본 논문은 프리미티브 모델을 이용하여 다양하고 복잡한 모델에 대한 변형을 직관적으로 제어할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 복잡한 원본 모델을 아우를 수 있는 단순화된 프리미티브 모델에 대응시킨 뒤, 프리미티브 모델의 변형기법을 적용한 결과를 이용해 원본 모델을 역산하는 방식으로 탄성체를 제어하는 방법을 제안한다. 하나의 프리미티브 모델만으로 서로 다른 형태를 가진 탄성체 모델들을 모두 제어할 수 있기에 한 종류의 모델로는 한 종류의 탄성체 시뮬레이션밖에 수행하지 못했던 기존 기법과 차별점을 가지고 있다. 결과적으로, 다수의 모델을 변형시키기 위해 다수의 예제를 요구했던 기존 기법에 비해, 본 논문은 하나의 예제 프리미티브를 편집하여 다양한 모델의 변형을 손쉽고 직관적으로 제어하는 결과를 보여주고 있다.
본 논문에서는 색상 정보와 변형 모델을 이용한 얼굴 영역 및 얼굴의 특징 영역의 자동 검출 방법을 제시한다. 영상으로부터 획득할 수 있는 정보 중 가장 빠르고 쉽게 얻을 수 있는 정보가 색상 정보이며, 색상정보는 사물을 판단함에 있어서 가장 효율적이면서 컴퓨터의 계산량을 줄일 수 있다는 장점을 갖고 있기 때문에 얼굴 영역 검출 방법으로 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 얼굴영역 및 얼굴 특성 추출함에 있어 컬러모델 사용 시 외부 조명의 영향을 줄여주는 조명 보정 방법을 제시하고, 조명 보정에 의해 평활화 된 YCbCr 색상모델에 적용하여 각 성분 특성을 고려한 얼굴영역 및 얼굴의 특성 영역에 해당하는 후보 영역을 검출하는 방법을 제시한다. 검출된 얼굴후보 영역 및 특성 영역은 가변 모델인 동적 윤곽선 모델의 초기 값으로 자동 적용되어 윤곽선 모델 적용 시 문제점가운데 하나인 초기 값 설정문제를 해결함과 동시에 얼굴 및 얼굴 특징 정보의 정확한 윤곽선을 추출하는데 사용된다. 실험 결과 제시된 방법을 적용한 결과 빠르고 효과적으로 얼굴 및 특성 영역을 검출 할 수 있음을 입증 할 수 있었다. 이상에서 추출된 얼굴의 특성정보는 차후 얼굴 인식 및 얼굴 특성을 설명하는 얼굴 특성 서술자로 사용될 수 있다.
최근 높은 관심을 모으고 있는 모바일 증강현실 게임은 몰입감을 높이기 위한 접근 방법으로 손꼽히고 있다. 모바일 디바이스의 카메라를 이용하여 대상 물체를 인식하고 게임 캐릭터가 등장하도록 하는 기존 증강현실 기반의 게임에서는 대부분이 터치 기반의 인터랙션만을 사용하고 있다. 본 논문에서는 게임의 몰입도를 높이기 위하여 증강현실 타겟 이미지를 움직임으로써 게임 속 변형 객체를 직관적으로 조작하는 기법을 제안한다. 제안 방법에서는 타겟 이미지들 사이의 거리와 방향을 계산하고, 이에 따라 변형객체에 주어지는 외부력(external force)의 크기를 조정함으로써, 직관적 방법으로 변형 객체의 움직임을 조작할 수 있도록 하였다. 본 논문에서는 게임 콘텐츠에서 자연스러운 객체 표현을 위하여 많이 사용되고 있는 변형 직물(cloth) 모델에 초점을 맞추었고, 바람(wind)과 강체(rigid object)로 표현되는 게임 객체들과 상호작용하는 자연스러운 직물의 움직임을 표현하였다. 실험에서는 유니티 에셋 스토어에서 판매하는 기존 유료 직물 모델의 적용 결과와의 비교를 통하여 제안 기법이 보다 현실감 있는 직물의 움직임을 표현하고 있는 것을 보였다.
The mechanical properties of aluminum honeycomb on the direction of axial crushing under quasistatic loading test was investigated. The crushing process was simulated numerically by full-scale finite element models. Simulations reproduce the experimental results both qualitatively as well as quantitatively. From the investigation, we suggested the constitutive model of energy absorbing honeycomb structure for large scale impact analysis. Real impact test of the WB(Moving Deformable Barrier) was carried and compared with finite element simulation. Constitutive model used in the numerical simulation had a good correlation with experiment. By suggesting the optimizing method fur honeycomb cell configuration design, relationship between cell configuration and crush strength is studied.
