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시각 장애인 가상현실 체험 환경을 위한 딥 러닝을 활용한 몰입형 보행 상호작용 설계

Author

오지석, 봉찬균, 김진모

Journal Title

한국컴퓨터그래픽스학회논문지

Publication Year

2019

Topics

#Deep learning
#Virtual reality
#Visual impairment

Summary

This study proposes a novel immersive virtual reality experience environment for walking adaptation of visually impaired people, utilizing deep learning-based braille block recognition, tracker-based walking process, and controller-based VR white cane. Experimental results from the developed VR application confirm that the proposed environment provides a high-level presence walking experience and accurately recognizes braille blocks.

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International Journal of Human-Computer Interaction

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시각 장애인의 보행 보조를 위한 점자블록 인식 정확도 향상 방안: YOLOv5와 꼭짓점 좌표 분석 활용 A Method to Enhance the Accuracy of Braille Block Recognition for Walking Assistance of the Visually Impaired: Use of YOLOv5 and Analysis of Vertex Coordinates

강준구; 바제네자 발렌틴; 안소명; 성민우; 이영석 · 2022

정보과학회논문지

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First Steps Towards Walk-In-Place Locomotion and Haptic Feedback in Virtual Reality for Visually Impaired

Kreimeier, Julian; Goetzelmann, Timo · 2019

CHI EA '19 EXTENDED ABSTRACTS: EXTENDED ABSTRACTS OF THE 2019 CHI CONFERENCE ON HUMAN FACTORS IN COMPUTING SYSTEMS

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Virtual Paving:Rendering a Smooth Path for People with Visual Impairment through Vibrotactile and Audio Feedback

Xu S.,Yang C.,Ge W.,Yu C.,Shi Y. · 2020

Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies

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Visual Perceptual Confidence: Exploring Discrepancies Between Self-reported and Actual Distance Perception In Virtual Reality.

Hmaiti Y; Maslych M; Ghasemaghaei A; Ghamandi RK; LaViola JJ · 2024

IEEE transactions on visualization and computer graphics

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Consequences of Virtual Reality Experience on Biomechanical Gait Parameters in Children with Cerebral Palsy: A Scoping Review.

Lohss R; Odorizzi M; Sangeux M; Hasler CC; Viehweger E · 2023

Developmental neurorehabilitation

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몰입형 가상현실 환경을 위한 아두이노 기반 저비용 보행 인터페이스 설계 및 구현

김종현 · 2025

한국컴퓨터정보학회논문지

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dos Santos, A.D.P.; Loureiro, M.; Frizera, A.; Machado, F.; Medola, F.O. · 2025

Disability and Rehabilitation: Assistive Technology

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The Reality of Virtual Reality: A Comparison of Pedestrian Behavior in Real and Virtual Environments

Ronald B. Gibbons; Brian Williams; Rajaram Bhagavathula; Justin M. Owens · 2018

Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting

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Training Pedestrian Safety Skills in Youth with Intellectual Disabilities Using Fully Immersive Virtual Reality - A Feasibility Study

Cherix, Robin; Carrino, Francesco; Pierart, Genevieve; Abou Khaled, Omar; Mugellini, Elena; Wunderle, Dominique · 2020

HCI IN MOBILITY, TRANSPORT, AND AUTOMOTIVE SYSTEMS. DRIVING BEHAVIOR, URBAN AND SMART MOBILITY, MOBITAS 2020, PT II

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A Review on Path Selection and Navigation Approaches Towards an Assisted Mobility of Visually Impaired People

Waqas Nawaz; Kifayat Ullah Khan; Khalid Bashir · 2020

KSII Transactions on Internet and Information Systems

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A Review on Path Selection and Navigation Approaches Towards an Assisted Mobility of Visually Impaired People.

