• ETRI Journal
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• 제42권4호
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• pp.608-618
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• 2020

We present a novel GPU-based ray-casting algorithm for volume rendering of unstructured grid data. Our volume rendering system uses a ray-casting method that guarantees accurate rendering results. We also employ the per-pixel intersection list concept in the Bunyk algorithm to guarantee an accurate result for non-convex meshes. For efficient memory access for the lists on the GPU, we represent the intersection lists for all faces as an array with our novel construction algorithm. With the intersection lists, we perform ray-casting on a GPU, and a GPU thread handles each ray. To increase ray-coherency in a thread block and improve memory access efficiency, we extend a prior image-tile-based work distribution method to fit modern GPU architectures. We also show that a prior approach using a per-thread local buffer to reduce redundant computation is not appropriate for modern GPU architectures. Instead, we take an on-demand calculation strategy that achieves better performance even though it allows duplicate computations. We applied our method to three unstructured grid datasets with different characteristics. With a GPU, our method achieved up to 36.5 times higher performance for the ray-casting process and 19.7 times higher performance for the whole volume rendering process compared with the Bunyk algorithm using a CPU core. Also, our approach showed up to 8.2 times higher performance than a GPU-based cell projection method while generating more accurate rendering results. These results demonstrate the efficiency and accuracy of our method.

• 로봇학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.316-322
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• 2020

Endoscopic spine surgery is an advanced surgical technique for spinal surgery since it minimizes skin incision, muscle damage, and blood loss compared to open surgery. It requires, however, accurate positioning of an endoscope to avoid spinal nerves and to locate the endoscope near the target disk. Before the insertion of the endoscope, a guide needle is inserted to guide it. Also, the result of the surgery highly depends on the surgeons' experience and the patients' CT or MRI images. Thus, for the training, a number of haptic simulators for spinal needle insertion have been developed. But, still, it is difficult to be used in the medical field practically because previous studies require manual segmentation of vertebrae from CT images, and interaction force between the needle and soft tissue has not been considered carefully. This paper proposes AI-based automatic vertebrae CT-image segmentation and haptic rendering method using the proposed need-tissue interaction model. For the segmentation, U-net structure was implemented and the accuracy was 93% in pixel and 88% in IoU. The needle-tissue interaction model including puncture force and friction force was implemented for haptic rendering in the proposed spinal needle insertion simulator.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.316-324
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• 2007

의료영상에서 사용하는 MIP 볼륨 렌더링은 CT나 MR 등의 볼륨데이터에서 시각 광선으로부터 높은 밝기 값을 추출하여 혈관과 뼈와 같은 환자의 조직을 보여주는 볼륨 렌더링 기법이다. 최근 GPU를 MIP 볼륨 렌더링에 사용하여 대용량 의료영상 데이터에 대해서도 속도가 빠른 렌더링이 가능하게 되었다. 볼륨데이터를 여러 각도에서 관찰하면, 일반적으로 시각과 동일한 방향의 텍스쳐 평면과 볼륨 경계평면이 비스듬하게 교차한다. 볼륨데이터의 외부에는 값이 존재하지 않으므로 경계부분에서 공간 주파수가 높게 나타난다. 기존의 MIP 렌더링은 샘플링 간격이 일정하기 때문에 경계부분에서 데이터의 손실이 생겨 알리아싱이 나타나는 문제가 있다. 화질을 개선하기 위해 샘플링 간격을 줄여 슬라이스수를 증가시킬 수 있으나, 이때는 렌더링 수행 시간이 길어지게 된다. 이 논문에서는 기존 렌더링 결과에 볼륨 경계 평면을 추가로 렌더링하는 방법을 제안한다. 이 방법은 주파수가 높은 경계 부분의 샘플링 간격을 줄여 화질을 향상시킨다. 한편 MIP는 샘플링 순서에 무관하므로 추가된 슬라이스는 기존 렌더링 영상을 손실시키지 않는다. 증가된 슬라이스는 경계부분인 여섯 평면에 불과하므로 렌더링 수행시간에는 거의 영향을 주지 않고 화질을 개선할 수 있다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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• pp.859-860
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• 2008

In this paper, we present a simultaneous method for depth image based rendering. Simultaneous method can reduce high computational complexity and waste of memory required for DIBR. Experimental results show that the proposed method is suitable for generating auto-stereoscopic images.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2006년도 하계종합학술대회
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• pp.697-698
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• 2006

In this paper, we propose a new scheme to generate multi-view images using a depth-image-based rendering (DIBR) technique. In order to improve the quality of multi-view images at newly exposed areas during mesh-based rendering, we preprocess the depth map using a Gaussian smoothing filter. Previous algorithms apply a smoothing filter to the whole depth map even if the depth map is collapsed. After extracting objects from the depth map, we apply the smoothing filter to their boundaries. Finally, we cannot only maintain the depth quality, but also generate high quality multi-view images. Experimental results show that our proposed algorithm outperforms previous works and supports an efficient depth keying technique.

