기하 인스턴싱 기법을 이용한 단백질 구조 가시화 및 속도 향상에 관한 연구

박찬용,황치정,Park, Chan-Yong,Hwang, Chi-Jung 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지 A Vol.16 No.3

구조적 생물 정보학 분야는 단백질의 3차원 구조를 대상으로 단백질을 연구하는 분야이며, 구조적생물 정보학의 중요한 분야 중의 하나는 단백질 3차원 구조 가시화이다. 단백질의 3차원 구조를 규명하는 장비의 발달로, 규명되는 단백질의 크기와 개수가 증가함에 따라, 고성능의 단백질 가시화 시스템의 필요성도 크게 증가하였으나, 기존의 단백질 구조 가시화 시스템은 3차원 그래픽 하드웨어에 최적화 되지 못하여, 거대 단백질의 가시화에 충분한 성능을 가지지 못하였다. 본 논문에서 제안하는 단백질 3차원 구조 가시화 시스템은 거대 단백질의 가시화 하기 위하여, 3차원 그래픽 하드웨어의 최적화 기법중의 하나인 기하 인스턴싱 기법을 사용하여 빠르게 거대 단백질을 렌더링 한다. 성능 실험에서 7종의 다른 크기의 단백질을 대상으로, 4가지 가시화 방법에 대하여, 제안하는 시스템과 기존의 시스템과의 단백질 렌더링 성능 비교 실험을 하여, 대부분의 경우 우수한 성능을 보였다. Analysis of 3-dimensional (3D) protein structure plays an important role of structural bioinformatics. The protein structure visualization is the one of the structural bioinformatics and the most fundamental problem. As the number of known protein structure increases rapidly and the study of protein-protein interaction is prevalent, the fast visualization of large scale protein structure becomes essential. The fast protein structure visualization system we proposed is sophisticated and well designed visualization system using geometry instancing technique. Because this system is optimized for recent 3D graphics hardware using geometry instancing technique, its rendering speed is faster than other visualization tools.

화소 및 이동 정보를 이용한 골프 스윙 궤도 추적 알고리즘

이홍로,황치정,Lee, Hong, Ro,Hwang, Chi-Jung 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지B Vol.12 No.5

본 논문에서는 기존의 모델 기반 추적 기법에서의 중심점 고정 문제를 해결하기 위한 비디오 프레임의 화소 정보와 골프채의 이동정보를 이용한 추적 알고리즘을 제안한다. 모델기반의 추적 기법은 골프채의 위치와 스윙 속도에 대한 정보를 4차, 6차 다항식 함수로 모델링하여 고정된 축을 중심으로 궤도를 계산해낸다. 실제 자세 교정이 필요한 골프 초심자의 경우 중심이 많이 움직이는 경우가 많으므로 중심점을 고정하여 스윙 케도를 모델링하는 모델 기반의 추적 기법을 직접 적용하기에는 어려운 문제점이 따른다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 프레임 간의 화소 정보를 이용하여 모션을 검출한 후, 검출된 모션으로부터 골프채가 평행인 두개의 직선으로 이루어져있다는 특성과 업스윙과 다운스윙 시 이동하는 골프채의 위치를 분석하여 클럽 헤드와 손의 위치를 추출해 낸다. 또한 얼굴의 중심점과 양 발을 잇는 직선의 중심을 추적함으로써 사용자의 중심점을 추적해낼 수 있다. 중심점의 이동정보에 종속되지 않는 강인함을 증명하기 위해 중심점의 이동이 큰 초심자의 데이터를 가지고 실험을 하였으며, 그 결과 실제 클럽 헤드와 손, 그리고 중심점의 궤도를 정확히 추적해 낼 수 있었다. This paper presents a visual tracking algorithm for the golf swing motion analysis by using the information of the pixels of video frames and movement of the golf club to solve the problem fixed center point in model based tracking method. The model based tracking method use the polynomial function for trajectory displaying of upswing and downswing. Therefore it is under the hypothesis of the no movement of the center of gravity so this method is not for the amateurs. we proposed method using the information of pixel and movement, we first detected the motion by using the information of pixel in the frames in golf swing motion. Then we extracted the club head and hand by a properties of club shaft that consist of the parallel line and the moved location of club in up-swing and down-swing. In addition, we can extract the center point of user by tracking center point of the line between center of head and both foots. And we made an experiment with data that movement of center point is big. Finally, we can track the real trajectory of club head, hand and center point by using proposed tracking algorithm.

