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햅틱 워크벤치 상에서의 시각/촉각 피드백 연동 가상객체 조작

Title
햅틱 워크벤치 상에서의 시각/촉각 피드백 연동 가상객체 조작
Other Titles
Handling Virtual Objects with visual/Force Feedback on Haptic Workbench
Authors
임아영
Issue Date
2002
Department/Major
과학기술대학원 컴퓨터학과
Keywords
햅틱워크벤치시각촉각피드백가상객체
Publisher
이화여자대학교 과학기술대학원
Degree
Master
Abstract
Recent VR technologies offer the great possibilities for the development in various types of medical simulation such as education, training, surgical planning, virtual surgery, and so on. Until now, most researches in medical simulation have been focused on three-dimensional visualization and navigation of human anatomical structures. However, for more realistic medical simulation, it is necessary to model the deformation of virtual object according to user's handling as well as transfer the object's response to user interactively in human's senses. In this paper, a medical simulation environment is presented which provides user with both visual and force feedback of deformable virtual human organs when the user interacts with virtual organs. The virtual organs (liver and stomach) are modeled using mass-spring-damper method to be physically deformed by user's interaction. And a haptic interface(PHANToM) is introduced to transmit the force between user and virtual organs. To feedback the force through the haptic interface, the collision between virtual organ and haptic device should be detected. In this paper, OBBTree algorithm is applied for fast collision detection. And, for more immersive visual feedback, a haptic workbench(Reachin Display) is combined to haptic interface.;컴퓨터를 이용한 가상 현실 기술은 반복 훈련 및 교육, 연습을 필요로 하는 의료 시뮬레이션 분야에 도입되어 큰 발전 가능성을 제시하였고, 현재 의료 시뮬레이션의 많은 영역에서 응용되고 있다. 최근까지의 많은 의료 시뮬레이션은 인체 해부학적 구조의 3차원적 가시화 및 네비게이션에 치중해 왔다. 그러나 보다 현실감 있는 의료 시뮬레이션을 위해서는 대상 객체의 변형성과 사용자와 대상 객체 사이의 물리적인 상호 작용이 모델링 될 필요가 있다. 본 연구에서는 이와 같은 필요성을 반영하여 대상 인체 부분 기관에 변형성을 부여하여 그것이 물리적인 상호 작용에 의해 변형 가능하도록 모델링하고, 디스플레이 장비(모니터 또는 햅틱 워크벤치)를 통해 시각적으로 볼 수 있도록 하였다. 또 기존에 2차원 마우스나, 3차원 마우스(스페이스 마우스)만을 사용하였던 인터랙션 환경에 햅틱 인터페이스를 도입하여 의료 시뮬레이션 대상 객체와의 상호 작용 시 만들어지는 힘을 사용자에게 전달하도록 하는 모듈을 구현하였다. 햅틱 인터페이스를 통해 가상 객체에 힘을 부여하고 그에 따른 힘을 피드백 받기 위해서는 충돌 감지 알고리즘에 의해 충돌여부를 알아낸 후, 충돌이 발생했을 경우 그에 적합한 충돌 반응, 즉 적합한 힘의 피드백이 일어나야 한다. 본 연구에서는 OBBTree를 이용하여 충돌 여부를 감지하고, 매스-스프링-댐퍼 모델을 사용하여 사용자에게 피드백될 힘을 계산하였다. 마지막으로는 위치적으로 따로 떨어져서 존재하던 시각 인터페이스와 햅틱 인터페이스를 햅틱 워크벤치를 도입하여 같은 위치 상에 둠으로써 몰입감을 증진시켰다.
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과학기술대학원 > 컴퓨터학과 > Theses_Master
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