Haptic rendering is a process that provides force feedback during interactions between a user and an object. This paper presents a haptic rendering technique for a telemanipulation system of deformable objects using image processing and physically based modeling techniques. The interaction forces between an instrument driven by a haptic device and a deformable object are inferred in real time based on a continuum mechanics model of the object, which consists of a boundary element model and ${\alpha}$ priori knowledge of the object's mechanical properties. Macro- and micro-scale experimental systems, equipped with a telemanipulation system and a commercial haptic display, were developed and tested using silicone (macro-scale) and zebrafish embryos (micro-scale). The experimental results showed the effectiveness of the algorithm in different scales: two experimental systems applied the same algorithm provided haptic feedback regardless of the system scale.
The new integrated CAD-CAM systems induce an increasing demand for simulation tools, which are able to simulate industrial part assembly processes by welding, gluing, riveting or bolting(more generally by fastening). Concerning fastened flexible parts, there exist no efficient computational aid on tolerance and methodology available on the field. The first part briefly presents the approach method based on the finite element method for TADA(Tolerance Analysis of Deformable Assemblies). The second part compares the results obtained by simulation using the commercial FEM code with the measurements. The principal elements of dispersion have been identified and studied on an experimental basis in order to test the robustness of the TADA model. This has enabled us to verify the model's possibilities as regards industrial constraints such as the use of incompatible meshes or the use of triangular elements and so on.
A shear-deformable finite element model (FEM) with five nodes and thirteen degrees of freedom (DOFs) for free vibrations of laminated composite beams with arbitrary lay-up is presented. This model can be capable of considering the elastic couplings among the extensional, bending and torsional deformations, and the Poisson's effect. Lagrange's principle is employed in derivation of the equations of motion, and thus the element matrices are obtained. Comparisons of the present element's results with those in experiment, available literature and the 3D finite element analysis software (ANSYS(R)) are made to show its accuracy. Some further results are given as referencing for the future studies in vibrations of laminated composite beamst.
The higher order shear deformable model and an exact analytical method is used for analytical bending analysis of a cylindrical shell subjected to mechanical loads, in this work. The shell is modelled using sinusoidal bivariate shear strain theory, and the static governing equations are derived using changes in virtual work. The eigenvalue-eigenvector method is used to exactly solve the governing equations for a constrained cylindrical shell The proposed kinematic relation decomposes the radial displacement into bending, shearing and stretching functions. The main advantage of the method presented in this work is the study of the effect of clamping constraints on the local stresses at the ends. Stress, strain, and deformation analysis of shells through thickness and length.
최근 제한적인 마커기반 증강현실의 여러 가지 단점들을 보완하기 위해 사용자의 얼굴, 발, 손 등을 활용한 비 마커기반 증강현실 시스템에 관한 연구들이 활발하게 진행되고 있는 추세이다. 또한 대부분의 기존 증강현실 시스템들은 사용자에게 보여주는 것과 기본적인 상호작용에 목표를 두고 강체를 증강하여 수행되는 경우가 많았다. 본 논문에서는 단지 보여주는 것에 국한되는 것이 아니라 여러 분야에서 활용이 가능한 변형물체를 사용자와의 상호작용을 바탕으로 시뮬레이션을 제공하는 비 마커기반의 증강현실 시스템을 설계 및 구현하였다. 변형물체는 질량-스프링 모델, 유한 요소 모델 두 가지 방법을 주로 사용하여 구현한다. 질량-스프링 모델은 실시간 시뮬레이션에 장점이 있으며 유한 요소 모델은 변형물체의 정밀함을 나타낼 때 장점을 가진다. 본 논문에서는 실시간으로 시뮬레이션을 목표로 하고 있기 때문에 질량-스프링 모델을 기반으로 하는 테트라헤드론 구조를 이용하여 변형물체를 구현하였다. 변형물체의 자연스러운 움직임을 실시간으로 시뮬레이션하기 위해 키넥트 SDK를 통해 사용자의 손의 위치를 추적 하고, 손의 위치 변화량을 바탕으로 힘을 계산한다. 이를 바탕으로 $4^{th}$ order Runge-Kutta Integration 수치적분법을 이용하여 물체의 다음 위치를 계산하여 시뮬레이션 하도록 하였다. 그리고 자연스러운 동작을 표현하기 위해서 사용자의 손을 통해 물체에 작용하는 힘이 너무 많이 작용하지 않기 위해 제스처에 임계값을 정하였으며 해당 임계값을 넘는 힘이 작용할 경우 임계값으로만 적용되도록 설정하였다. 각 실험을 5회씩 반복하였으며 실험에 따른 시뮬레이션 연산속도를 분석하였다. 본 논문을 통해 구현한 변형물체를 활용한 비 마커기반 증강현실 시스템을 바탕으로 기존의 강체 기반의 증강현실에서 활용하기 힘들었던 의료, 교육 및 다양한 방면으로 시뮬레이션이 가능할 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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