다중해상도 복셀화 기법

김아미(A-Mi Kim),송주환(Ju-Whan Song) 한국정보기술학회 2012 한국정보기술학회논문지 Vol.10 No.6

In this paper we introduce a new method about voxelization. Unlike existing methods, polygons are projected onto the principal axis and then we set the bounding volume to satisfy the minimal coverage criteria of discrete surface representation. Solid voxelization is performed by filling the model’s surface with a voxel in each case the vertex intersects the planes. In this process, lists of associated vertices and polygons are stored in a hash table, which is used to reduce the time to consume and the space to store in high resolution voxelization. In a voxelization experiment with PSB data, proposed methods have shown a better performance than J.H.’s plane depth based method in 67% of models. As the resolution is high, process time is slowly increased.

플랜옵틱 포인트 클라우드를 활용한 다시점 영상 부호화 방안

백무현,문지원,이진규,이하현,강정원,황성수 대한전자공학회 2020 전자공학회논문지 Vol.57 No.6

In this paper, we propose a system to create a plenoptic point cloud from multi-view and depth images and efficiently encode multi-view images using plenoptic point cloud. Plenoptic Point Cloud is a set of plenoptic points. Plenoptic Point is an representation method that has single geometric information where 3D point is located and multiple color information obtained from multi-view images. With the recent increase in interest in immersive contents, the utilization of multi-view images has increased, and research on encoding is essential to efficiently deliver them. To solve this, this paper uses plenoptic point cloud to minimize the loss of color information, and performs cube and frustum-based voxelization. Then, to solve the problem of geometric information distortion caused by voxelization, we propose a method to regenerate an image by projecting it in consideration of camera position. At the same time, similarity analysis between planoptic points is performed to verify whether this paper proposed an expression method advantageous for encoding. Experiment results showed that the average PSNR of images generated by creating a plenoptic point cloud using incremental generation method for all datasets and voxelizing them into frustum with a resolution of 4096 were 50.7dB. In addition, high similarities between plenoptic points of similar positions leads to an advantage in compression and encoding. 본 논문에서는 다시점 영상과 깊이 영상으로 플랜옵틱 포인트 클라우드를 만들고 이를 활용하여 다시점 영상을 효율적으로 부호화하는 시스템을 제안한다. 플랜옵틱 포인트 클라우드란 플랜옵틱 포인트의 집합이다. 플랜옵틱 포인트는 하나의 3차원 점이 위치하는 기하정보와 다시점 영상으로부터 획득한 다수의 색상 정보를 가지는 표현 방법을 의미한다. 최근 실감 영상에 대한 관심이 높아짐에 따라 다시점 영상의 활용도가 증가하였고 이를 효율적으로 전달하기 위해서는 영상 부호화에 대한 연구가 필수적이다. 이를 위해, 본 논문에서는 플랜옵틱 포인트 클라우드를 활용하여 색상정보의 손실을 최소화하고, 육면체와 입체사다리꼴 기반 복셀화를 수행한다. 이후 복셀화로 인한 기하정보 왜곡문제를 해결하기 위해 카메라 위치정보를 고려하여 투영하는 방식으로 영상을 다시 생성해내는 방법을 제시한다. 동시에 본 연구가 부호화에 유리한 표현 방법을 사용하였는지 여부를 검증하기 위하여 플랜옵틱 포인트 간 유사도 분석을 수행하였다. 실험결과 모든 데이터셋에 대해 순차적 생성방법으로 플랜옵틱 포인트 클라우드를 생성하고, 해상도가 4096인 입체 사다리꼴 형태로 복셀화 하여 생성한 영상의 평균 PSNR이 50.7dB가 나온 결과를 확인할 수 있었다. 또한 유사도 분석 결과 비슷한 위치의 플랜옵틱 포인트 간에 높은 유사도가 나옴에 따라 부호화에 유리한 결과를 기대할 수 있었다.

