• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.372-377
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• 2007

For more than 2,500 years, surgical teaching has been based on the so called "see one, do one, teach one" paradigm, in which the surgical trainee learns by operating on patients under close supervision of peers and superiors. However, higher demands on the quality of patient care and rising malpractice costs have made it increasingly risky to train on patients. Minimally invasive surgery, in particular, has made it more difficult for an instructor to demonstrate the required manual skills. It has been recognized that, similar to flight simulators for pilots, virtual reality (VR) based surgical simulators promise a safer and more comprehensive way to train manual skills of medical personnel in general and surgeons in particular. One of the major challenges in the development of VR-based surgical trainers is the real-time and realistic simulation of interactions between surgical instruments and biological tissues. It involves multi-disciplinary research areas including soft tissue mechanical behavior, tool-tissue contact mechanics, computer haptics, computer graphics and robotics integrated into VR-based training systems. The research described in this paper addresses the problem of characterizing soft tissue properties for medical virtual environments. A system to measure in vivo mechanical properties of soft tissues was designed, and eleven sets of animal experiments were performed to measure in vivo and in vitro biomechanical properties of porcine intra-abdominal organs. Viscoelastic tissue parameters were then extracted by matching finite element model predictions with the empirical data. Finally, the tissue parameters were combined with geometric organ models segmented from the Visible Human Dataset and integrated into a minimally invasive surgical simulation system consisting of haptic interface devices and a graphic display.

• 대한소아치과학회지
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• 제47권3호
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• pp.293-302
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• 2020

이 연구의 목적은 가상현실 시뮬레이션을 이용한 소아환자 치아우식 진단 경험에 대한 설문조사를 통하여, 임상 실습 전 단계의 치의학 전공 학생들을 대상으로 소아치과적 교육에서의 활용 가능성을 평가하는 것이다. 소아 환자 모델로 유치열기의 5세 여아를 개발하였고, 가상현실 속 진단을 위한 치아 우식 모델을 제작하였다. 치의학 전공 학생들은 15분에 걸친 치아 우식 진단 시뮬레이션을 경험한 뒤, 설문지를 통하여 프로그램 사용 경험을 통한 실재감 및 응용 가능성을 평가하였다. 그 결과, 가상실재감과 외양 평가에서 높은 점수를 얻었다. 또한, 가상현실을 통한 치아 우식 진단 시뮬레이션은 임상 실습 전, 후의 학년, 성별, 가상현실 체험 경험의 유무에 따른 유의미한 차이가 없다는 설문 결과를 얻었다. 이 프로그램을 지속적으로 발전시킨다면, 치의학 교육 분야에 응용 가능성이 높아질 것이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 춘계학술대회
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• pp.350-352
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• 2017

최근 가상현실(VR)이 IT기술의 화두로 떠오르고 있다. 가상현실 기술은 처음엔 게임, 영화, 스포츠, 테마파크와 같이 엔터테인먼트 목적으로 개발되는 경우가 많았으나 점차 교육, e-커머스, 헬스케어 등 다수의 산업으로 확대되어 관련 시장의 확산에 따른 파급효과는 매우 클 것으로 예상된다. 따라서 VR을 접목한 안전교육 콘텐츠도 급부상 하고 있다. 하지만 아직까지도 우리나라의 안전 교육에 대한 프로그램 활성도는 미미한 수준이다. 제세동기를 이용한 급성 심정지 환자 구출은 가장 대표적인 안전 교육중 하나이지만 2014년 기준 국내에서 자동 제세동기를 사용하여 환자의 생명을 구한 공식적인 사례는 단 한건으로 자동 제세동기의 사용 실적이 매우 저조함을 알 수 있다. 자동제세동기 사용성과 접근성 확장을 위한 사용법 및 중요성 숙지 교육이 필요한 현황이지만 이러한 안전 교육을 단순한 이론 교육에서 끝마칠 뿐 체험 교육 마련이 쉬운 일이 아니다. 본 논문에서는 언제든지 자유롭게 효과적으로 훈련을 받을 수 있는 가상현실을 이용한 자동 제세동기 훈련 시뮬레이션을 제안한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.109-119
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• 2011

