선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 논문에서는 실세계에 존재하는 물체를 더욱 사실적으로 표현하기 위해서 초음파를 이용하여 두께를 측정하고 이를 렌더링에 사용한 방법을 제안하였다. 초음파를 이용해 두께를 측정한 물체는 자동차코팅에 사용되는 방법으로 아크릴판에 코팅한 코팅 재질을 사용하였다.
- 본 연구에서는 두께를 사용하는 렌더링 모델에 실측으로 얻은 물체의 두께를 측정하여 사용하는 새로운 방법을 제안한다. 또한 광학 파라미터와 두께를 사용하는 물리기반 렌더링 방정식을 이용하여 재질을 렌더링한다.
- 본 장에서는 물체를 현실세계와 거의 똑같은 수준으로 재현하기 위해 두께가 중요한 요소임을 밝히기 위한 기초연구를 제시한다.
제안 방법
- multipole 모델에서 두께의 영향을 알아보기 위해 광학 파라미터인 σ′s = 48, σa = 2.1, g = 0, η = 1.4로 고정하고, 두께를 0에서 0.3까지 증가시키면서 총 반사율(blue line)과 총 투과율(red line)을 분석하였다.
- 다음으로 렌더링 된 결과를 PSNR과 DRIM을 이용해서 실제 재질을 촬영한 영상과 비교하였다.
- 초음파를 이용해 두께를 측정한 물체는 자동차코팅에 사용되는 방법으로 아크릴판에 코팅한 코팅 재질을 사용하였다. 두께의 측정은 Pulse-echo Tecnique를 사용하여 간단하게 수행되었으며, 코팅되지 않은 아크릴판을 기준시편으로 사용하여 음속을 측정하고, 코팅 재질의 두께를 측정하였다. 최종적으로는 두께와 함께 기존에 연구된 방법으로 추출된 물체의 광학 특성을 이용해 물체를 렌더링 하였으며 결과실험을 통해 두께에 따른 렌더링 결과의 차이를 시각적으로 확인하였다.
- 영상 분석 모델인 PSNR과 DRIM은 두 이미지의 유사성을 분석하는 것이다. 따라서 두께의 적용여부에 따른 결과의 비교를 위해서 각각을 대상 시편과의 유사도를 조사하였다. 표 3과 4는 각각 Gold 코팅과 Blue 코팅재질에 대해서 영상분석모델 PSNR과 DRIM로 비교 분석 결과이다.
- 본 연구에서는 두께를 사용하는 렌더링 모델에 실측으로 얻은 물체의 두께를 측정하여 사용하는 새로운 방법을 제안한다. 또한 광학 파라미터와 두께를 사용하는 물리기반 렌더링 방정식을 이용하여 재질을 렌더링한다. 제안 방법의 타당성을 위해 두께를 사용하지 않는 렌더링 방법과 비교실험 하였다.
- 최종적으로는 두께와 함께 기존에 연구된 방법으로 추출된 물체의 광학 특성을 이용해 물체를 렌더링 하였으며 결과실험을 통해 두께에 따른 렌더링 결과의 차이를 시각적으로 확인하였다. 또한 영상 분석 모델을 사용하여 정량적으로 분석하였다.
- 렌더링 시뮬레이션은 MFC에서 OpenGL API 와 CG shader를 사용하여 구현하였다. 사용된 모델은 “http://graphics.
- 앞에서는 측정한 두께를 적용하지 않은 렌더링과 적용한 렌더링 결과를 시각적으로 비교하였다. 이 장에서는 두 방법에 대한 정량적인 비교를 위해서 본론 3장에서 소개된 영상 분석모델을 이용하였다.
- 본 연구에서는 재질의 물리적 특성을 추출하기 위해 자체 제작한 물질을 사용하였다. 이 물질은 아크릴을 기본 베이스로 하고 그 위에 자동차의 코팅과 동일한 코팅을 하여 제작하였다.
