외곽선을 이용한 고속 3차원 인체모델 재구성

신병석,노성,정회상,정민석,이용숙,Shin Byeong-Seok,Roh Sung,Jung Hoe-Sang,Chung Min Suk,Lee Yong Sook 대한의용생체공학회 2004 의공학회지 Vol.25 No.6

In order to create three-dimensional model for human body, a method that reconstructs geometric models from contour lines on cross-section images is commonly used. We can get a set of contour lines by acquiring CT or MR images and segmenting anatomical structures. Previously proposed method divides entire contour line into simply matched regions and clefts. Since long processing time is required for reconstructing cleft regions, its performance might be degraded when manipulating complex data such as cross-sections for human body. In this paper, we propose a fast reconstruction method. It generates a triangle strip with single tiling operation for simple region that does not contain branch structures. If there exist branches in contour lines, it partitions the contour line into several sub-contours by considering the number of vertices and their spatial distribution. We implemented an automatic surface reconstruction system by using our method which reconstructs three-dimensional models for anatomical structures. 의학 영상 분야에서 인체에 대한 3차원 모델을 생성하는 데는 평행한 2차원 영상위에 있는 외곽선들로부터 원래 물체의 형상을 복원하는 방법이 일반적으로 사용된다. CT나 MR영상을 획득한 후 해부구조물에 대해서 구역화를 하면 외곽선 집합을 얻을 수 있다. 기존의 표면 재구성 알고리즘은 외곽선을 단순 정합이 가능한 부분과 클레프트(cleft)를 나누어 처리하는데, 클레프트를 처리하는 시간이 오래 걸리기 때문에 모델이 복잡할 경우 수행속도가 저하되는 단점이 있다. 본 논문에서는 분기(branch)가 없는 단순영역을 형태에 관계없이 한번에 타일화하고, 분기가 있는 경우에는 한 외곽선의 정점들을 대응하는 외곽선들의 정점개수와 분포를 고려하여 분할함으로써 간단하고 신속하게 타일화하는 방법을 제안한다. 이 기법을 이용하여 해부구조물의 3차원 모델을 생성하는 표면 재구성 시스템을 구현하였다.

확장된 정점 - 변 그래프를 이용한 다면체 인식

신병석(Shin Byeong-Seok),신영길(Shin Yeong Gil) 한국정보과학회 1994 정보과학회논문지 Vol.21 No.9

An automated object recognition method is required for automatic drawing retrieval and machining. In this paper we propose the Extended Vertex-Edge Graph to represent 3D objects, and a method of feature recognition using this graph. The extended vertex-edge graph has the same advantages of vertex-edge graph, but solves an ambiguity problem occurred in multiple face adjacent features. In addition, a feature hierarchy of an object can easily be constructed during feature extraction process as like as using face-edge graphs. 도면의 자동탐색이나 자동가공을 위해서는 물체를 자동으로 인식하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 3차원 물체를 확장된 정점-변 그래프로 표현하고 이 그래프를 이용하여 물체를 인식하는 방법을 제시하였다. 확장된 정점-변 그래프로 기존의 정점-변 그래프가 가지는 장점들을 그대로 수용하면서 다중 면 인접 특징들의 위치관계가 불명확해지는 모호성문제를 해결하였다. 또한 면-변 그래프에서처럼 특징 추출과정에서 특징들의 계층성도 쉽게 표현할 수 있도록 하였다.

가변 중심 편차 연산자를 이용한 법선 벡터 추정 방법

신병석(Byeong-Seok Shin) 한국정보과학회 1999 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.26 No.6

물체의 3차원 모델을 음영처리 하기 위해서는 물체 표면의 각 점에서 법선 벡터를 계산해야 한다. 복셀 기반의 볼륨 데이터는 표면에 대한 기하학적 정보가 없기 때문에 이웃 점들의 상대적인 위치나 데이터 값의 차이로부터 법선 벡터를 추정할 수밖에 없다. 기존에 고안된 법선 벡터 추정 연산자는 크기가 고정되어 있기 때문에 제한된 영역에서만 법선 벡터를 정확하게 계산하고 나머지 영역에서는 오류를 유발한다. 이 논문에서는 표면을 구성하는 점들의 공간적 배치나 그 점들의 데이터 값에 따라 크기가 변하는 가변 중심 편차 연산자와 이를 이용한 법선 벡터 추정 방법을 제안한다. 이 연산자를 사용하면 기존 연산자들보다 정확하게 법선 벡터를 추정할 수 있으며, 동일한 화질인 경우 계산 시간이 상당히 단축된다. It is necessary to calculate surface normal vectors in order to shade three-dimensional objects. Since volume data do not contain surface geometry, a normal vector for each point should be estimated from relative position or difference of data values of its neighboring points. The previous methods that use fixed-size operators can estimate normal vectors accurately only in limited area, and cause errors in the rest. In this paper, we propose the extended central difference operator of which the size can vary according to the arrangement of surface comprising points, and an efficient normal estimation method using the operator. This method calculates normals more accurately than the previous ones and its computation time is much shorter than that of the methods in case of the same image quality.