복합재료 특성 평가 2 : 복셀화기법을 이용한 탄소방적사강화 복합재료의 열전도도 모델링

조영준 ( Young Jun Cho ),설인환 ( In Hwan Sul ),강태진 ( Tae Jin Kang ),박종규 ( Jong Kyoo Park ) 한국복합재료학회 2005 한국복합재료학회 학술발표대회 논문집 Vol.- No.1

Legorization from silhouette-fitted voxelization

( Kyungha Min ),( Cheolseong Park ),( Heekyung Yang ),( Grim Yun ) 한국인터넷정보학회 2018 KSII Transactions on Internet and Information Syst Vol.12 No.6

We present a legorization framework that produces a LEGO model from user-specified 3D mesh model. Our framework is composed of two stages: voxelization and legorization. In the voxelization, input 3D mesh is converted to a voxel model. To preserve the shape of the 3D mesh, we devise a silhouette fitting process for the initial voxel model. For legorization, we propose three objectives: stability, aesthetics and efficiency. These objectives are expressed in a tiling equation, which builds a LEGO model using layer-by-layer approach. We legorize five models including characters and buildings to prove the excellence of our framework.

부호화 거리함수를 이용한 거대한 3D 복셀 지형의 생성

박상근 한국CDE학회 2023 한국CDE학회 논문집 Vol.28 No.4

This paper presents a procedural algorithm for generating 3D voxel terrain of infinite size using signed distance functions (SDF). This algorithm defines the characteristics of natural terrain by SDF, renders the SDF using ray marching, computes its position and color information in each pixel of each image obtained from 6 orthographic cameras (left, right, top, bottom, front, and back), then goes through data merging, voxelization processes, and meshing, creates the final 3D voxel terrain with a compact data structure. In addition, the LOD system for infinite 3D voxel terrain by controlling the resolution of the voxel terrain and the cell-based grid structure are described. It will be shown through experiments that the proposed approach is a useful technique for building a voxel world that is recently required in the metaverse space such as computer games.

기하모델-볼륨모델간 실시간 변환을 이용한 기하모델 변형방법

유병찬,한상원,신병석 한국차세대컴퓨팅학회 2023 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.19 No.1

With the development of virtual reality technology, various types of education/training simulations are being developed. An important technique in these simulations is to deform the object by an external force. Here, we will discuss how to process the deformation of a part of a solid object in real time. In this paper, we propose a geometric model transformation technique using two-step voxelization and adaptive remeshing. First, the target mesh is voxelized at high resolution and the generated volume data is compressed. If a part of the model is cut or polished by an external force, the corresponding voxel is modified by reflecting it in the converted volume data instead of directly applying it to the mesh. Then, the mesh is extracted again through the marching cube algorithm and the surface is smoothed through Laplacian smoothing. Existing marching cube algorithms and Laplacian smoothing algorithms have slow processing speeds, so real-time transformation processing is difficult. To solve this problem, real-time mesh creation was made possible by applying remeshing only to the deformed part instead of remeshing the entire mesh. In order to confirm the effectiveness of this method, it was confirmed that it is possible to shave part of the teeth by applying this method to dental surgery simulation. 가상현실 기술의 발전에 따라 다양한 종류의 교육/훈련 시뮬레이션들이 개발되고 있다. 이러한 시뮬레이션에서 중요한 기술은 외력에 의해 대상물체를 변형하는 것이다. 여기서는 단단한 물체의 일부가 깎이는 변형을 실시간에 처리할 수 있는 방법을 다루고자 한다. 이 논문에서는 2단계 복셀화(voxelization)와 적응형 리메싱(remeshing)을 이용한 기하모델 변형 기법을 제안한다. 먼저 대상 메쉬를 고해상도로 복셀화하고 생성된 볼륨 데이터를 압축한다. 외력에 의해 모델의 일부가 절단되거나 연마되면 이것을 직접 메쉬에 적용하는 대신 변환된 볼륨 데이터에 반영하여 해당 복셀(voxel)을 수정한다. 이후 Marching Cubes 알고리즘을 통하여 메쉬를 다시 추출하고 라플라시안 스무딩(Laplacian smoothing)을 통해 표면을 부드럽게 한다. 기존 Marching Cubes 알고리즘 및 라플라시안 스무딩 알고리즘은 처리속도가 느리기 때문에 실시간 변형처리가 어렵다. 이를 해결하기 위해 전체 메쉬에 대해 리메싱하는 것이 아니라 변형된 부분에 대해서만 리메싱을 적용함으로써 실시간 메쉬 생성이 가능하도록 했다. 이 방법의 유효성을 확인하기 위해 치과 수술 시뮬레이션에 이 방법을 적용하여 치아의 일부를 깎아내는 시술이 가능함을 확인하였다.

