다각형 모델에 대한 실시간 스웹 볼륨 계산 방법

Abstract

스웹 볼륨의 경계를 계산하는 것은 기하 모델링, 동작 계획 등의 다양한 분야에서 중요한 계산 과정 중 하나이다. 본 논문에서는 다각형 모델의 스웹 볼륨 경계를 GPU를 이용하여 빠르게 계산하는 볼륨 기반의 새로운 방법을 제안한다. 외부 경계 추출을 위해서는 삼각형 집합이 포함된 그리드 공간을 내·외부 볼륨으로 구분해야 한다. 그런데 기존의 볼륨 기반의 처리방식에서는 이 과정에 가장 많은 시간이 소요되며, GPU를 이용한 병렬화에 한계가 존재했다. 우리는 처리되는 그리드 공간을 삼각형 집합의 복셀 주변으로 한정하고, union-find 연산으로 내·외부 연결 요소들을 탐색했다. 이런 방식은 복셀 데이터의 처리량을 획기적으로 줄이고, GPU의 성능을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 알고리즘의 모든 과정은 GPU에서 효율적으로 구현하였다. 본 연구에서는 다양한 복잡도를 가지고 있는 입력 데이터에 대한 실험을 통해서 기존의 볼륨 기반 연구에 비해 높은 성능을 보이는 결과를 확인했다. 본 논문에서 제안하는 방법은 이후 로봇의 동작 설계 시에 효율적인 충돌검사나 AR/VR 환경에서 움직이는 물체의 이동 반경을 실시간으로 시각화하는 등의 응용에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.