Nawaz, Waqas; Khan, Kifayat Ullah; Bashir, Khalid · 2020

KSII Transactions on Internet & Information Systems

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Virtual Reality Without Vision: A Haptic and Auditory White Cane to Navigate Complex Virtual Worlds

Siu, Alexa F.; Sinclair, Mike; Kovacs, Robert; Ofek, Eyal; Holz, Christian; Cutrell, Edward · 2020

PROCEEDINGS OF THE 2020 CHI CONFERENCE ON HUMAN FACTORS IN COMPUTING SYSTEMS (CHI'20)

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Deep Learning based Wearable Assistive System for Visually Impaired People

Lin, Yimin; Wang, Kai; Yi, Wanxin; Lian, Shiguo · 2019

2019 IEEE/CVF INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTER VISION WORKSHOPS (ICCVW)

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시각장애인의 지팡이를 이용한 실내 보행에 대한 연구

송지원, 양승호 · 2010

디지털디자인학연구

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Presenting Walking Route for VR Zombie

Kohei Kanamori; Nobuchika Sakata; Yoshinori Hijikata; Tomu Tominaga; Kensuke Harada; Kiyoshi Kiyokawa · 2021

IEICE Transactions on Information and Systems

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Presenting Walking Route for VR Zombie

Kensuke HARADA; Kiyoshi KIYOKAWA; Kohei KANAMORI; Nobuchika SAKATA; Tomu TOMINAGA; Yoshinori HIJIKATA · 2021

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시각 장애인에 대한 인식 개선을 위한 ‘Hear me later’ VR 콘텐츠 제작 연구 A Study of ‘Hear Me Later’ VR Content Production to Improve the Perception of the Visually-Impaired

강예원; 조원아; 홍승아; 이기한; 고혜영 · 2020

한국컴퓨터그래픽스학회논문지

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Potential of the omnidirectional walking platform with virtual reality as a rehabilitation tool

Benjamin Soon; Nicholas Lee; Jilene Lau; Nicodemus Tan; Congcong Cai · 2023

Journal of Rehabilitation and Assistive Technologies Engineering

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Toward Image-To-Tactile Cross-Modal Perception for Visually Impaired People