Application of a dual-resolution voxelization scheme to compressed-sensing (CS)-based iterative reconstruction in digital tomosynthesis (DTS)

Park, S.Y.,Kim, G.A.,Cho, H.S.,Park, C.K.,Lee, D.Y.,Lim, H.W.,Lee, H.W.,Kim, K.S.,Kang, S.Y.,Park, J.E.,Kim, W.S.,Jeon, D.H.,Je, U.K.,Woo, T.H.,Oh, J.E. Elsevier 2018 Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. Vol.880 No.-

<P><B>Abstract</B></P> <P>In recent digital tomosynthesis (DTS), iterative reconstruction methods are often used owing to the potential to provide multiplanar images of superior image quality to conventional filtered-backprojection (FBP)-based methods. However, they require enormous computational cost in the iterative process, which has still been an obstacle to put them to practical use. In this work, we propose a new DTS reconstruction method incorporated with a dual-resolution voxelization scheme in attempt to overcome these difficulties, in which the voxels outside a small region-of-interest (ROI) containing target diagnosis are binned by 2 × 2 × 2 while the voxels inside the ROI remain unbinned. We considered a compressed-sensing (CS)-based iterative algorithm with a dual-constraint strategy for more accurate DTS reconstruction. We implemented the proposed algorithm and performed a systematic simulation and experiment to demonstrate its viability. Our results indicate that the proposed method seems to be effective for reducing computational cost considerably in iterative DTS reconstruction, keeping the image quality inside the ROI not much degraded. A binning size of 2 × 2 × 2 required only about 31.9% computational memory and about 2.6% reconstruction time, compared to those for no binning case. The reconstruction quality was evaluated in terms of the root-mean-square error (RMSE), the contrast-to-noise ratio (CNR), and the universal-quality index (UQI).</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> It is proposed for a new DTS reconstruction method. </LI> <LI> The voxels outside a small region-of-interest (ROI) are binned. </LI> <LI> We performed a systematic simulation and experiment. </LI> <LI> It could be effective for reducing computational cost. </LI> </UL> </P>