• 디지털융복합연구
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• 제10권9호
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• pp.351-356
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• 2012

본 논문은 단일영상의 실안개 정보와 상대적 높이 단서를 기반으로 깊이 지도를 생성하고, 이를 이용하여 2D/3D 변환을 하는 기법에 관한 연구이다. 기존의 실안개 정보만을 깊이 지도로써 이용하는 경우, 안개가 없는 영상에서 오류가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 오류를 줄이기 위해, 상대적 높이 단서 기반의 깊이 지도를 생성하고, 실안개 정보와 결합하는 방법을 제안하였다. 또한 Mean Shift Segmentation을 이용한 gray scale 영상과 실안개 정보의 깊이 지도를 결합하여 객체의 경계를 선명화함으로써 3D 영상의 품질을 향상시킬 수 있도록 하였다. 입력영상과 최종 깊이 지도를 DIBR(Depth Image Based Rendering)을 통해 좌영상과 우영상의 시점영상을 생성하고, 적청영상의 형태로 결합함으로써 3D 영상을 생성하였고, 깊이 지도간의 PSNR을 측정하여 검증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.127-135
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• 2015

본 연구에서는 DIBR(Depth-Image-Based Rendering) 기법을 사용한 다시점 중간 영상 생성을 하는데 있어서 최종 중간 영상의 화질을 개선하기 위한 방법으로 깊이 정보의 확장과 메쉬 구성 (즉, 표면 재구성) 그리고 이 방법들을 교차 적용하여 어떤 것이 가장 좋은 결과를 낼 수 있는 지에 대해서 실험하였다. 마이크로소프트사에서 제공하는 브레이크 댄서와 발레 영상을 사용하여 실험 결과를 살펴보았고 다양한 틈새 영역 채움 알고리즘을 적용시켜 분석해 보았다. 실험 결과는 기존의 점 구름만을 활용하는 것보다 깊이 정보를 확장하는 방법과 메쉬 구성 방법을 모두 시켰을 때 가장 좋은 결과가 나타났다. 그리고 틈새 영역 채움 알고리즘을 적용하기 전에는 깊이 확장만으로도 충분히 화질이 향상됨을 확인할 수 있었다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제9권2호
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• pp.197-200
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• 2011

In this paper, we propose a multi-view stereoscopic image synthesis algorithm for 3DTV system using depth information with an RGB texture from a depth camera. The proposed algorithm synthesizes multi-view images which a virtual convergence camera model could generate. Experimental results showed that the performance of the proposed algorithm is better than those of conventional methods.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.1640-1651
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• 2009

본 논문에서는 브러시 스트로크 프로파일을 이용한 새로운 스트로크 기반 표현기법을 소개한다. 우리가 제안하는 알고리즘은 이미지 검색기법에 기반하고 있으며 단순하지만 다양한 페인팅 스타일을 생성할 수 있는 유연성과 확장성이 있는 알고리즘 이다. 이를 위해 우리는 실제 스트로크 데이터를 수집하여 구축한 확장 가능한 데이터베이스를 사용한다. 그리고 인력영상을 데이터베이스에 있는 스트로크의 조합으로 재생산 한다. 이때 적합한 스트로크를 결정하는 검색 프로세스와 검색된 스트로크를 캔버스에 그릴지 말지를 판단하는 판단 프로세스를 알고리즘에 포함시킨다. 또한 우리는 물리적인 시뮬레이션 없이 사용할 수 있는 시각적 효과가 좋은 효율적인 브러시 스트로크 모델 및 표현기술을 제안한다. 제안된 알고리즘은 다양한 사용자 파라미터를 제어함으로써 다양한 회화적 작품의 변이를 만들어 낼 수 있고 스트로크 데이터베이스의 구성을 변경함으로써 다양한 회화적 매체의 스타일을 갖는 결과물을 생산할 수 있는 확장성 있는 프레임워크를 제공한다.

• ETRI Journal
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• 제44권1호
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• pp.24-37
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• 2022

Virtual view synthesis, which generates novel views similar to the characteristics of actually acquired images, is an essential technical component for delivering an immersive video with realistic binocular disparity and smooth motion parallax. This is typically achieved in sequence by warping the given images to the designated viewing position, blending warped images, and filling the remaining holes. When considering 6DoF use cases with huge motion, the warping method in patch unit is more preferable than other conventional methods running in pixel unit. Regarding the prior case, the quality of synthesized image is highly relevant to the means of blending. Based on such aspect, we proposed a novel blending architecture that exploits the similarity of the directions of rays and the distribution of depth values. By further employing the proposed method, results showed that more enhanced view was synthesized compared with the well-designed synthesizers used within moving picture expert group (MPEG-I). Moreover, we explained the GPU-based implementation synthesizing and rendering views in the level of real time by considering the applicability for immersive video service.