• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권1호
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• pp.23-32
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• 2011

In this work, the finite element method was used to investigate the shifts of resonance frequencies and quality factor of whispering-gallery-mode (WGM) for an opto-fluidic ring resonator (OFRR) biosensor. To describe the near-field radiation transfer, the time-domain Maxwell's equations were employed and solved by using the in-plane TE wave application mode of the COMSOL Multiphysics with RF module. The OFRR biosensor model under current study includes a glass capillary with a diameter of 100 mm and wall thickness of 3.0 mm. The resonance energy spectrum curves in the wavelength range from 1545 nm to 1560 nm were examined under different biosensing conditions. We mainly studied the sensitivity of resonance shifts affected by changes in the effective thickness of the sensor resonator ring with a 3.0 mm thick wall, as well as changes in the refractive index (RI) of the medium inside ring resonators with both 2.5 mm and 3.0 mm thick walls. In the bulk RI detection, a sensitivity of 23.1 nm/refractive index units (RIU) is achieved for a 2.5 mm thick ring. In small molecule detection, a sensitivity of 26.4 pm/nm is achieved with a maximum Q-factor of $6.3{\times}10^3$. These results compare favorably with those obtained by other researchers.

• 한국측량학회지
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• 제36권2호
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• pp.75-84
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• 2018

본 연구의 목적은 MEMS 기반의 INS를 적용한 저가형 MMS를 개발하고, 개발된 MMS를 이용하여 x, y의 평면 거리오차가 0.546m인 정확도를 확보하여 도로시설물의 판독에 활용하고자 함에 있다. MMS 기술은 해외 유수의 측량장비제작 업체를 중심으로 지리정보 구축을 위한 새로운 측량기술로 활발하게 사용되고 있지만 국내에서는 아직 관련 연구가 초기단계에 있다. 또한, MMS 장비개발은 몇몇 연구원 및 업체에서 시도를 하였으나 안정화가 이루어지지 않은 시작품 단계에 불과하다. 이러한 MMS 기술은 빠른 시간 내에 지형 지물 데이터를 취득할 수 있어 정밀지도 제작과 도로시설물 데이터 취득에 활용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 MMS 제작에 사용하는 각종 센서(LiDAR, CCD camera, GPS/INS, DMI 등)를 동기화하여 MEMS 기반의 INS를 탑재한 저가형 MMS를 개발하고자 한다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.1057-1062
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• 2014

This paper proposes a tip-over detection method for a mobile robot using a support inscribed circle defined as an inscribed circle of a support polygon. A support polygon defined by the contact points between the robot and the terrain is often used to analyze the tip-over. For a robot moving on uneven terrain, if the intersection between the extended line of gravity from the robot's COG and the terrain is inside the support polygon, tip-over will not occur. On the contrary, if the intersection is outside, tip-over will occur. The terrain is detected by using an RGB-D sensor. The terrain is locally modeled as a plane, and thus the normal vector can be obtained at each point on the terrain. The support polygon and the terrain's normal vector are used to detect tip-over. However, tip-over cannot be detected in advance since the support polygon is determined depending on the orientation of the robot. Thus, the support polygon is approximated as its inscribed circle to detect the tip-over regardless of the robot's orientation. To verify the effectiveness of the proposed method, the experiments are carried out using a 4-wheeled robot, ERP-42, with the Xtion RGB-D sensor.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권4C호
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• pp.494-504
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• 2004