SPOT 위성영상의 스트립 센서모델링을 이용한 비접근지역 위치결정 연구

김만조,황치정,Kim, Man-Jo,Hwang, Chi-Jung 한국군사과학기술학회 2012 한국군사과학기술학회지 Vol.15 No.2

In this paper, a strip modeling method is developed for the acquisition of target positions in remote area and validated using the imagery of SPOT satellite. This method utilizes the parameters given in header files and constructs a camera model without ground control points. In most cases, the root mean squared error of check points is less than pixel size with one ground control point. The model error of reference image is evaluated using ground control points and used to remove the model error of target images acquired along the same satellite orbit, which enables one to calculate target positions in remote area where no ground control points are available.

단백질 3차원 구조의 지역적 유사성을 이용한 Flexible 단백질 구조 정렬에 관한 연구

박찬용,황치정,Park, Chan-Yong,Hwang, Chi-Jung 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지B Vol.16 No.5

구조적 생물 정보학 분야는 단백질의 3차원 구조를 대상으로 단백질을 연구하는 분야이며, 본 논문에서는 구조적 생물 정보학 분야의 핵심 연구 주제중의 하나인 Flexible 단백질 구조 정렬에 관한 새로운 알고리즘을 제시한다. Flexible 단백질 구조 정렬을 위하여, 단백질의 3차원 구조의 지역적인 유사성을 이용하여 두 단백질의 유사한 부분 구조를 추출해 내고, 이 추출된 유사 구조간에 연결 가능성을 검색하여 정렬이 가능한 모든 유사 구조를 찾고, 이 유사 구조에 꺽임점을 도입하여 Flexible 단백질 구조 정렬을 수행하였다. 이 과정에서 단백질의 지역적 유사성을 정확히 비교하기 위하여 RDA를 이용한 방법을 제안하였고, Flexible 단백질 구조 정렬시 신뢰성 있는 꺽임점 위치 선정 방법과 그래프를 이용한 최적화 방법을 제안하였다. 성능 평가를 위하여 다양한 방법으로 Flexible 단백질 구조 정렬의 성능 평가를 수행하였고, 기존의 방법인 DALI, CE, FATCAT 보다 성능의 우수함을 나타내었다. Analysis of 3-dimensional (3D) protein structure plays an important role of structural bioinformatics. The protein structure alignment is the main subjects of the structural bioinformatics and the most fundamental problem. Protein Structures are flexible and undergo structural changes as part of their function, and most existing protein structure comparison methods treat them as rigid bodies, which may lead to incorrect alignment. We present a new method that carries out the flexible structure alignment by means of finding SSPs(Similar Substructure Pairs) and flexible points of the protein. In order to find SSPs, we encode the coordinates of atoms in the backbone of protein into RDA(Relative Direction Angle) using local similarity of protein structure. We connect the SSPs with Floyd-Warshall algorithm and make compatible SSPs. We compare the two compatible SSPs and find optimal flexible point in the protein. On our well defined performance experiment, 68 benchmark data set is used and our method is better than three widely used methods (DALI, CE, FATCAT) in terms of alignment accuracy.

OpenCL 기반의 그래디언트 라돈변환을 이용한 만화영상의 정규화

김동근,전혁준,황치정,Kim, Dong-Keun,Jeon, Hyeok-June,Hwang, Chi-Jung 한국정보처리학회 2011 정보처리학회논문지B Vol.18 No.4

디지털 만화영상은 인터넷에서 매우 인기 있는 컨텐츠이다. 일반적으로 디지털 만화영상은 디지털 스캐너에 의해 스캔되며, 후처리를 하지 않으면 서로 다른 크기와 기울어짐을 가질 수 있으며, 경계부분에 내용이외의 여백이 있을 수 있다. 기울어짐과 여백이 없이 영상의 내용의 크기를 정규화하는 것은 내용기반 만화영상 검색과 같은 응용에서 매우 중요한 단계이다. 본 논문에서는 그래디언트 라돈변환을 사용하여 검출한 선분을 이용하여 만화영상의 박스 프레임을 검출하는 방법을 제안한다. 만화영상에서 박스프레임은 여백이 없는 만화영상 내용으로 이루어진 최대 사각영역이다. 만화영상의 크기를 정규화하고, 기울어짐을 없애기 위하여 박스 프레임을 사용하고, 선분 검출 속도를 높이기 위하여 OpenCL로 구현하였다. 제안 방법이 만화영상에서 효과적으로 박스 프레임을 검출함을 실험으로 보였다. Digital comic images are one of popular contents on the Internet. Usually, they are scanned from comic books by digital scanners. Without post-processing, they may have different sizes, skews and margins other than contents at the boundary. To normalize the size of their contents without the skews and margins is an important step in comic image analysis and application such as content-based comic image retrieval system. In this paper, we propose a method to detect a box frame in comic images by extracting of line segments using the gradient Radon transform. The box frame in comic images is the maximum rectangle which consists of contents without margins. We use the detected box frame to normalize the size of comic images and to make them no skew. In addition, the proposed method is implemented by OpenCL to speed up the detection of the line segments. Experimental results show that our proposed method effectively detects the box frame in comic images.