가상현실 시스템에서 높은 현실감과 직관적인 시각정보의 제공이 커다란 장점임에도 불구하고, 가상공간에서의 공간제시에 있어서 거리감각이 정확하게 전달되지 않는 문제점이 있다. 특히나 건축분야와 같은 공간을 취급하는 분야에서의 공간제시에 있어서의 왜곡문제는 시급히 해결해야할 필요성이 있다. 본 논문에서는 가상현실공간에서 거리감각을 고찰함에 있어서 거리감각을 조사하는 하나의 요소로서, 피실험자에 의한 이동거리추정판단에 관한 실험을 행하였다. 가상현실공간에서의 제시정보의 부족이 거리감각의 차이를 가져온다는 가정하에 몰입형 가상현실시스템에서 다양한 영상의 투영조건하에서 이동거리추정판단을 실험적으로 조사함으로써, 가상공간을 형성하는 시스템이 제공하는 정적, 동적 영상이미지의 특성에 의한 거리감각의 변화를 규명하고자 한다. 구체적인 실험방법으로는 실재 건축물의 복도를 모델링하여, 복도의 실재공간과 모델링된 가상공간을 피실험자에게 영상으로 제시하면서 이동거리추정판단의 심리실험을 수행하였다. 실험에 이용한 모델과 같은 실재의 복도에서도 이동거리추정판단의 실험을 동시에 수행함으로써, 실재환경과 가상현실환경과의 거리감각의 차이를 비교분석하고, 그 결과 실재환경과 비교하여 몰입형 가상현실시스템에서의 거리감각이 단축이 되는 경향이 나타남을 설명한다. 나아가, 몰입형 가상현실 시스템에 있어서 거리감각이 과소평가되는 경향이 나타나는 요인을 고찰하여, 영상의 해상도를 거리감각을 형성하는 중요한 요소로 판단하고 정적, 동적 이미지의 해상도의 변화에 따른 거리감각을 규명한다.

• 한국게임학회 논문지
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• 제17권4호
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• pp.55-62
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• 2017

본 연구에서는 HMD(Head Mounted Display)를 가지고 Walk-through의 이동시뮬레이션에 대한 평가를 실시하였다. 구체적으로는 VR공간 주변에 배치된 오브젝트 밀집정도(밀도)의 변화가 심리적 이동거리, 이동속도, 이동시간에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 연구결과 첫째, 실험 조건 (저밀도, 중밀도, 고밀도)에 있어 조건간의 차이는 모두 유의미하였다. 둘째, 주변 오브젝트의 밀도가 높아질수록 이동시간, 이동속도, 이동거리가 기본조건과 비교하여 평균점이 높게 나타났다. 셋째, 주변의 오브젝트가 VR공간의 이동시뮬레이션에 있어 시간, 속도, 거리의 감각을 향상 시키는 것을 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제24권12A호
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• pp.1974-1984
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• 1999

본 논문은 정확한 전파 모델과 신속한 전파 예측 모델을 필요로 하는 다중 경로 현상을 효과적으로 획득하기 위해 효율적인 데이터 표현 구조를 제안한다. 본 논문은 ray tracing에서 사용되고 있는 VR(Vector Representation)을 향상시키기 위한 데이터 표현 구조로서, 빌딩과 같은 오브젝트를 표현하기 위해 CR(Circular Representation)을 이용하는 오브젝트 표현 방법을 제안한다. 제안된 CR은 건물의 중심에서 건물을 둘러싸도록 원을 그리는 형태이다. 본 구성에서 CR은 기하학적 구조를 위한 기본 빌딩 구조로서의 기능을 가지며, VR이 단독으로 사용되어 졌을 때 보다 더 많은 효율성을 증진시킨다. VR은 건물을 표현하기 위해 여러 개의 벽면 벡터를 필요로 하는 반면, CR은 하나의 원으로 표현된다. 결과적으로 제안된 방법에 의해 ray tracing에서 상당한 양의 계산 비용을 줄일 수 있다. 본 논문의 목표는 효율적인 ray tracing 예측 모델을 위해 데이터 구조화 시에 효율성을 얻기 위한 해결책으로서 CR을 제안하는 것이다. 본 논문은 제안된 방법에 의해 계산 부하량이 현저하게 줄어듬을 보인다. 또한 deterministic ray tracing 모델에서 CR의 계층? 구조의 수반 가능한 사용을 보인다. 시뮬레이션 결과는 계층적 octree 구조가 약 50% 계산 부하를 감소시키고 있는 반면 본 논문에서 제안된 CR은 분산된 물체의 수에 비례하여 계산 부하량을 현저하게 감소시킨다는 것을 나타낸다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제10권2호
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• pp.189-198
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• 2004

디스플레이 디바이스가 발전함에 따라 컴퓨터를 이용한 작업 환경이 응용 목적에 보다 적합한 형태로 변환하고 있다. 본 논문에서는 테이블 형태의 프로젝션 시스템인 가상테이블을 이용하여 건축 디자인 시스템의 개발에 관하여 고찰한다. 개발된 시스템은 인터랙티브 VR 모델러, 하이브리드 트랙커, 건축용 인터프리터로 구성되어 있다. 인터랙티브 VR 모델러는 가상테이블 상에서 건축 디자인을 보다 쉽고 직관적으로 할 수 있도록 그리드 인터랙션, 텐져블 프랍, 참조 객체와 같은 비주얼 및 택타일 가이드를 제공한다. 하이브리드 트랙커는 사용자 시야각에 따른 임의의 뷰포인트를 제공하는 기능과 핸드 인터랙션을 위한 비전 기반 트랙킹과 마그네틱 트랙킹을 포함하고, 건축용 인터프리터는 간단한 삼차원 매스를 건축적 정보를 포함한 기본 구성요소로 자동 변환하는 기능을 한다 제안 시스템은 다수의 사용자가 공동 작업을 하기에 적절하며 입체적인 뷰를 통하여 그래픽스 객체를 삼차원 공간에서 직접 조작할 수 있다는 장점이 있다. 이와 같이 본 시스템은 건축 시뮬레이션 및 사용자 참여 디자인에 유용하게 사용되어질 수 있다.