Liu H.,Guo D.,Zhang X.,Zhu W.,Fang B.,Sun F. · 2021

IEEE Transactions on Automation Science and Engineering

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가상경관 설계기법 환경대학원 환경설계학과
전선 / 대학원
외부공간을 다루는 도시환경과 조경설계 분야에서 물, 바람, 빛, 식재 등은 설계에 필수적으로 반영해야하는 가변적이고 역동적인 환경 및 설계요소이다. 최근에는 외부공간에도 IoT 기술과 프로그래밍을 적용하여 환경변화에 반응하거나 상호작용이 가능한 설계요소의 도입이 증가하고 있다. 본 강좌는 가상현실(VR) 창작도구를 외부공간의 설계, 분석 및 평가도구로 활용하는 방법을 소개하고, 상호작용이 가능한 조경요소와 환경적 변화에 따른 경관을 시뮬레이션하여 설계과정에서 이를 효율적으로 활용하는 가상경관 설계기법을 탐구하는 것을 목표로 한다. 가상현실(VR)은 이용자에게 실재(實在)에 가까운 몰입형 경관의 체험을 제공하는 점에서 입체적 공간을 효과적으로 표현하고 경험할 수 있는 도구이다. 수강생들은 수업을 통해 3D 모델의 실시간 시각화가 가능한 언리얼 스튜디오(Unreal Studio)의 기본적인 공간설계기법을 습득하고, 가변적인 환경요소와 설계요소를 적용하여 HMD(Head Mount Display)를 통해 가상공간에서의 경관적 변화를 경험할 수 있다. 또한 실제 공간에서 체험할 수 있는 환경요소들을 정보화·정량화하여 가상의 공간에서의 경험을 입체적으로 분석하고, 상호작용이 가능한 조경요소의 설계방식을 실험하거나 평가하는 도구로도 활용할 수 있다.
- # Virtual reality
- # Landscape design
- # Environmental change
VR/AR의 개론 및 실습 공과대학
전선 / 학사
본 강좌는 가상현실·증강현실에 대한 주요 이론을 습득하고, 다양한 활용 사례들을 배우며, 실제 실습을 통해 VR/AR 환경을 구축할 수 있도록 한다. VR/AR에 대한 기본적인 지식 습득을 위해 딥러닝을 포함한 캐릭터 애니메이션 개론, 메타버스, 휴먼 팩터, 컴퓨터 그래픽스 이론, 가상현실 관련 소프트웨어 프로그램 실습, 3D 기반 모션캡쳐 등을 다룬다. 강의는 거꾸로 교육(Flipped learning) 방식으로 이루어지며, 3D 제작 플랫폼에 내장된 캐릭터 애니메이션 기본 모듈을 활용한 실습뿐 아니라 실제 VR/AR 기기를 활용한 프로젝트 위주로 진행된다. VR/AR 프로젝트를 바탕으로 과제를 부여하며 수강생은 분야별 모듈을 선택하여 참여하도록 한다. 프로젝트를 주도하고 이에 따른 문제를 해결해가는 과정에서 자기 주도적이고 동료 학습이 가능하도록 한다.
- # Virtual reality
- # Animation
- # Computer graphics
가상경관 설계기법 공과대학 협동과정 기술경영·경제·정책전공
전선 / 대학원
외부공간을 다루는 도시환경과 조경설계 분야에서 물, 바람, 빛, 식재 등은 설계에 필수적으로 반영해야하는 가변적이고 역동적인 환경 및 설계요소이다. 최근에는 외부공간에도 IoT 기술과 프로그래밍을 적용하여 환경변화에 반응하거나 상호작용이 가능한 설계요소의 도입이 증가하고 있다. 본 강좌는 가상현실(VR) 창작도구를 외부공간의 설계, 분석 및 평가도구로 활용하는 방법을 소개하고, 상호작용이 가능한 조경요소와 환경적 변화에 따른 경관을 시뮬레이션하여 설계과정에서 이를 효율적으로 활용하는 가상경관 설계기법을 탐구하는 것을 목표로 한다. 가상현실(VR)은 이용자에게 실재(實在)에 가까운 몰입형 경관의 체험을 제공하는 점에서 입체적 공간을 효과적으로 표현하고 경험할 수 있는 도구이다. 수강생들은 수업을 통해 3D 모델의 실시간 시각화가 가능한 언리얼 스튜디오(Unreal Studio)의 기본적인 공간설계기법을 습득하고, 가변적인 환경요소와 설계요소를 적용하여 HMD(Head Mount Display)를 통해 가상공간에서의 경관적 변화를 경험할 수 있다. 또한 실제 공간에서 체험할 수 있는 환경요소들을 정보화·정량화하여 가상의 공간에서의 경험을 입체적으로 분석하고, 상호작용이 가능한 조경요소의 설계방식을 실험하거나 평가하는 도구로도 활용할 수 있다.
