기하모델-볼륨모델간 실시간 변환을 이용한 기하모델 변형방법

초록

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.

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