- 초음파로 획득한 두께를 적용한 것과 적용하지 않은 렌더링 결과를 비교하기 위해서 대상 재질을 DSLR(Canon EOS 650D) 카메라로 직접 촬영한 영상과 얼마나 유사한지를 비교하였다. 비교 모델은 PSNR(Peak Signal-to-Noise Ration)과 DRIM(Dynamic Range Independent Metrics)를 이용하였다.
- 최종적으로 초음파로 측정한 코팅시편의 두께가 정확한지 확인하기 위해 버니어 캘리퍼스와 마이크로미터를 이용하여 시편의 두께를 측정하여 비교하였다. 비교를 위해 두 방법으로 측정한 두께 차이의 분산을 살펴보았으며 분산의 평균은 0.
- 두께의 측정은 Pulse-echo Tecnique를 사용하여 간단하게 수행되었으며, 코팅되지 않은 아크릴판을 기준시편으로 사용하여 음속을 측정하고, 코팅 재질의 두께를 측정하였다. 최종적으로는 두께와 함께 기존에 연구된 방법으로 추출된 물체의 광학 특성을 이용해 물체를 렌더링 하였으며 결과실험을 통해 두께에 따른 렌더링 결과의 차이를 시각적으로 확인하였다. 또한 영상 분석 모델을 사용하여 정량적으로 분석하였다.
- 추가로 감소된 산란계수의 영향을 알아보기 위해 쌍극모델에서 감소된 산란계수를 증가시키며 광원의 입사점과 산란되어 빛이 나오는 지점까지의 거리 r에 따른 반사율과 투과율을 분석하였다. σa = 2.
- 표 2는 직접 제작한 10개의 코팅 재질 중 6개에 대한 측정 결과로 두께 d는 앞의 방법대로 측정하였으며, 감소된 산란 계수 σ′s, 흡수 계수 σa, 그리고 굴절률 η는 본 연구팀의 광학 특성 추출방법을 통해 획득하였다[11].
대상 데이터
- 렌더링 결과 실험에 사용한 쉐이더는 두께 파라미터를 사용하며, 실시간 렌더링이 가능한 Layered Oren–Layar와 분론 3장의 렌더링 방법 두 가지이다.
- tw/~robin/courses/cg03/model/”에서 프리웨어로 제공되는 모델을 사용하였다. 모델은 4,721개의 정점과 9,395개의 트라이앵글로 구성되어있다.
- 본 연구에서는 재질의 물리적 특성을 추출하기 위해 자체 제작한 물질을 사용하였다. 이 물질은 아크릴을 기본 베이스로 하고 그 위에 자동차의 코팅과 동일한 코팅을 하여 제작하였다.
- 사용된 모델은 “http://graphics.im.ntu.edu.tw/~robin/courses/cg03/model/”에서 프리웨어로 제공되는 모델을 사용하였다.
- 그림 4는 측정된 물체의 두께 및 광학특성 파라미터를 시뮬레이션하기 위해 자체 제작한 렌더링 시스템의 인터페이스를 보여준다. 시스템은 비교평가를 위해서 9개 쉐이더 컴포넌트와 5종의 모델을 제공한다. 또한 다이얼로그를 통해 기본적으로 설정 된 파라미터를 수정할 수도 있다.
- 시편의 두께를 측정하기 위해 필요한 음속은 기본 아크릴에 대해 앞에서 설명한 방법대로 측정하였으며 이 때 탐촉자는 5MHz를 사용하였다. 측정 결과 기본시편의 두께는 1.86(mm)이고, 음속은 2.463.6(m/s) 이었다.
데이터처리
- 또한 광학 파라미터와 두께를 사용하는 물리기반 렌더링 방정식을 이용하여 재질을 렌더링한다. 제안 방법의 타당성을 위해 두께를 사용하지 않는 렌더링 방법과 비교실험 하였다. 비교실험은 시각적 판단을 위한 렌더링 결과와 정량적 분석을 위해 영상 분석 모델인 PSNR과 DRIM을 이용하였다[9～10].