비정형 건축물을 대상으로 한 인간행동 시뮬레이션의 고도화를 위한 적응형 복셀화 기술 개발에 대한 기초연구

이윤길 사단법인 한국융합기술연구학회 2023 아시아태평양융합연구교류논문지 Vol.9 No.2

In the field of architecture, the importance of human behavior simulation in the design stage is being reconsidered with the advent of atypical architectural spaces. This is because it is difficult to predict human behavior in the designed atypical space due to the morphological complexity of the atypical architectural space. Therefore, a number of studies are being conducted to increase the agent's response behavior-related intelligence. However, since most of the research is targeting a stereotyped object or space, and the agent's behavior is also limitedly treated, there is a limit to its use in the design and design process. This is a study to advance the voxelization technology of architectural geometry as a technology development for the automatic calculation of the possibility of triggering user actions in buildings of complex shapes and architectural spaces. In this study, with the concept of adaptive voxelization, a method for subdividing the necessary parts of an atypical physical space and giving the voxel characteristics related to human behavior is presented. To this end, we developed a prototype technology that can calculate some strategies and check their possibilities through theories and case studies. Also, by applying the prototype technology to the designed atypical space, the possibility of extracting the possibility of a more detailed behavior inducement was examined. 건축 분야에서 비정형 건축 공간의 등장하여 점차 유행하고 있는데 이를 통하여 설계 단계에서의 인간 행동 시뮬레이션의 중요성이 재조명되고 있다. 이와 같은 이유는 비정형 건축 공간의 형태적인 복잡성으로 인해 건축가에 의하여 설계된 비정형 공간에서 인간의 행동을 예측하기 어렵기 때문이다. 비정형 공간에서의 인간행동을 예측하기 위하여 에이전트의 반응 행동 관련 지능을 높이기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 대부분의 연구가 정형화된 사물이나 공간을 대상으로 하고 있고, 에이전트의 행동 역시 제한적으로 다루어지기 때문에 건축 디자인 및 디자인 과정에서 활용하는데 한계가 있다. 본 연구는 복잡한 형태의 건축물에서 사용자 행동의 유발 가능성을 자동으로 재현하기 위한 기술개발이다. 특히, 건축적 기하정보의 복셀화 기술을 고도화하기 위한것에 중점을 두고 있다. 즉, 본 연구에서는 적응형 복셀화 개념으로 비정형 물리적 공간의 필요한 부분을 세분화하여 인간의 행동과 관련된 복셀 특성을 부여하는 방법을 제시하였다. 이를 위해 이론과 사례 연구를 통해 몇 가지 전략을 제시하고 그 가능성을 확인할 수 있는 프로토타입 기술을 개발했습니다. 또한 설계된 비정형 공간에 프로토타입 기술을 적용하여 보다 세밀한 행동유도 가능성을 추출할 수 있는 가능성을 살펴보았다.

복셀환경에서의 로봇 최적 경로 생성

김영균(Yeong-Gyun Kim),박강(Kang Park) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.11

In the manufacturing industry, many facilities exist and work is performed according to the purpose. These facilities are intended for the production of workpieces, but at the same time, the safety of the workers must also be considered. Among them, since there are cases where work robots collaborate with workers to perform work, they need to perform work with greater precision. By simulating the movement of these work robots, we propose SW that increases work efficiency and prevents collisions. By simulating the movement of the work robot in a virtual environment, problems when applied in the real environment can be recognized and corrected in advance, and an efficient work path can be applied by calculating work efficiency. To this end, the actual working environment and the shape of the facilities were converted into voxels to calculate the working path, and safety was improved by checking the collision with obstacles. In addition, the calculation time can be shortened through voxelization, and the working path and collision check of the working robot can be precisely calculated.

딥 러닝(Deep Learning)을 이용한 포인트클라우드 분류

정동기(Chung, Dong Ki),이임평(Lee, Im Pyeong) 한국측량학회 2017 한국측량학회 학술대회자료집 Vol.2017 No.4

Point Cloud의 자동분류는 Point Cloud 데이터의 출현 이후 지속적으로 연구되어 온 도전과제다. 지속적인 연구에도 불구하고, 용량이 크고 불규칙적인 데이터의 특성상 자동으로 분류를 수행하더라도 결국 사람이 수동으로 개입해야 하는 부분이 존재해 왔으며, 이는 데이터 처리의 효율성을 현저하게 떨어트리는 결과를 초래하였다. 본 연구에서는 최근 사람만이 할 수 있는 영역에서 인간과 유사하거나 혹은 더 나은 성과를 내고 있는 딥 러닝을 이용해, 수동적인 개입이 필요한 분류 절차를 개선하고자 한다. 이를 위해 먼저 Point Cloud 데이터를 딥 러닝에 적용할 수 있는 Voxel 데이터로 변환하고, 딥뉴럴 네트워크를 이용해 분류과정을 수행함으로써 Point Cloud 분류에 딥 러닝 적용 가능성을 확인하였다. Automatic Point Clouds Classification is the challenging subject since appearance of Point Cloud data continuously. But despite continuous study, there have been some process that human had to be involved because of Point Cloud’s irregularity and large size. In this paper, we proposed automatic classification process using Deep Learning to improve the part that human has to be involved. First we voxelized Point Cloud to input to Deep Neural Network, and conducted classification with sample data according to our proposed process. As a result, we could confirm the applicability of Deep Learning to Point Cloud classification.