탕으로 일상생활에 사용되는 지도에서 사용자가 원하는 목적지로 햅틱 인터페이스를 통해 안내해 주는 햅틱 맵과 해류의 흐름을 보여주는 시각적인 벡터 필드를 사용자가 촉각을 통해 직관적으로 느낄 수 있도록 해주는 시스템에 적용하였다. 앞으로 교육, 훈련, 그리고 오락 등 다양한 분야에서 이러한 햅틱 벡터 필드 기술이 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2008년도 학술대회 1부
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• pp.78-84
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• 2008

이 논문에서는 부채꼴 모양을 가진 요소의 집합으로 3 차원 도자기 모델을 구성하고 사용자가 촉감을 느끼면서 가상공간의 도자기를 제작할 수 있도록 하는 새로운 모델을 제안한다. 변형체를 다루기 위해 기존에 사용하던 유한 요소법(finite element method)과 같은 방법은 모델이 복잡하고 연산량이 많아 실시간 햅틱 렌더링(haptic rendering)에 사용하기에는 많은 제약이 있다. 제안한 모델에서는 도자기 모양의 특징에 착안하여 부채꼴 모양을 가진 요소들이 원통 형태로 모여 쌓여있는 구조를 이용하였다. 이를 통해 요소의 개수를 줄이고 복잡한 연산을 최대한 단순화면서 효율적인 모델링이 가능하도록 하였다.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
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• 한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부
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• pp.58-63
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• 2007

본 논문은 현미경이나 카메라 영상 등의 실시간 영상을 이용한 변형체(deformable object)의 햅틱 렌더링을 구현하는 방법에 관한 것이다. 이는 저속으로 변형하는 물체의 영상정보를 실시간으로 추출하여, 그에 대한 영상처리를 통해 변형과 이동에 대한 위치 정보를 제공함으로써 이루어진다. 물체에 변형이 가해지면 카메라를 통해 컴퓨터로 그 영상이 전송되며 얻어진 영상은 스네이크 알고리즘의 영상처리 과정을 거쳐 이차원 모델 구현을 위한 위치정보를 제공한다. 이 가상모델에 대한 햅틱 렌더링을 구현하여 햅틱장치에 힘 피드백을 주게 되며, 안정적인 햅틱 렌더링의 구현을 위해 보간법(interpolation) 및 보외법(extrapolation)을 적용하여 모델과 햅틱장치간의 샘플링 문제를 해결한다. 그래픽 렌더링 또한 구현하여 조작의 용이함을 제공한다.