자연스러운 자세 제어를 위한 귀납적 역운동학 알고리즘

이범로,정진현,Lee, Bum-Ro,Chung, Chin-Hyun 한국정보과학회 2002 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.2

역운동학 알고리즘은 다관절체의 엔드 이펙터를 제어하기 위한 매우 유용한 방법이다. 대부분의 역운동학 처리 과정에서 주된 관심사는 다관절체가 가지는 자세의 형태 자체가 아니라 제어되는 다관절체의 엔드 이펙터의 위치와 방향이다. 그러나 삼차원 캐릭터 애니메이션과 같은 종류의 응용 분야에 있어서는 엔드 이펙터의 정확한 위치와 방향보다는 다관절체의 전체적으로 자연스러운 자세 자체가 훨씬 더 중요한 요소이다. 실제로 애니메이터가 기존의 역운동학 기법을 사용해서 인체와 같이 다수의 물리적인 제약조건을 가지는 인간형 삼차원 캐릭터의 자세를 자연스럽게 제어하기 위해서는 많은 시행착오를 겪어야만 하기 때문에 이를 보완하는 특별한 알고리즘이 요구된다. CCD(Cyclic Coordinate Descent) 알고리즘은 기하학적인 검색을 통해 원하는 위치에 엔드 이펙터를 위치시키는 해를 구하는 역운동학 방식의 하나로서 사용자 상호작용을 통한 다관절체의 자세 제어에 적합하다. 그러나 CCD 알고리즘의 해는 초기 자세에 강력하게 종속되어 있기 때문에 초기 자세에 따라서 서로 다른 많은 해들을 얻게 된다. 본 논문에서는 인간형 캐릭터의 자세 제어를 위해 균등 자세 지도를 이용한 귀납적 역운동학 알고리즘을 제안한다. 균등자세 지도의 학습 알고리즘은 인간의 다양한 자세를 왜곡 없이 양자화하기 때문에 균등 자세 지도를 이용해서 기술되는 모든 자세들은 사실적인 자세임을 보장한다. 그러므로 균등 자세 지도를 통해 계산된 다관절체의 엔드 이펙터가 원하는 삼차원 위치와 가장 가까운 자세를 추출해 냄으로써 자연스러운 자세를 가지는 역운동학의 결과를 얻을 수 있다. 이러한 방식은 키 프레임 기반 삼차원 캐릭터 애니메이션의 제작과 3차원 게임, 그리고 가상 현실 등의 분야에 유용하게 적용될 수 있다. Inverse kinematics is a very useful method for control]ing the posture of an articulated body. In most inverse kinematics processes, the major matter of concern is not the posture of an articulated body itself but the position and direction of the end effector. In some applications such as 3D character animations, however, it is more important to generate an overall natural posture for the character rather than place the end effector in the exact position. Indeed, when an animator wants to modify the posture of a human-like 3D character with many physical constraints, he has to undergo considerable trial-and-error to generate a realistic posture for the character. In this paper, the Inductive Inverse Kinematics(IIK) algorithm using a Uniform Posture Map(UPM) is proposed to control the posture of a human-like 3D character. The proposed algorithm quantizes human behaviors without distortion to generate a UPM, and then generates a natural posture by searching the UPM. If necessary, the resulting posture could be compensated with a traditional Cyclic Coordinate Descent (CCD). The proposed method could be applied to produce 3D-character animations based on the key frame method, 3D games and virtual reality.

온오프라인 연계 관광 메타버스 개발

이범로(Bum-Ro Lee) 한국컴퓨터정보학회 2022 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.30 No.2

딥러닝 기반 자세 추출을 통한 메타버스 가상 피팅 기술 구현

이범로(Bum-Ro Lee),이상원(Sang-Won Lee),신수진(Soo-Jin Shin) 한국컴퓨터정보학회 2022 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.30 No.1

한글 학습 기능성게임 ‘단어수집가’ 개발

이범로(Bum-Ro Lee) 한국컴퓨터정보학회 2022 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.30 No.2

수정 퍼지 경쟁 학습 네트워크를 이용한 이미지 코딩 응용

이범로(Lee Bum Ro),정진현(Chung Chin Hyun) 한국정보처리학회 1998 정보처리학회논문지 Vol.5 No.7

In designing a subcode book of the Classified Vector Quantization (CVQ), the Competitive Learning Network has a weakness to ignore some code vectors with considerate membership, because of their binary representation. Fuzzy Competitive Learning Network corrects such weakness with an adoption of the concept that each cluster has its continuous membership. But the algorithm must determine the size of subcode book by applying a trial and error procedure. In this paper, modified fuzzy competitive learning network, which has continuous membership extending binary membership, is proposed, as an algorithms applying to CVQ. The proposed algorithm yields an adaptive determination of the size of each subcode book according to the given sample vector in learning process, and prevents the designed subcode book from coming to a local minimum point by applying fuzzy concept to the competitive learning algorithm.