이론/모형
- 따라서 결과의 검증을 위해 이전 연구에서 반투명한 물체를 렌더링하기 위해 제안된 렌더링 방정식을 사용하였다. 이 렌더링 방정식은 물체의 색상을 표현하기 위해 광학 파라미터인 흡수 계수, 감소된 산란 계수, 굴절률과 물체의 두께를 포함한다.
- 초음파로 획득한 두께를 적용한 것과 적용하지 않은 렌더링 결과를 비교하기 위해서 대상 재질을 DSLR(Canon EOS 650D) 카메라로 직접 촬영한 영상과 얼마나 유사한지를 비교하였다. 비교 모델은 PSNR(Peak Signal-to-Noise Ration)과 DRIM(Dynamic Range Independent Metrics)를 이용하였다.
- 제안 방법의 타당성을 위해 두께를 사용하지 않는 렌더링 방법과 비교실험 하였다. 비교실험은 시각적 판단을 위한 렌더링 결과와 정량적 분석을 위해 영상 분석 모델인 PSNR과 DRIM을 이용하였다[9～10].
- 우리는 반투명한 물체를 렌더링하기 위해 제안된 렌더링 방정식을 사용하였다. 물체의 색상은 빛이 각 파장 별로 물체 고유의 흡수, 산란 계수와 물체의 두께 등에 의해 되돌아 나오는 각 파장의 세기에 의해 결정된다.
성능/효과
- 87보다 작았으며, DRIM 결과에서는 두께를 무한으로 했을 때가 지역적으로 더 밝은 픽셀 값을 가졌다. Blue 코팅재질은 PSNR이 각각 22.55와 25.37이고, DRIM에서는 측정 두께를 적용하지 않았을 때 녹색이 더 많이 분포하고 있는 것을 확인할 수 있다.
- Gold 코팅재질의 PSNR은 두께를 측정하여 사용하지 않은 결과가 15.38로 측정하여 사용하였을 때인 18.87보다 작았으며, DRIM 결과에서는 두께를 무한으로 했을 때가 지역적으로 더 밝은 픽셀 값을 가졌다. Blue 코팅재질은 PSNR이 각각 22.
- PSNR은 두 개의 영상이 얼마나 유사한지를 평가하는 것으로 결과 값이 30 이상일 때 가시적으로 판단할 수 없으며, 30보다 작을수록 차이를 느낄 수 있다. 식 (8)과 (9)는 PSNR과 이를 계산하기 위한 MSE이다[9].
- 결론적으로 초음파는 빛과 달리 질량이 없이 에너지만 존재하며, 광학의 흡수 산란과 초음파의 흡수 산란은 측정 데이터를 유도하는 원인이 다르다. 또한 초음파의 산란과 흡수계수는 특정 식으로 결정될 수 있다.
- 따라서 두 재질에 대한 실험 결과 PSNR과 DRIM 두 분석 모델 모두 두께를 측정하여 렌더링한 결과가 상대적으로 좋게 평가되었다.
- 3까지 증가시키면서 총 반사율(blue line)과 총 투과율(red line)을 분석하였다. 분석 결과 두께가 증가하면 투과율은 0.4322에서 0.0036으로 수렴하여 크게 감소하였으며, 반사율은 0.3500에서 0.4058로 증가하며 수렴하는 것을 확인하였다.
- 여기서 파란선은 반사율을 나타내고 빨간 선은 투과율을 나타낸다. 분석결과에 따르면 감소된 산란 계수가 증가함에 따라 반사율은 증가하지만, 투과율은 감소하는 것을 알 수 있다.
- 최종적으로 초음파로 측정한 코팅시편의 두께가 정확한지 확인하기 위해 버니어 캘리퍼스와 마이크로미터를 이용하여 시편의 두께를 측정하여 비교하였다. 비교를 위해 두 방법으로 측정한 두께 차이의 분산을 살펴보았으며 분산의 평균은 0.047818로 평균 두께 2.0817(mm)에 비해서 상당히 낮은 오차를 보였다. 비교에 대한 자세한 데이터는 표 1과 같다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.