[“의료영상시스템” 특집을 내면서]

신병석(Byeong-Seok Shin) 한국정보과학회 2005 정보과학회지 Vol.23 No.10

직교 투영도 기반의 효율적인 솔리드 모델 재구성 알고리즘

신병석(Byeong-Seok Shin),신영길(Yeong Gil Shin) 한국정보과학회 1997 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.24 No.7

As the number of applications that use 3D solid models increases, it is required to devise an efficient method of constructing a solid model. One approach is the reconstruction from orthographic projections. This method is easy to input geometric information. However, it requires combinatorial searches and complicated geometric operations because of the loss of semantic information during projection. In this paper, we propose an efficient algorithm for reconstructing solid models using geometric properties and the topology of geometric primitives. The experimental results show that the algorithm can reconstruct 3D models much faster than the previous ones. 3차원 솔리드 모델을 입력으로 사용하는 응용 프로그램들이 많아지면서 솔리드 모델을 생성하는 효율적인 방법이 필요하게 되었다. 이중에 하나로서 직교 투영도로부터 솔리드 모델을 재구성하는 방법이 있다. 이 방법은 기하 정보를 입력하기 쉽다는 장점이 있지만 투영 과정에서 정보 손실이 발생하기 때문에 빈번한 조합 검사와 복장한 기하 연산을 필요로 한다. 본 논문에서는 몇가지 기하학적 성질들과 기하 요소들간의 연결성을 이용하는 효율적인 솔리드 모델 재구성 방법을 제안한다. 그리고 실험 결과를 통해 이 방법이 기존 방법들에 비해 솔리드 모델을 신속하게 재구성해내는 것을 보인다.

안보경영연구원과 LG-CNS

신병석(Byeong-Seok Shin) 한국정보과학회 2008 정보과학회지 Vol.26 No.1

비트교육센터

신병석(Byeong-Seok Shin) 한국정보과학회 2009 정보과학회지 Vol.27 No.2

이레이어시스템

신병석(Byeong-Seok Shin) 한국정보과학회 2009 정보과학회지 Vol.27 No.1

개선된 공간 도약법을 이용한 고속 가상 내시경 기법

신병석(Byeong-Seok Shin),김혁(JinGe) 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.29 No.7·8

가상 내시경을 구현하기 위해서는 세밀하고 정확한 원근 투영 영상의 고속생성과 충돌검출이 필수적이다. 본 논문에서는 고속 원근 볼륨 렌더링 기법을 이용하여 정확하면서도 빠른 렌더링이 가능한 가상 내시경 기술을 제안한다. 이 방법은 기본적으로 화질이 우수한 광선 투영법을 기반으로 하며 거리 정보(distance information)를 이용하여 투명한 공간을 비약하도록 함으로써 렌더링 속도를 향상시키도록 하였다. 렌더링 시에는 광선의 진행 방향에 따라 샘플 간격을 가변적으로 조절하는 방법을 이용하여 화질의 손실을 최소화하면서 처리시간을 향상시킨다. 또한 전처리 단계에서 생성된 거리 정보를 이용하여 충돌 검출을 간단히 할 수 있는 방법을 제안한다. In order to implement virtual endoscopy, high-speed rendering algorithm that generates accurate perspective projection images and efficient collision detection method are essential. In this paper we propose an efficient virtual endoscopy system based on volume rendering technique. It is possible to skip over empty (transparent) space using the distance value produced in preprocessing time, and it does not deteriorate image quality since it is an extension of ray-casting. It also accelerates rendering speed with minimal loss of image quality by adjusting sampling interval along a ray according to direction of the ray. Using the distance information, we can simplify the collision detection of volumetric objects.

표면 특성 감응식 법선 벡터 추정 방법

신병석(Shin Byeong-Seok),신영길(Shin Yeong Gil),이상구(Lee Sang Goo) 한국정보과학회 1995 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.22 No.11

To visualize the discrete data set acquired from scientific computation or sampling, it is necessary to calculate surface normal vectors at each point corresponding to object surfaces The discrete data set does not hold the geometric information for the surface comprising points, so it is necessary to estimate surface normal vectors using local information at each point. The existing normal estimation methods using local information have some problems of estimating incorrect normal vectors at discontinuous, aliased or noisy points Yagel solved some of these problems using his context-sensitive normal estimation method that detects discontinuity on object surfaces, segments them into several contexts, and calculates normals with context-sensitive operators. However this method's processing time is too long and it loses some information on detailed parts of the object surfaces This paper proposes surface-characteristic-sensitive normal estimation method which applies different operators according to characteristics of each surface for the normal vector calculation. This method has the same advantages of the context-sensitive method, and also some other advantages such as enhanced processing speed and reduction of the loss of information on detailed parts. 과학 계산이나 3차원 물체를 샘플링하여 얻어낸 이산 데이타를 가시화 하기 위해서는 물체의 표면에 해당되는 각 점에서 법선 벡터를 계산해야 한다. 이산 데이타에서는 표면을 구성하는 점들이 기하학적 정보를 가지고 있지 않기 때문에 각 점의 국소적인 정보를 이용하여 법선 벡터를 추정할 수밖에 없다. 국소적 정보를 이용하는 기존의 법선 벡터 추정 방법들은 표면의 불연속 점이나 계단 현상이 발생하는 점. 잡영이 있는 점에서는 올바른 법선 벡터를 추정해 내지 못하는 문제점을 가지고 있다. Yagel은 물체의 표면에서 불연속 점을 검출하여 여러 개의 컨텍스트로 분할한 후, 컨텍스트 내의 점들만을 이용하여 법선 벡터를 계산하는 컨텍스트 감응식 방법을 이용하여 이러한 문제를 해결하였다. 그러나 이 방법은 처리 시간이 오래 걸리고 상세한 부분의 정보가 손실되는 문제가 있다. 본 논문에서는 법선 벡터 계산 시에 면의 특성에 따라 서로 다른 연산자를 적용하는 표면 특성 감응식 법선 벡터 추정 방법을 제안한다. 이 방법은 컨텍스트 감응식 방법의 장점을 수용하면서 처리 속도가 빠르며, 상세부의 정보 손실도 적다.