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삼차원 구의 보로노이 다이어그램 계산을 위한 두 가지 알고리듬 및 단백질구조채석에의 응용
Two Algorithms for Constructing the Voronoi Diagram for 3D Spheres and Applications to Protein Structure Analysis 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.11 no.2, 2006년, pp.97 - 106  

김동욱 (한양대학교 Voronoi Diagram 연구단) ,  조영송 (한양대학교 Voronoi Diagram 연구단) ,  김덕수 (한양대학교 산업공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Voronoi diagrams have been known for numerous important applications in science and engineering including CAD/CAM. Especially, the Voronoi diagram for 3D spheres has been known as very useful tool to analyze spatial structural properties of molecules or materials modeled by a set of spherical atoms....

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 삼차원 구들에 대한 보로노이 다이어그램을 구하는 알고리듬인 모서리 추적법과 영역확장법을 제시하였다. 모서리 추적법 및 영역 확장법은 모두 O(mn)의 최악 경우 시간 계산량을 가진다.
  • 본 논문에서는 최근 들어 신약 개발 등의 사회 경제적 가치로 인하여 그 중요성이 더욱 부각되는 생물학 및 생명 공학 분야의 응용 문제를 푸는데 핵심적도구가 되는 삼차원 구들의 보로노이 다이어그램을 구하는 새로운 알고리듬인 모서리 추적법(Edge- Tracing)과 영역 확장법(Region-Expansion)을 제시한다. 모서리 추적법 및 영역 확장법은 모두 완전한 형태로 구현 되었으며 이들을 다양한 데이터로 실험한 결과를 제시한다.
  • 그리고 계산된 구의 보로노이 다이어그램을 단백질의 기하 구조 분석에 적용한 예를 보여준다. 이를 통하여 본 논문에서는 CAD분야에 생물학과 관련된 새로운 응용 분야를 제시하고자 한다.
  • 이제 하나의 제너레이터에 대한 영역 확장을 좀 더 자세히 살펴보도록 하겠다. 하나의 구의 반지름을 연속적으로 늘리게 되면 해당 보로노이 영역도 연속적으로 확장되게 된다.

가설 설정

  • 3. Check if the vertex found in Step 2 is a valid one or not by using VIDIC.
  • 그리고 영 역 확장 전에 모든 구들을 가장 작은 구의 반지름만큼 줄여놓고 시작하면 영역 확장 시의 계산을 줄일 수있을 것이다.
  • 삼차원에서 구의 보로노이 다이어그램은 보로노이 영역들의 집합으로 구성되어 있는 셀 구조를 가지게 되는데, 이는 CAD분야에서 널리 쓰이는 비다양체 (non-manifold) 모델을 위한 자료구조[23,25] 또는 약간변형된 형태의 자료구조로 표현이 가능하다. 논문에서는 삼차원 공간상의 구들은 일반 위치(general position)에 놓여있는 것으로 가정한다.
  • )와 반지름 r로 구성되어 있다고 하자. 이때, 하나의 구가 다른 구에 완전히 포함되는 경우는 존재하지않는다고 가정한다. 그러면 dist(a, Z>)를 점 a와 점 b사이의 유클리드 거리라 할 때, 각각의 구 5, 마다 #정의되는 보로노이 영역이 존재하게 되며, 구집합 S에 대한 보로노이 다이어그램은 이러한 보로노이 영역의 집합인 VD(5)={VR1, VR2, .
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참고문헌 (25)

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  17. Sastry, S., Corti, D. S., Debenedetti, P. G. and Stillinger, F. H., 'Statistical Geometry of Particle Pac kings. I. Algorithm for Exact Determination of Connectivity, Volume, and Surface Areas of Void Space in Monodisperse and Polydisperse Sphere Packings', Physical Review E, Vol. 56, pp. 5524.5532, 1997 

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  22. 류중현, 박노훈, 이병훈, 조영송, 김동욱, 김덕수, '단백질의 Molecular Surface 계산: 보로노이 다이어그램과 볼 블렌딩을 이용한 접근법', 한국 CAD/CAM학회 학술발표회 논문집, pp. 931-935, 2005 

  23. 이상헌, 이건우, '비다양체 형상 모델링을 위한 간결한 경계 표현 및 확장된 오일러 작업자', 한국 CAD/CAM학회 논문집, Vol. 1, No.1, pp. 1-19, 1996 

  24. 조철형, 조영송, 김동욱, 김덕수, '단백질의 포켓인식 : 보로노이 다이어그램과 convex hull을 이용한 접근법' 한국 CAD/CAM학회 학술발표회 논문집, pp. 685-688, 2005 

  25. 최국헌, 한순흥, 이현찬, '선택 저장을 이용한 복합 다양체 자료구조', 한국 CAD/CAM학회 논문집, Vol. 2, No.3, pp. 150-160, 1997 

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