사용자의 시선 위치를 파악하는 연구는 많은 응용분야를 가지고 지난 몇년간 눈부시게 발전되어 왔다. 기존의 대부분 연구에서는 영상 처리 방법만에 의존하여 시선 위치 추적 연구를 수행하였기 때문에 처리 속도도 늦고 많은 사용 제약을 가지는 문제점이 있었다. 이 논문에서는 적외선 조명이 부착된 단일 카메라를 이용한 컴퓨터 비전 시스템으로 시선 위치 추적 연구를 수행하였다. 사용자의 시선 위치를 파악하기 위해서는 얼굴 특징점의 위치를 추적해야하는데, 이를 위하여 이 논문에서는 적의선 기반 카메라와 SVM(Support Vector Machine) 알고리즘을 사용하였다. 사용자가 모니터상의 임의의 지점을 쳐다볼 때 얼굴 특징점의 3차원 위치는 3차원 움직임량 추정(3D motion estimation) 및 아핀 변환(affine transformation)에 의해 계산되어 질 수 있다. 얼굴 특징점의 변화된 3차원 위치가 계산되면. 이로부터 3개 이상의 얼굴 특징점으로부터 생성되는 얼굴 평면 및 얼굴 평면의 법선 벡터가 구해지게 되며, 이러한 법선 백터가 모니터 스크린과 만나는 위치가 사용자의 시선위치가 된다. 또한. 이 논문에서는 보다 정확한 시선 위치를 파악하기 위하여 사용자의 눈동자 움직임을 추적하였으며 이를 위하여 신경망(다층 퍼셉트론)을 사용하였다. 실험 결과, 얼굴 및 눈동자 움직임에 의한 모니터상의 시선 위치 정확도는 약 4.2cm의 최소 자승 에러성능을 나타냈다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제20권6호
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• pp.669-677
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• 2016

A miniaturized FTIR spectrometer based on lamellar grating interferometry is being developed for passive remote-sensing. Consisting of a pair of micro-mirror arrays, the lamellar grating can be fabricated using MEMS technology. This paper describes a method to compute the optical field in the interferometer to optimize the design parameters of the lamellar grating FTIR spectrometer. The lower limit of the micro-mirror width in the grating is related to the formation of a Talbot image in the near field and is estimated to be about $100{\mu}m$ for the spectrometer to be used for the wavelength range of $7-14{\mu}m$. In calculating the far field at the detection window, the conventional Fraunhofer equation is inadequate for detection distance of our application, misleading the upper limit of the micro-mirror width to avoid interference from higher order diffractions. Instead, the far field is described by the unperturbed plane-wave combined with the boundary diffraction wave. As a result, the interference from the higher order diffractions turns out to be negligible as the micro-mirror width increases. Therefore, the upper limit of the micro-mirror width does not need to be set. Under this scheme, the interferometer patterns and their FT spectra are successfully generated.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제8권4호
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• pp.430-441
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• 2002

비디오 객체 분할은 MPEG-4와 같은 객체기반 비디오 코딩을 위한 중요한 구성 요소이다. 본논문은 비디오 시퀸스에서 움직임 객체 분할을 위한 새로운 알고리즘과 VOP(Video Object Plane)추출 방법을 소개한다. 본 논문의 핵심은 시간적으로 변하는 움직임 객체 에지와 공간적 객체 에지 검출 결과를 효율적으로 조합하여 정확한 객체 경계를 추출하는 것이다. 이후 추출된 에지를 통하여 VOP를 생성한다. 본 알고리즘은 첫 번째 프레임을 기준영상으로 설정한 후 두 개의 연속된 프레임 사이의 움직임 픽셀 차이 값으로부터 시작된다. 차이영상을 추출한 후 차이영상에 Canny 에지 연산과 수리형태 녹임 연산(erosion)을 적용하고, 다음 프레임의 영상에 Canny 에지 연산과 수리형태 녹임 연산을 적용하여 두 프레임 사이의 에지 비교를 통하여 정확한 움직임 객체 경계를 추출한다. 이 과정에서 수리형태학 녹임 연산은 잘못된 객체 에지의 검출을 방지하는 작용을 한다. 두 영상 사이의 정확한 움직임 객체 에지(moving object edge)는 에지 크기를 조절하여 생성한다. 본 알고리즘은 픽셀 범위까지 고려한 정화한 객체의 경계를 얻음으로서 매우 쉬운 구현과 빠른 객체 추출을 보였다.

• 정보처리학회논문지B
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• 제12B권4호
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• pp.465-472
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• 2005