- # Virtual reality
- # Landscape design
- # Environmental change
가상현실입문 사회과학대학 언론정보학과
전선 / 학사
가상현실(Virtual Reality)이란 컴퓨터시스템을 이용하여 생성한 3차원적인 인공의 세계에 인간이 몰입하여 실시간으로 보고, 듣고, 만지는 현실감을 체험하는 것을 말하며, 이 과정에서는 가상현실의 의미와 종류를 파악해 본 뒤, 다양한 CT산업분야에서 응용되는 구체적인 가상현실 시스템에 대해서 학습하게 될 것이다. 또한 가상현실의 기초가 되는 VRML(Virtual Reality Markup Language)에 대해서는 실습과 프로젝트를 수행하기도 한다.
- # Virtual reality
- # Virtual reality modeling language
- # Markup language
피지컬인터랙션디자인 미술대학 디자인학부
전선 / 대학원
사물이나 공간을 대상으로 하는 인터랙션 디자인에 있어서 컴퓨터 기술을 물리적 조형에 어떻게 접목시킬 수 있는가에 대해 연구하고 실습을 통해 디자인 프로젝트에 적용해보는 수업이다. 컴퓨터 프로그래밍에 대한 기초지식을 갖춘 학생들을 대상으로 하며, 피지컬 컴퓨팅을 위한 보드 컨트롤, 센서 및 출력장치 등 전기, 전자에 대한 내용과 함께, 이를 디자인 개념 구현에 어떻게 응용할 수 있는가에 대해 연구하고 디자인 가능성을 실험한다.
- # Computer Science
3차원 가상 set-up에 의한 디지털 교정치료 치의학대학원 치의학과
전선 / 대학원
교정영역에서 전통적인 진단과 치료방식은 x-ray와 사진을 이용한 2차원적인 방식에 의존하여 왔다. 그러나 과학기술의 발달로 인하여 진단과 치료계획시 3차원 CT, 3차원 사진, digital technology를 이용한 새로운 paradigm으로 변화하고 있다. 이에 따라 Digital Orthodontics이라는 개념을 이해하는 것이 필수적인 과정이 되었다. 교정계획 수립시 치아이동을 가상 Set-Up하여 simulation 하여봄으로써 실제 가능한 치아이동의 종류와 정도를 파악하여야 할 것이다. 따라서 본 과정은 3차원 digital virtual set-up 을 이용하여 실제 환자의 진단과 치료에 적용하는 법을 이해시키는데 목적이 있다. 이 과정은 아래와 같이 구성되어 있다. 1. 교정 진단과 치료계획시 3차원 CT, 사진, digital technology를 이용한 새로운 paradigm의 변화와 Digital Orthodontics이라는 개념을 이해한다. 2. Virtual set-up 의 개념 이해 3. 교정계획 수립시 치아이동을 가상 Set-Up하여 simulation 한다. 4. 실제 가능한 치아이동의 종류와 정도를 파악한다.
- # Orthodontics
- # Set
- # Computer Science
사회와 의료현장에서의 리빙랩 의과대학 의예과
전선 / 학사
본 과목은 의예과 1,2 학년을 대상으로 하는 선택교과목이며 리빙랩 (living lab) 개념을 활용하여 지역사회에서의 체험활동을 통해 의료인들과 환자, 의료시스템과 지역사회의 역동적인 관계를 이해할 수 있도록 하는 이론-실습 연계 수업입니다. 본 과목을 통해 환자 및 다양한 분야의 전문가와 소통하는 방법들을 배우고 환자가 질병의 치료와 관리를 위해 의료시스템 및 지역사회 기관들을 ‘navigate’ 하는 과정들을 현장에서 탐구하는 방법을 배우게 됩니다. 본 과목에서 중심적으로 다룰 내용은‘발달장애’이며, 이론 수업에서는 의료와 복지, 지역사회 연관성과 리빙랩에 대한 개념과 ‘발달장애’에 대한 기본 학습,‘발달장애’를 겪고 있는 분들과 보호자, 그리고 관련 종사자들과 소통하는 방법을 배우게 됩니다. 현장 체험활동에서는 팀별로‘발달장애’를 겪고 있는 분과 함께 할 수 있는 기회를 통해 그분들의 니즈와 일상생활 및 지역사회에서의 통합적 돌봄 의료 네트워크를 체험하면서 나의 관점뿐 아니라 다른 이들의 관점에 대한 이해력을 키워 미래의 의료인으로서의 Perspective를 넓히는 것에 목적을 두고 있습니다.
- # Developmental disorder
- # Social science
- # Mental disorder
도시설계연구 공과대학 건축학과
전선 / 대학원
