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고광희(Kwanghee Ko) (사)한국CDE학회 2010 한국CDE학회 논문집 Vol.15 No.3
This paper addresses the problem of determining if two surfaces intersect tangentially or transversally in a mathematically consistent manner and approximating an intersection curve. When floating point arithmetic is used in the computation, due to the limited precision, it often happens that the decision for tangential and transversal intersection is not clear cut. To handle this problem, in this paper, interval arithmetic is proposed to use, which provides a mathematically consistent way for such decision. After the decision, the intersection is traced using the validated ODE solver, which runs in interval arithmetic. Then an iterative method is used for computing the accurate intersection point at a given arc-length of the intersection curve. The computed intersection points are then approximated by using a B-spline curve, which is provided as one instance of intersection curve for further geometric processing. Examples are provided to demonstrate the proposed method.
두 점군의 초기 정합에서 GPS와 IMU 센서들의 활용 방법에 대한 연구
이준희(Junhee Lee),고광희(Kwanghee Ko) (사)한국CDE학회 2018 한국CDE학회 논문집 Vol.23 No.2
This paper presents a method to utilize the GPS (Global Positioning System) and IMU (Inertial Measurement Unit) sensors for the initial registration of 3D scanned point clouds. First, two sets of point-clouds of a target scanned at two different positions and orientations are generated, and the scanner’s positions and attitudes corresponding to each point cloud are also obtained from the GPS and IMU sensors. Second, the data are post-processed by a Kalman filter and the initial registration is performed using the GPS and IMU sensor data. Third, fine registration of the two point clouds is carried out using the results from the initial registration using an ICP (Iterative Closest Point) algorithm. As a result, the number of iterations in the fine registration step is decreased by 88.8 percent, the processing time by 92 percent, and the root-mean-square error (RMSE) by 2.4 percent respectively, when the initial registration using the GPS data is applied. Likewise, the similar tests are performed to obtain more decreases by 19.9 percent for the number of iterations, 17.4 percent of processing time, and 2.9 percent of RMSE, respectively, when the GPS and IMU are combined for the initial registration.
CUDA를 이용한 효과적인 GPU 광선추적 가속 알고리즘 : CUDA를 이용한 효과적인 GPU 광선추적 가속 알고리즘
지중현(Joonghyun Ji),윤동호(Dongho Yun),고광희(Kwanghee Ko) 한국HCI학회 2009 한국HCI학회 학술대회 Vol.2009 No.2
This paper proposes an real time ray tracing system using optimized kd-tree traversal environment and ray/triangle intersection algorithm. The previous kd-tree traversal algorithms search for the upper nodes in a bottom-up manner. In a such way we need to revisit the already visited parent node or use redundant memory after failing to find the intersected primitives in the leaf node. Thus ray tracing for relatively complex scenes become more difficult. The new algorithm contains stacks implemented on GPU's local memory on CUDA framework, thus elegantly eliminate the problems of previous algorithms. After traversing the node we perform the latest CPU-based ray/triangle intersection algorithm 'Plücker coordinate test', which is further accelerated in massively parallel thanks to CUDA. Plücker test can drastically reduce the computational costs since it does not use barycentric coordinates but only simple test using the relations between a ray and the triangle edges. The entire system is consist of a single ray kernel simply and implemented without introduction of complicated synchronization or ray packets. Consequently our experiment shows the new algorithm can is roughly twice as faster as the previous. 본 논문은 CUDA를 이용하여 GPU에서의 최적화된 kd-tree 탐색구조 환경과 광선/삼각형의 교차검사 알고리즘을 통한 실시간의 광선추적 시스템을 제안한다. 기존의 GPU 기반 kd-tree 탐색 알고리즘은 대부분 스택이 없는 GPU 하드웨어의 특성상 임의의 단말노드에서 기하요소의 교차검사가 실패할 경우 상위노드로 상향식 탐색을 진행하기 때문에 노드에 대한 중복 방문이 반드시 필요하거나 혹은 불필요한 메모리의 적재가 필요하기 때문에 큰 장면에 대한 광선추적은 어렵게 된다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 CPU 방식의 kd-tree 탐색과 비슷하게 동작하도록 stack을 CUDA 프레임워크를 이용하여 GPU의 지역메모리로 구현하였기 때문에 기존의 방법 등에서의 문제점을 해결하였다. 또한 탐색구조를 통해서 찾은 말단 삼각형들의 처리를 위해서 최신의 CPU 기반의 교차검사 알고리즘인 Plücker 좌표계 검사를 CUDA로 구현하여 병렬 가속시켰다. Plücker 검사는 기존의 무게중심 좌표 대신에 광선과 삼각형 edge의 관계를 이용하는 간단한 연산만을 이용하는 장점이 있다. 전체 시스템은 단일 커널로 구성되어 있으며 병렬처리를 위한 복잡한 동기화나 광선패킷의 도입 없이 간단하게 구현되었다. 결과적으로 본 논문의 실험은 기존알고리즘 대비 제안하는 알고리즘이 약 2배의 성능 향상이 있음을 보여 준다.
ITRC 4th workshop 제 2-1 세부과제 : 가상 물체의 실시간 거동 및 반응 시뮬레이션과 시각적 실사렌더링 기술 개발
지중현(JoongHyun Ji),윤동호(DongHo Yun),고광희(KwangHee Ko) 한국HCI학회 2009 한국HCI학회 학술대회 Vol.2009 No.2
1차년도에는 햅틱 시나리오의 비주얼 쓰레드로서의 환경을 구축하여 햅틱 렌더링과 그래픽 렌더링의 연동을 위한 연구를 수행하였고 햅틱 장비로부터 오는 다양한 데이터 처리를 위한 데이터 로딩 기법을 연구하고 이를 멀티 코어 CPU를 이용하여 단일 조명상에서 광선 추적하는 알고리즘을 개발하였다. 당해연도에는 1Khz의 속도를 가진 햅틱 렌더링과의 불연속성을 해결하기 위하여 GPU를 이용한 보다 빠른 고품질의 광선 추적알고리즘을 개발하고자 한다. 이를 위하여 NVIDIA의 범용 솔루션인 CUDA를 통해 병렬 처리를 통해 실시간으로 다중 광원을 가진 Dynamic한 장면을 갱신할 수 있도록 한다. 또한 심장, 폐, 간과 같은 반투명한 재질을 가진 신체 장기 표현을 위해 각 재질에 맞는 양방향의 표면 내부 산란 분포함수를 간략화하여 차후 년도의 연구에 반영한다.