論文(논문) : 무인항공기 자동이착륙을 위한 레이다 비콘 시스템의 추적필터 설계

김만조 ( Man Jo Kim ),황치정 ( Chi Jung Hwang ) 한국항공운항학회 2013 한국항공운항학회지 Vol.21 No.1

This paper presents a tracking filter of radar beacon system (RBS) for automatic takeoff and landing of an unmanned aerial vehicle. The proposed tracking filter is designed as the decoupled tracking filter to reduce the computational burden. Also, an adaptive estimation method of the measurement error covariance is proposed to provide an improved tracking performance compared to the conventional decoupled tracking filter whenever the accuracy of RBS observations is degraded. 100 times Monte Carlo runs performed to analyze the performance of the proposed tracking filter in case of normal operation and degraded operations, respectively. The simulation results show that the proposed tracking filter provides the improved tracking accuracy in comparison with the conventional decoupled tracking filter.

색상과 에지 공분산 특징을 이용한 변화영역 검출

김동근(Kim, Dong-Geun),황치정(Hwang, Chi-Jung) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.1

본 논문은 카메라로부터 획득한 컬러 비디오 영상에서 컬러 색상과 에지 그래디언트의 공분산 행렬에 기반한 영상의 변화영역을 검출하는 방법을 제안한다. 컬러 비디오 영상은 RGB 영상 대신에 밝기정보와 색상정보가 분리된 YCbCr 컬러 비디오 포맷을 사용한다. CbCr-채널로부터 컬러의 색상분포를 알 수 있는 컬러 공분산 행렬을 계산하며, Y-채널로부터는 영상의 에지 그래디언트 분포를 알 수 있는 공분산 행렬을 계산한다. 컬러 공분산 행렬과 에지 그래디언트 공분산 행렬은 배경영상으로부터 적분영상을 사용하여 사각영역의 합계와 제곱 합계, 곱셈 합계를 효과적으로 계산하여 각 화소에서 빠르 게 계산된다. 또한 시간에 따른 변화를 반영하기 위하여 배경영상과 입력영상의 가중평균에 의해 배경영상을 갱신한다. 현 재 프레임에서의 배경영상으로부터의 변화영역은 컬러 공분산 행렬과 에지 그래디언트 공분산 행렬을 사용한 통계적 거리 측정인 마하라노비스 거리를 이용하여 검출한다. 고속도로의 컬러 비디오 영상의 실험결과에서 컬러색상과 그래디언트의 변화영역을 효과적으로 검출할 수 있었다. This paper proposes a change detection method based on the covariance matrices of color and edge gradient in a color video. The YCbCr color format was used instead of RGB. The color covariance matrix was calculated from the CbCr-channels and the edge gradient covariance matrix was calculated from the Y-channels. The covariance matrices were effectively calculated at each pixel by calculating the sum, squared sum, and sum of two values' multiplication of a rectangle area using the integral images from a background image. The background image was updated by a running the average between the background image and a current frame. The change areas in a current frame image against the background were detected using the Mahalanobis distance, which is a measure of the statistical distance using covariance matrices. The experimental results of an expressway color video showed that the proposed approach can effectively detect change regions for color and edge gradients against the background.

비객체지향 언어를 사용한 객체지향 위젯 구성과 응용

민옥기(Ok-Gee Min),황치정(Chi-Jung Hwang) 한국정보과학회 1996 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.2 No.1

본 논문에서는 객체지향의 주요 특성인 캡슐화, 상속성, 다형화 세가지 특성을 포함하는 객체지향 위젯을 비객체지향 언어인 C를 사용하여 구성할 수 있는 방법을 제시하였다. 이 객체지향은 위젯은 X윈도우를 사용한 그래픽 사용자 인터페이스 구성에 효과적으로 응용될 수 있다. 또한, 객체지향 위젯을 응용한 새로운 형태의 프레임워크 모델을 설계하였다. 본 논문에서 구성한 프레임워크 모델은 종래의 프레임 워크 모델에 객체지향 위젯을 접목하여 프레임과 툴박스 모두를 사용할 수 있도록 하는 방법이다. 이 프레임워크는 시스템 전체에 일치성을 가지며, 상하위 계층의 상속성으로 높은 확장성을 갖고, 또한 언어가 일반적이어서 언어에 대한 종속성이 없다. In this paper, an object-oriented widget, which satisfies the main characteristics of object-orientednesa such as encapsulation. inheritance. and polymorphism, can be constructed by using a non object-oriented language C. Object-oriented widgets are effectively applicable to the construction of graphic user interface using X window. A new framework model, an application of the object-oriented widgets, can be constructed by adding the object-oriented widgets to a conventional framework model. A framework model proposed is the one through which a programmer can use both frames and the toolbox. Such a framework model allows us to have system-wide consistency and high extensibility by the notion of inheritance, and it is independent on languages in the sense that it employs a widely used language.

