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거리장을 이용한 삼각망의 옵셋팅
Offsetting of Triangular Net using Distance Fields 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.24 no.9 = no.198, 2007년, pp.148 - 157  

유동진 (대진대학교 컴퓨터응용 기계설계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A new method which uses distance fields scheme and marching cube algorithm is proposed in order to get an accurate offset model of arbitrary shapes composed of triangular net. In the method, the space bounding the triangular net is divided into smaller cells. For the efficient calculation of distanc...

주제어

#삼각망   #옵셋팅   #거리장  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 한 셀에 있어서도 수 만, 수 십만 개의 절점에 대한 최소거리를 구할 수도 있으므로 원래의모델을 구성하고 있는 모든 삼각형에 대하여 거리장을 계산할 경우 계산량이 크게 증가할 소지가있다. 따라서 본 연구에서는 각 셀에 삼각망 모델중 최소거리가 될 가능성이 있는 삼각형들만 클러스터링 (clustering) 하여 사전에 분배함으로써 거리장 계산의 효율성 향상을 도모하였다. 아울러 현재의 절점에 대하여 클러스터링된 삼각형들을 거리가 작은 순서대로 sorting 한 후 실제 최소거리를 발생시킬 최소한의 삼각형들에 대해서만 최소거리 계산을 수행함으로써 전체 거리장 계산에 소요되는 시간을 실제적인 적용이 가능한 수준으로단축시켰다.
  • 본 논문에서는 삼각망 모델에 대한 옵셋곡면을거리장을 이용하여 구하는 새로운 방법을 제안하였다. 정의된 거리장으로부터 옵셋 곡면을 직접추출함으로써 종래의 공간발생문제나 삼각형들 간의 간섭 문제를 원천적으로 해소할 수 있었으며옵셋 곡면이 될 유효 셀만을 효율적으로 선별하는알고리즘을 제안하여 거리장의 계산시간을 대형 모델에 대한 실제 응용이 가능할 정도의 수준으로단축시켰다.
  • 거리장 4"7 은 CAD 및 CG 분야에서 3차원 형상의 복셀화(voxelization), 솔리드모델의 불리언연산, 형상간의 모핑 (morphing)등에 사용되던 개념으로서 형상을 둘러싸고 있는 공간상의 모든 점에서 형상과의최소거리를 구해 스칼라장(scalar field) 형태로 정의해 놓은 것이다. 본 논문에서는 삼각망을 둘러싸고 있는 3차원 공간상에 거리장을 정의하고 생성된 거리 장으로부터 마칭큐브알고리즘 (marching cube algorithm)을 이용하여 정확하고 공간 및 간섭이 완벽하게 처리된 옵셋곡면을 추출해 내는 새로운 삼각망 옵셋방법을 제안하고 다양한 모델에 대한 실험을 통하여 실제 응용 가능성을 검증하고자한다.
  • 저자의 선행연구결과를 통하여 보고된 음함수곡면기법에 의한 삼각망의 옵셋방법 & 도 비교적정밀한 옵셋곡면을 얻을 수 있는 좋은 방법이기는하나 날카로운 모서리로 인한 공간발생문제나 삼각망들의 겹침문제를 해결하기에는 문제점이 있으며 또한 정확한 옵셋거리를 조절하기 위한 구속조건 처리가 쉽지 않다는 단점이 있다. 본 연구에서는 지금까지의 연구과정에서 언급 되었던 옵셋후의 공간 발생 및 겹침 현상을 근본적으로 해소하고 다양한 형상의 3차원 삼각망모델에 일률적으로 적용될 수 있는 거리장(distance fields)에 의한새로운 삼각망 옵셋방법을 제안하고자 한다. 거리장 4"7 은 CAD 및 CG 분야에서 3차원 형상의 복셀화(voxelization), 솔리드모델의 불리언연산, 형상간의 모핑 (morphing)등에 사용되던 개념으로서 형상을 둘러싸고 있는 공간상의 모든 점에서 형상과의최소거리를 구해 스칼라장(scalar field) 형태로 정의해 놓은 것이다.
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참고문헌 (9)

  1. Qu, X. and Stucker, B., 'A 3D surface offset method for STL-format models,' Rapid prototyping journal, Vol. 9, No.3, pp. 133-141,2003 

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  2. Kim, S. J. and Yang, M. Y., 'Offset of STL Model Generated from Solid Model,' Journal of the Korean Society for Precision Engineering, Vol. 22, No.9, pp. 202-211,2005 

  3. Jung, W. H., Jeong, C. S., Shin, H. Y. and Choi, B. K., 'Extracting a Regular Triangular Net for Offsetting,' Journal of the Korean Society of CAD/CAM Engineers, Vol. 9, No.3, pp. 203-211, 2004 

  4. Breen, D., Mauch, S. and Whitaker, R., '3D scan conversion of CSG models into distance volumes,' Proc. Of IEEE Symposium on Volume Visualization, pp. 7-14, 1998 

  5. Gibson, S., 'Using Distance Maps for smooth surface representation in sampled volumes,' Proc. of IEEE Symposium on Volume Visualization, pp. 23-30, 1998 

  6. Cohen-Or, D., Levin, D. and Solomovici, A., 'Three dimensional distance field metamorphosis,' ACM Transactions on Graphics, Vol. 17, No.2, pp. 116-141, 1998 

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  7. Parker, S., Parker, M., Livnat, Y., Sloan, P., Hansen, C. and Shirley, P., 'Interactive ray tracing for volume visualization,' IEEE Transactions On Visualization and Computer Graphics, Vol. 5, No.3, pp. 238-250, 1999 

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  8. Yoo, D. J., 'Shape Reconstruction from Unorganized Cloud of Point using Adaptive Domain Decomposition Method,' Journal of the Korean Society for Precision Engineering, Vol. 23, No.8, pp. 89-99, 2006 

  9. Yoo, D. J., 'A Study on Filling Holes of Large Polygon Model using Implicit Surface Scheme and Domain Decomposition Method,' Journal of the Korean Society for Precision Engineering, Vol. 23, No. 1, pp. 174-184,2006 

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