[논문]그래픽스 API를 이용한 복셀화

정현배; 송주환; 권오봉; 최성희

그래픽스 API를 이용한 복셀화
Voxelization based on graphics API(Application Program Interface) 원문보기

정현배 (전북대학교 컴퓨터과학과) , 송주환 (전북대학교 컴퓨터과학과) , 권오봉 (전북대학교 컴퓨터과학과) , 최성희 (전주 공업대학 컴퓨터공학과)

본 논문은 3차원 그래픽스 시스템이 기본적으로 제공하는 프리미티브인 면(surface), 솔리드(solid)의 복셀화 및 이들을 결합한 CSG 표현의 복셀화에 대하여 고찰한다. 복셀화는 서피스로 표현된 물체의 빈 내부를 복셀로 표현하여 내부를 태우는 과정이다. 본 방법의 특징은 PC 플랫폼이 제공하는 그래픽스 API인 OpenGL을 이용하여 면, 솔리드 등을 고속으로 복셀화하여 이들을 기본 물체로 하여 불리언연산에 의해서 간단히 새로운 물체를 만들고 볼륨 환경에서 이들을 단일화된 방법으로 렌더링할 수 있는 것이다.

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문제 정의

본 논문에서는 그래픽스 API인 OpenGL이 제공하는 기능을 이용하여 서피스 및 솔리드를 대화적으로 복 셀 화하는 방법에 대하여 기술하였다. 본 방법은 서피스와 솔리드로 된 물체를 슬라이스로 나누어 렌더링하여 이를 XOR 연산과 블렌딩 함수를 이용하여 결합하여 복 셀 화한다다.

가설 설정

볼륨을 합성할 때 사용하는 연산 중 일부는 다음과 같다. 단 여기서 C₁ 은 물체 I의 색 C₂는 물체 2의 색 C 는 합성 후의 물체의 색이라고 가정한다.
블렌딩 함수는 두 개의 픽셀 면(pixel 미 ain)의 색을 혼합하는 함수이다. 솔리드의 제일 앞면은 항상 내부가 차 있고 모든 앞면의 크기는 뒷면보다 작다고 가정한다. 그다음 면에서부터는 내부가 비어 있는데 이것을 앞면과 뒷면을 XOR 연산과 블렌딩 함수를 이용하여 뒷면을 채워나간다.

제안 방법

2장에서 기술한 방법으로 간단한 복셀라이저를 IBM-PC Pentium IH 550MHz, RAM 256MB의 플랫폼에서 VC++와 OpenGL-i- 이용하여 구현하였다.
그러나 이 슬라이스는 경계면(폐곡선)만을 가지고 있어 내부를 채워야 된다. 본 논문에서는 OpenGL의 블렌딩 함수와 비트 단위의 XOR 연산을 이용하여 내부를 채운다. 블렌딩 함수는 두 개의 픽셀 면(pixel 미 ain)의 색을 혼합하는 함수이다.
본 논문에서는 임의의 물체를 슬라이스로 나누어 3차원으로 화면에 차 예로 렌더링하고 이것을 모뚜 메모리에 저장하는 방식으로 복 셀 화를 한다.[그림 1]과 같이 복셀화된 물체의 모양을 유지하기 위하여 직교투상법(orthogra다hie projection)을 이용한다.
본 논문에서는 그래픽스 API인 OpenGL이 제공하는 기능을 이용하여 서피스 및 솔리드를 대화적으로 복 셀 화하는 방법에 대하여 기술하였다. 본 방법은 서피스와 솔리드로 된 물체를 슬라이스로 나누어 렌더링하여 이를 XOR 연산과 블렌딩 함수를 이용하여 결합하여 복 셀 화한다다. 본 방법은 고속으로 복 셀 화가 가눙하기 때문에 서피스 및 솔리드로 된 물체를 대화적으로 복 셀 데이터와 함께 사용할 수 있고 렌더링 된 결과를 그대로 복 셀 데이터로 저장할 수 있기 때문에 텍스처 매핑을 이용하면 렌더링 결과를 그대로 3차원으로 복원할 수 있는 것이 장점이다.
복셀화된 볼륨의 해상도는 256X256X 256이다. 서피스로 된 구한 개를 선택하여 OpenGL로 렌더링하여 화면에 丑시하여 XOR 연산을 하여 메모리에 저장하는 방식으로 복 셀 화를 하였다.<그림 3-a>는 다각형으로 구성된 구의 렌더링 결과를 표시하고<그림 3-b>는 구에서 한 개의 슬라이스률 렌더링한 결과롤 표시한다.

이론/모형

본 논문에서는 임의의 물체를 슬라이스로 나누어 3차원으로 화면에 차 예로 렌더링하고 이것을 모뚜 메모리에 저장하는 방식으로 복 셀 화를 한다.[그림 1]과 같이 복셀화된 물체의 모양을 유지하기 위하여 직교투상법(orthogra다hie projection)을 이용한다. 물체의 주 방향을 설정하여 이 방향을 관측 영역의 Z 측 방향에 맞추어 간 측 공간의 갚이를 조절하여 물체를 슬라이스로 나순다.

성능/효과

본 논문에서의 방법으로 구를 슬라이스로 분할하고 XOR 연산을 하여 복 셀 화하는데 소요 시간은 1335초 걸렸는데 종래의 알고리즘보다는 개선된 것이라 생각된다. 물체가 복잡해지면 더욱더 시간차가 많이 나리라 기대된다.
본 논뚠에서는 OpenGLU]율 이용하여 서피스 및 솔러드로 구성죈 물체를 고속으로 복셀화하눈 방법 예 관하여 소개한다. 본 방법은 고속으로 복 셀 화가 가능하기 때문에 서피스 맟 솔리드는 데이터를 복 셀로 변환하여 저장할 필요가 없고 본래와 형식으로 저창하여 불륨헨더링이 필요한 경우에만 현환 하여 이용할 수 있고 렌더래 된 결과를 복 셀 데이터로 저장하기 때문에 텍스처 맵핑을 이용하껸 렌더링 결과를 대로 3차원으호 복원할 수 있다는 장점이 있다.

후속연구

향후 연구로는 복셀화된 솔리드를 불리 언 연산을 이용하여 결합 시켜 보다 복잡한 물체롤 만들어내는 시스템의 구현을 계획하고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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