고 / 저기압 위치 정보를 이용한 유사 일기도 검색 시스템

정창성(Chang-Sung Jung),이기범(ki-Bum Lee),김진용(Jin-Yong Kim),황치정(Chi-Jung Hwang) 한국정보과학회 2001 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1A

본 연구의 목적은 동아시아 지역에 대한 등압선 일기도를 대상으로 지상 일기 유형을 고저기압의 수 및 위치, 등압선의 간격, 기압값의 유사성을 파라메터로 분류하고 유사 일기도 검색시 동일한 파라메터를 사용하여 유사성 정도를 검색하는 알고리즘을 개발하는데 있다. 격자 데이터로부터 특징값들을 추출하고 이를 이용하여 유사도 측정을 수행하여 유사일기도를 검색하였다.

그래픽 가속을 이용한 비디오의 실시간 스타일화기법에 관한 연구

이지형(JiHyung Lee),황치정(Chi Jung Hwang) 한국색채학회 2010 한국색채학회 논문집 Vol.24 No.4

비디오 관련 기술의 발달과 디지털 비디오 영상의 보급으로, 컴퓨터를 이용하여 디지털 비디오에 다양한 특수효과를 적용하는 요구가 증가하였다. 기존의 이미지 변환 효과와 달리, 비사실적 렌더링 기술(NPR, non-photorealistic rendering)은 비디오 영상에 적용하가기가 쉽지 않다. 카툰이나 일러스트레이션 같은 스타일화를 비디오에 적용하면 느린 처리 속도, 반자동화로 인한 수작업, 결과 영상의 튀는 현상 등 단점들로 인해 실제 영상 제작 현장에서 사용하기 곤란하였다. 본 연구에서는 이러한 문제들을 극복하기 위해 자동으로 이미지 또는 비디오의 실시간 스타일화를 수행하는 2차원 이미지 기반의 비사실적 렌더링 기법을 제안한다. 비디오 영상에 비사실적 렌더링 효과를 적용하기 위해서 비디오의 각 프레임 이미지를 추출하고, 영상분석을 통해 얻은 쉐이딩 톤(shading tone)과 추상화(abstraction) 결과를 기반으로 순차적으로 변환한다. 변환된 각 프레임 이미지의 결과들을 모아서 먼저 흑백 일러스트레이션 효과가 적용된 스타일화된 비디오로 만든다. 흑백 일러스트레이션은 원 영상의 특징들을 잘 보여주지만, 영상의 의미를 잃어버리므로 컬러 일러스트레이션으로 확장하였다. 또한 내재적인 표현(implicit representation)을 갖도록 설계된 간단한 비사실적 렌더링 구조 덕분에 시간적 일관성(temporal coherence)을 지원한다. 마지막으로 실시간 처리를 위해 NVidia 사의 GPU를 이용하여 가속이 가능하게 되어, 실시간으로 동작 하도록 구현되었다. 제안하는 비사실적 렌더링으로 만들어진 스타일화 기법은 기존 영상과 차별화된 다양한 효과를 제공할 수 있고, 영상의 특징을 강조함으로써 필요한 정보를 더 효과적으로 전달하는 장점이 있다. 또한 자동으로 비디오 영상을 실시간에 스타일화가 가능하여, 방송, CF, 영화, 게임 등 디지털영상 제작 현장에서 핵심 기술로 활용될 수 있다. According to advancements in digital video technology, there are lots of needs for various special effects of videos by computer. The conventional image-transform effects could be applied to video streams, but non-photorealistic rendering effects are not easy to apply. In professional video productions, it is hard to use the non-photorealistic rendering (NPR) video effects like cartoon or illustration, because of problems which are low response time in processing and labor work, semi-automation using labor, jerkiness in video. To solve the above problems, we present a two-dimensional image-based NPR system that automatically delivers stylization of images and videos. In order to apply NPR effects to a video, we transform each frame image sequentially in the video based on shading tone and abstraction from the corresponding frame. When the above process is ended, results of the frame images are integrated as a black and white style video with our illustration effects. Although black and white illustration preserves the salient features of video, it couldn"t show the meanings of video without color. Therefore, we try to make the color illustration. Moreover, because of simple NPR structures, our system can support the temporal coherence. As a result, our system is designed to have an implicit representation, and implemented to achieve real-time performances using the GPU hardware with NVIDIA’s CUDA. Our NPR stylization has 2 advantages: Outstanding video effects, and effective message representation by the emphasis of salient features in images. As our approach is fully automatic and real-time processing, it will be the essential technology for the digital contents production fields like broadcasting, commercial, movie and game.