샌드박스 깊이 인식을 이용한 동적 터레인의 구현

이범로(Bum-Ro Lee) 한국컴퓨터정보학회 2016 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

FSM 기반의 게임 내 자동 생태계의 구현

이범로(Bum-Ro Lee) 한국컴퓨터정보학회 2016 한국컴퓨터정보학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2

체력 단련을 위한 모션 인식 기능성게임 "초등강호"의 개발 사례

이범로(Bum-Ro Lee) 한국컴퓨터정보학회 2015 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.20 No.11

In this paper we propose a method to analyze user’s motion as a game command, and implement a sports serious game applied the motion analysis method as a command interpreter. Recently, various contents platforms appear in industrial market, the computer game contents plays an important role in these emerging platforms as a killer contents. The computer game has enough values as an independent major cultural product, moreover it has the potential to be applied in various other fields such as education, healthcare, training, and so on. It could motivate users to do something continuously, and it could also support an immersive environment in a certain special game contents such as VR game. The Serious game ‘ChoDeungGangHo’, implemented in this paper, is the sensory healthcare serious game based on 3D run game and fitness game. It is designed for user to train the various exercise element by just playing the game, and it also supports the user management system and the linkage of social media. We proposes the sensory serious game ‘ChoDeungGangHo’ as a model of commercial serious game.

자연스러운 실시간 동작 전이 생성을 위한 균등 자세 지도 알고리즘

이범로(Bum Ro Lee),정진현(Chin Hyun Chung) 한국정보과학회 2001 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.7 No.6

동작 포착 시스템에 의해 기록된 동작 데이타를 재사용하는 것은 비용 절감이나 작업과정의 효율성 증대를 위해 매우 중요한 기술이다. 그러나 기록된 데이타의 동작 곡선이 제어점을 가지고 있지 않기 때문에 상호작용을 통한 동작 데이타의 편집이 쉽지 않아서 데이타의 재사용에 어려움이 있다. 기존 동작 데이타를 재사용하는 기술로서 많은 학자들은 조각 동작(Clip motion)들을 부드럽게 연결하여 새로운 동작을 만들어 내는 동작 전이 기술을 제안하고 있다. 본 논문에서는 이러한 동작 전이 기술의 구현 방법으로 균등 자세 지도(Uniform Posture Map:UPM)알고리즘을 제안한다. 학습 단계에서 UPM은 다관절체의 다양한 자세들을 비감독경쟁 학습을 통해 양자화한다. 이 단계에서 서로 유사한 자세를 나타내는 출력 뉴런을 기하학적으로 근접한 위치에 배치해서 다관절체의 전체 동작 지도를 생성한다. 생성된 UPM의 이러한 특징을 이용해서 적용된 두 동작의 중간 자세를 만들어 내고, 이 자세를 전체 중간 동작을 만들어 내는 키 프레임으로 사용한다. 많은 계산량이 요구되며, 결과 동작을 제어하기가 어려운 다른 동작 전이 알고리즘들과 비교하여 UPM 알고리즘은 중간 동작생성에 상대적으로 적은 계산량을 요구하며, 하나의 변수를 이용하여 생성된 동작을 제어할 수 있어서 편리한 상호작용 작업 환경을 제공한다. 특히 자기 조직 지도(Self-Organizing Map:SOM) 알고리즘을 이용해 자세 지도를 생성할 때, 실제로 존재하지 않은 자세가 포함될 수 있는 가능성을 학습 단계에서 제거함으로써 자세 생성에 있어서 안정성을 확보할 수 있다. 이로 인해 선형 보간법에 비해서 실제 동작에 가까운 동작 곡선을 생성함으로써 보다 자연스러운 동작을 만들어 낼 수 있다. 본 논문에서 제안된 동작 전이 기법은 삼차원 애니메이션제작, 삼차원 게임, 가상 현실 등의 다양한 분야에 유용하게 적용될 수 있다. It is important to reuse existing motion capture data for reduction of the animation producing cost as well as efficiency of producing process. Because its motion curve has no control point, however, it is difficult to modify the captured data interactively. The motion transition is a useful method to reuse the existing motion data. It generates a seamless intermediate motion with two short motion sequences. In this paper, Uniform Posture Map (UPM) algorithm is proposed to perform the motion transition. Since the UPM is organized through quantization of various postures with an unsupervised learning algorithm, it places the output neurons with similar posture in adjacent position. Using this property, an intermediate posture of two active postures is generated; the generating posture is used as a key-frame to make an interpolating motion. The UPM algorithm needs much less computational cost, in comparison with other motion transition algorithms. It provides a control parameter; an animator could control the motion simply by adjusting the parameter. These merits of the UPM make an animator to produce the animation interactively. The UPM algorithm prevents from generating an unreal posture in learning phase. It not only makes more realistic motion curves, but also contributes to making more natural motions. The motion transition algorithm proposed in this paper could be applied to the various fields such as real time 3D games, virtual reality applications, web 3D applications, and etc.