본 교과목은 도시 및 도시설계 연구세미나로 도시보행, 도시보존, 도시오픈스페이스, 계획 및 계획안, 그리고 공동체설계의 세부주제를 탐구한다.
- # Urban design
- # Urban planning
사물인터넷 빅데이터 활용 탐구지도 사범대학 AI융합교육학과
전선 / 대학원
탐구에 활용되는 데이터를 수집하는 도구로써 사물인터넷 기반 센서를 활용하는 방법, 그리고 센서로부터 축적된 빅데이터 자료를 활용하는 정보처리 역량을 함양한다. 이와 같은 도구와 역량을 기반으로 하여 탐구 수업에서 활용하는 사례를 실습하면서 탐구 지도 과정을 경험한다.
- # Big data
- # Internet of things
- # Computer Science
(공유)인공신경망 혁신공유학부 혁신공유학부
전선 / 학사
인공신경망의 원리와 종류를 살펴보고 그 동작을 이해한다. 이를 기반으로 딥러닝 네트워크의 원리를 공부하고 설계하여 그 동작을 이론과 실습을 통해 이해한다. 또한 응용 분야에 따른 다양한 딥러닝 네트워크를 알아보고 학습과 검증 과정을 통해 설계 및 응용분야에 적용하는 예제를 공부한다.
- # Artificial neural network
- # Deep learning
- # Types of artificial neural networks
(공유)인공지능시스템 설계 프로젝트 혁신공유학부 혁신공유학부
전선 / 학사
본 과정에서는 인공지능에 대한 개요 및 deep learning에 대해 이해하며 TensorFlow 개념 및 기초 programming 실습을 진행한다. 그리고 Deep Learning 기반 Object Detection 방법과 무인점포 개발 응용을 위한 학습 trainset 자동 생성 방법을 실습을 통해 익힌다. 또한 AI Chip이 내장된 NPU 가속기 Board와 nVidia Jetson TX2 Board를 이용하여 YOLO V3 Object Detection 실습을 진행한다. 마지막으로 nVidia CUDA를 이용한 GPU Programming 개념 및 병렬 Programming 실습을 통해 GPU 구조에 대해 배운다.
- # Artificial intelligence(AI)
- # Cuda
- # Deep learning
인공지능시스템 설계 프로젝트 공과대학 전기·정보공학부
전선 / 학사
본 과정에서는 인공지능에 대한 개요 및 deep learning에 대해 이해하며 TensorFlow 개념 및 기초 programming 실습을 진행한다. 그리고 Deep Learning 기반 Object Detection 방법과 무인점포 개발 응용을 위한 학습 trainset 자동 생성 방법을 실습을 통해 익힌다. 또한 AI Chip이 내장된 NPU 가속기 Board와 nVidia Jetson TX2 Board를 이용하여 YOLO V3 Object Detection 실습을 진행한다. 마지막으로 nVidia CUDA를 이용한 GPU Programming 개념 및 병렬 Programming 실습을 통해 GPU 구조에 대해 배운다.
- # Internet of things
- # Systems design
- # System software
자율시스템 모션계획 및 의사결정기술 공과대학 협동과정 인공지능전공
전선 / 대학원
다양한 무인시스템의 경로 계획과 임무 판단에 관한 기법을 학습한다. 특히 시스템의 특성을 고려한 모션 계획, 모션에 대한 구속 조건, 충돌 회피 경로의 계산, 모델예측제어 등의 제어 기법과 학습 알고리듬의 모션 계획 문제에의 응용, 임무 수행을 위한 판단 기법, 그리고 이와 관련된 최적화 기법 및 다중개체시스템의 모션 계획 문제로의 확장 등에 대해 배운다. 수강생들은 다양한 모션 계획 알고리듬을 구현, 구동해봄으로써 실제 시스템에 적용할 수 있는 능력을 기르고, 관련 분야의 최신 논문을 통해 모션 계획 기법의 발전 동향을 살펴본다.
- # Motion planning
- # Machine learning
- # Computer Science
공간디자인프로젝트1 미술대학 디자인과
전선 / 학사
졸업전시를 위한 공간디자인 스튜디오 실습과목으로 공간디자인프로젝트2와 연계된 과목이다. 다양한 매체로부터 인간, 공간, 그리고 경계에 관련된 주제를 선정하고, 자신만의 시각으로 공간이 담고 있는 복잡한 힘들을 규명함으로써, 공간 고유의 속성과 문제를 드러낼 수 있는 특유의 작동방식을 디자인한다. 이러한 일련의 과정을 통해 공간 경계에서의 새로운 소통의 관계를 제시하는 것이 본 수업의 목표이다.