본 논문에서는 HMD(Head Mounted Display) 하단에 눈동자의 움직임 영상을 취득할 수 있는 USB 카메라를 부착한 후, 3차원 1인칭 슈팅(First Person Shooting) 게임에서 게임 캐릭터의 시선방향을 눈동자 움직임에 의해 조작하는 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방법은 다음과 같은 3부분으로 이루어져 있다. 첫 번째는 입력 영상으로부터 눈동자의 중심 위치를 실시간 영상 처리 방법으로 추출하는 부분, 두번째는 HMD 모니터상의 임의 지점을 쳐다볼 때 추출된 눈동자의 위치 정보와 모니터상의 응시 지점사이의 기하학적인 연관관계를 결정하는 캘리브레이션 부분, 그리고 마지막은 캘리브레이션 정보를 기반으로 모니터 상의 최종적인 응시 위치를 결정하고 이 정보에 의해 게임상의 3차원 뷰 방향을 조정하는 부분으로 구성되어 있다. 실험 결과 본 논문의 방법에 의해 손이 불편한 사용자에게 게임을 즐길 수 있는 기회를 제공하고, 게임 캐릭터와 게임 사용자의 시선 방향을 일치시킴으로서 게임의 흥미와 몰입감을 증가시킬 수 있는 결과를 얻음을 알 수 있었다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권11호
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• pp.29-35
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• 2018

본 연구는 준 마이크로파 대역에서 슬롯(slot) 결합 커패시터 공진기를 이용하여 Nacl 수용액의 농도변화를 감지할 수 있는 고감도 센서를 제안하였다. 센서에 적용되는 공진기는 마이크로스트립 선로의 접지 면을 활용하여 유도성 슬롯(inductive slot)과 연결된 평행판 커패시터로 구성된다. 농도변화에 따른 유전특성 측정데이터를 기반으로, 농도변화가 확연히 드러나는 UHF 대역에서 공진주파수가 정해졌으며, 평행판 커패시터 내에 Nacl 수용액이 삽입된다. 시뮬레이션을 토대로 제안된 공진기를 설계하여 제작하였다. 농도 변화를 0 mg/dl에서 400 mg/dl까지 100 mg/dl 단계로 실험하였고, 전송 산란계수($S_{21}$)가 측정되었다. 실험결과 각 단계별 최소 1.8 dB($S_{21}$)의 변화를 얻음으로써 Nacl 수용액에서 농도검출 센서에 적용가능함을 입증하였다.

• Current Optics and Photonics
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• 제6권2호
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• pp.171-182
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• 2022

A single-photon laser and mid-wave infrared (MWIR) common aperture optical system was designed and developed to detect and range a long-distance civil aviation aircraft. The secondary mirror of the Ritchey-Chretien (R-C) optical system was chosen as a dichroic lens to realize the design of a common aperture system for the laser and MWIR. Point spread function (PSF) ellipticity was introduced to evaluate the coupling efficiency of the laser receiving system. A small aperture stop and narrow filter were set in the secondary image plane and an afocal light path of the laser system, respectively, and the stray light suppression ability of the small aperture stop was verified by modeling and simulation. With high-precision manufacturing technology by single point diamond turning (SPDT) and a high-efficiency dichroic coating, the laser/MWIR common aperture optical system with a 𝜑300 mm aluminum alloy mirror obtained images of buildings at a distance of 5 km with great quality. A civil aviation aircraft detection experiment was conducted. The results show that the common aperture system could detect and track long-distance civil aviation aircraft effectively, and the coverage was more than 450 km (signal-to-noise ratio = 6.3). It satisfied the application requirements for earlier warning and ranging of long-range targets in the area of aviation, aerospace and ground detection systems.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.51-65
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• 2007

본 논문의 목적은 초음파 탐사 방법을 이용하여 지반내의 불연속 물질을 탐측할 수 있는 고해상도의 시스템을 개발하고 실내에서 적용하는 것이다. 초음파 탐측 방법은 불연속면의 경계면에서 반사되어온 반사파를 탐측하고, 이를 배열하여 불연속면의 존재를 찾는 방법이다. 본 논문은 암반내 초음파의 전달 양상, 최적화된 트랜스듀서의 선택, 데이터 획득, 신호처리 방법, 영상화 기법, 그리고 실내 적용실험을 포함하고 있다. 실내실험은 수평이동장치와 회전이동장치를 이용하여 수행된다. 수중에서 수평이동 및 회전실험 결과, 불연속면의 위치와 크기가 정확하게 평가 되었다. 또한 석고시료에서 회전실험결과 석고 내에 존재하는 균열과 공동이 비교적 정확하게 영상화됨을 알 수 있다. 본 논문은 새롭게 제시된 방법이 암반 불연속면 탐측에 매우 경제적이고 효과적인 방법이 될 수 있음을 보여준다.