• 방송공학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.573-588
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• 2009

본 논문에서는 네트워크 전송 중에 패킷손실에 의해 열화되는 IPTV 셋탑박스(STB: Set-Top Box) 재생영상의 화질을 모니터링하는 방법인 VR-VQMS(Visual Rhythm based Video Quality Monitoring Scheme)를 제안한다. 제안된 방법은 인코딩된 영상의 비쥬얼리듬(VR) 정보와 STB 재생영상의 비쥬얼리듬 정보를 특징정보로 사용하는 감소기준법 기반의 영상품질 측정 방법이며, 특히 영상품질관리 측면에서 패킷손실에 의한 화질열화를 정량화한 것이다. 화면열화 정도를 측정하기 위해 기존의 PSNR(peak-to-peak signal-to-noise ratio)을 수정한 NPSNR(Networked PSNR)이라는 새로운 품질척도를 정의하고 이를 기반으로 객관적 및 주관적 열화 척도를 정의하였으며, 온라인 VR-VQMS와 오프라인 VR-VQMS 두 가지의 화질열화 모니터링 방식을 제안하였다. 제안된 방법을 사용하면 화질열화가 발생된 시간과 지속시간, 발생횟수, 평균열화량 등에 대한 통계정보를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 시청자의 주관적 체감화질까지 측정할 수 있으며, VR 정보를 사용하기 때문에 눈으로도 직접 이들을 확인할 수 있다는 장점이 있다. 모의실험 결과를 통하여 VR 정보로 추정한 NPSNR 을 이용하여 계산한 화질열화 척도값이 2D 재생영상에 대해 계산한 화질열화 척도값을 매우 근사적으로 추정하고, 시청자의 주관적 화질까지도 상당히 정확하게 추정함을 확인할 수 있었다. 제안된 방법은 IPTV 사업에서 개별 고객들의 시청품질을 평가하는 품질관리 솔루션의 일부로 적용가능하며, 복잡한 연산은 품질관리서버가 수행하고, STB는 작고 가벼운 에이전트 프로그램만 탑재하면 되기 때문에 실용성이 뛰어난 장점이 있다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.57-66
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• 2013

재사용 가능한 3차원 가시화 도구의 개발에 대한 요구는 다양한 분야에서 제기되어 왔다. 특히 국방 모델링 및 시뮬레이션 분야에서는 시뮬레이션 결과의 다각적인 검증 및 분석을 통한 효율적인 의사결정을 수행하기 위해 이러한 요구사항에 맞는 시스템들이 개발되어 왔다. 또한 최근에는 이러한 효과를 극대화하기 위하여 VR 및 AR 기술을 적극적으로 활용하는 사례가 늘어나는 추세이다. 본 연구에서는 상업용 게임 엔진을 통한 전투 시뮬레이션 결과의 협업 가시화 도구의 설계 방안에 대해 소개한다. 이를 위해 SIMDIS나 Vega Prime과 같은 기존 도구 및 엔진의 장/단점 분석을 통해 본 연구에서 목표로 하는 협업 가시화 환경의 요구사항을 정의하였고, 이를 만족하는 시스템 개발을 위해 상업용 게임 엔진을 어떻게 활용하며, 어떤 이점을 갖는지를 제시한다. 구현된 프로토타입 시스템은 KAIST의 몰입형 가상현실 시설인 iCAVE, 그리고 스마트 디바이스들과 연동하여 협업 가시화 환경을 제공한다.

• International Journal of CAD/CAM
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• 제2권1호
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• pp.39-44
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• 2002

This paper presents a structure and architecture of an integrated simulation method (ISM) to meet the requirements of virtual factory engineering (VFE). Combining CAD, VR and discrete event simulation techniques, the ISM provides static and dynamic simulation functions for implementation of VFE throughout the lifecycle. The static simulation can be used to evaluate the factory layout. The dynamic simulation enables us to evaluate ergonomics of factory, process performance of production system, feasibility of production plan and operation of factory, and to train operators safely, which cover the whole VFE lifecycle. The principles of the key techniques of VFE, including virtual factory data management system (VFDMS), static and dynamic simulation, are also discussed. To demonstrate and validate the ISM, a case study has been carried out in an assembly factory.