- # Spatial design
- # Exhibition
- # Space
원격탐사 공과대학 건설환경공학부
전선 / 학사
원격탐사에 대한 기본이론들을 이해하고, 위성영상의 프로세싱기법과 알고리즘을 이해하므로써, 여러 활용분야에 적용가능한 능력을 배양하는데 있으며, 이를 위해 IDRISI, ERDAS, ER-Mapper 등의 영상처리용 소프트웨어 실습을 병행한다.
- # Remote sensing
- # Software
- # Computer Science
3D그래픽디자인 미술대학 디자인과
전선 / 학사
그래픽을 입체로 표현할 때 고려되어야 하는 원리와 기술들을 익혀 다양한 매체에 효과적인 입체 표현을 가능하게 하는 것을 목표로 한다. 모델링, 질감, 렌더링, 애니메이션과 같이 3D그래픽스를 구성하는 필수적인 기술들을 학습하고 매체에 최적화된 입체표현을 탐구한다.
- # Graphic design
- # Rendering
- # Graphics
자율시스템 모션계획 및 의사결정기술 공과대학 항공우주공학과
전선 / 대학원
다양한 무인시스템의 경로 계획과 임무 판단에 관한 기법을 학습한다. 특히 시스템의 특성을 고려한 모션 계획, 모션에 대한 구속 조건, 충돌 회피 경로의 계산, 모델예측제어 등의 제어 기법과 학습 알고리듬의 모션 계획 문제에의 응용, 임무 수행을 위한 판단 기법, 그리고 이와 관련된 최적화 기법 및 다중개체시스템의 모션 계획 문제로의 확장 등에 대해 배운다. 수강생들은 다양한 모션 계획 알고리듬을 구현, 구동해봄으로써 실제 시스템에 적용할 수 있는 능력을 기르고, 관련 분야의 최신 논문을 통해 모션 계획 기법의 발전 동향을 살펴본다.
- # Motion planning
- # Machine learning
- # Computer Science
인간중심 재활 및 보조기기 설계 공과대학 기계공학부
전선 / 대학원
장애인 및 고령자의 삶의 질 향상을 위한 기술개발은 전 세계적으로 대학의 사회적가치실현 및 지역사회 사회문제해결 프로젝트의 핵심 주제로 발전되어 왔다. 정부에서 마련한 대국민 보조기기 온라인 청원 플랫폼의 다양한 사회적 요구사항을 해결할 수 있는 인간중심 보조기기 설계 및 개발에 필요한 이론 및 실습 경험을 통해 기계공학 전공자들이 사회문제 해결을 위한 제품 설계 및 사용자 중심의 제품개발에 관한 기본 소양을 갖추도록 한다. 본 교과목에서는 재활 및 보조기기 설계에 필요한 이론적 강의와 서비스 디자인, Co-Design, Participatory Action Research 등 문제해결형 제품설계 프로젝트의 실무를 실제 사용자 중심의 시나리오 기반으로 경험하게 한다.
- # Mechanical engineering
- # Service design
- # Product design
통합매체 1 미술대학 동양화과
전선 / 학사
이 수업에서는 3D아트와 인터랙티브아트의 개념 및 구현 방식을 학습하여, 학생의 연구 주제에 따라 매체 선택의 폭을 넓히는 것을 목표로 한다. TouchDesigner, Unity, Blender와 같은 실습 도구를 활용하여 가상환경에서의 표현영역을 확장하고 응용 방안을 모색함으로써 창의적이고 현대적인 포트폴리오를 구성한다.
- # Art of painting
- # Craft
로봇 비전 공과대학 기계공학부
전선 / 학사
로봇은 기술 발전과 수요 증가에 따라 공장 등의 제한된 환경에서 사람들이 생활하는 일상 환경으로 확장되고 있으며, 안전하고 효과적으로 로봇을 적용하기 위해서는 로봇이 사용되는 환경에 대한 이해가 필수적이다. 로봇 비전 과목은 카메라를 이용하여 로봇 주변의 3차원 공간 구조나 보행자, 차량 등 다양한 객체 등 로봇이 사용되는 주변 환경의 전반적인 인식에 관련된 다양한 문제와 해결방법을 학습하는 것을 목표로 한다. 다양한 컴퓨터 비전의 연구 분야 중 로봇에 관련된 카메라 모델, 자세 추정, 3D reconstruction, 딥러닝을 이용한 물체 인식 및 추적 등의 주제에 대해 기초적인 내용을 강의한다.
- # Computer vision
- # Robot
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