자연스러운 자세 제어를 위한 귀납적 역운동학 알고리즘

이범로(Bum Ro Lee),정진현(Chin Hyun Chung) 한국정보과학회 2002 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.8 No.4

역운동학 알고리즘은 다관절체의 엔드 이펙터를 제어하기 위한 매우 유용한 방법이다. 대부분의 역운동학 처리 과정에서 주된 관심사는 다관절체가 가지는 자세의 형태 자체가 아니라 제어되는 다관 절체의 엔드 이펙터의 위치와 방향이다. 그러나 삼차원 캐릭터 애니메이션과 같은 종류의 응용 분야에 있어서는 엔드 이펙터의 정확한 위치와 방향보다는 다관절체의 전체적으로 자연스러운 자세 자체가 훨씬 더 중요한 요소이다. 실제로 애니메이터가 기존의 역운동학 기법을 사용해서 인체와 같이 다수의 물리적인 제약조건을 가지는 인간형 삼차원 캐릭터의 자세를 자연스럽게 제어하기 위해서는 많은 시행착오를 겪어야만 하기 때문에 이를 보완하는 특별한 알고리즘이 요구된다. CCD(Cyclic Coordinate Descent) 알고리즘은 기하학적인 검색을 통해 원하는 위치에 엔드 이펙터를 위치시키는 해를 구하는 역운동학 방식의 하나로서 사용자 상호작용을 통한 다관절체의 자세 제어에 적합하다. 그러나 CCD 알고리즘의 해는 초기 자세에 강력하게 종속되어 있기 때문에 초기 자세에 따라서 서로 다른 많은 해들을 얻게 된다. 본 논문에서는 인간형 캐릭터의 자세 제어를 위해 균등 자세 지도를 이용한 귀납적 역운동학 알고리즘을 제안한다. 균등 자세 지도의 학습 알고리즘은 인간의 다양한 자세를 왜곡 없이 양자화하기 때문에 균등 자세 지도를 이용해서 기술되는 모든 자세들은 사실적인 자세임을 보장한다. 그러므로 균등 자세 지도를 통해 계산된 다관 절체의 엔드 이펙터가 원하는 삼차원 위치와 가장 가까운 자세를 추출해 냄으로써 자연스러운 자세를 가지는 역운동학의 결과를 얻을 수 있다. 이러한 방식은 키 프레임 기반 삼차원 캐릭터 애니메이션의 제작과 3차원 게임, 그리고 가상 현실 등의 분야에 유용하게 적용될 수 있다. Inverse kinematics is a very useful method for controlling the posture of an articulated body. In most inverse kinematics processes, the major matter of concern is not the posture of an articulated body itself but the position and direction of the end effector. In some applications such as 3D character animations, however, it is more important to generate an overall natural posture for the character rather than place the end effector in the exact position. Indeed, when an animator wants to modify the posture of a human-like 3D character with many physical constraints, he has to undergo considerable trial-and-error to generate a realistic posture for the character. In this paper, the Inductive Inverse Kinematics(IIK) algorithm using a Uniform Posture Map(UPM) is proposed to control the posture of a human-like 3D character. The proposed algorithm quantizes human behaviors without distortion to generate a UPM, and then generates a natural posture by searching the UPM. If necessary, the resulting posture could be compensated with a traditional Cyclic Coordinate Descent (CCD). The proposed method could be applied to produce 3D-character animations based on the key frame method, 3D games and virtual reality.