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이성온 연구실
한양대학교 로봇공학과 이성온 교수
마커리스 6DoF 포즈 추정
헤드 포즈 추정
컴퓨터 비전
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이성온 연구실

한양대학교 로봇공학과 이성온 교수

이성온 연구실은 로봇공학과 연계된 지능로봇 기술을 바탕으로, 카메라 기반 포즈 추정과 로봇 자동화 제어, 그리고 비침습 뇌자극의 로봇 플랫폼화를 수행합니다. 특히 랜드마크 비검출 6DoF 머리 자세 추정과 전범위 회전 표현을 이용한 마커리스 HPE를 핵심 기술로 보유하고 있습니다. 또한 6D 포즈 추적에서 ICP 실패 요인을 줄이기 위한 정합 고도화와 손-눈 캘리브레이션 기법을 적용합니다. 이와 함께 경두개 자기자극(rTMS) 코일 배치를 로봇으로 자동화하고 XR 환경의 감각 유도 실험을 병행합니다.

마커리스 6DoF 포즈 추정헤드 포즈 추정컴퓨터 비전딥러닝 기반 특징추출ICP 정합 고도화
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마커리스 전범위 6DoF 머리 자세 추정 thumbnail
마커리스 전범위 6DoF 머리 자세 추정
Markerless full-range 6DoF head pose estimation
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주요 논문
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1
Article
|
인용수 2
·
2025
WQuatNet: Wide range quaternion-based head pose estimation
Redhwan Algabri, Hyunsoo Shin, Ahmed Abdu, Ji‐Hun Bae, Sungon Lee
IF 6.1 (2025)
Journal of King Saud University - Computer and Information Sciences
머리 자세 추정(head pose estimation, HPE)은 인간-컴퓨터 상호작용, 의료, 로보틱스, 감시 등 다양한 응용 분야에서 핵심적인 과제이다. 기존의 대부분 방법은 오일러 각(Euler angles)을 표현으로 사용하지만, 특히 360° 전 범위 회전 상황이나 9개의 매개변수가 필요한 회전 행렬에서는 짐벌 락(gimbal lock)과 같은 어려움에 직면하는 경우가 많다. 본 연구는 이러한 문제를 회피하기 위해 4개의 매개변수만 사용하는 쿼터니언(quaternion) 표현을 활용하는 새로운 딥러닝 기반 모델인 WQuatNet을 제안한다. WQuatNet은 랜드마크-프리(landmark-free) HPE 방법에 기반하여, 이미지를 통해 360 의 전 범위 각도에서 머리 자세를 예측하도록 설계되었다. 랜드마크-프리 방법은 얼굴 랜드마크의 명시적 검출이 필요하지 않으며, 대신 전체 이미지를 활용해 머리의 방향을 추정한다. 본 모델은 견고한 특징 추출을 위해 RepVGG-D2se 백본을 통합하고, 쿼터니언 예측을 위한 두 가지 손실 함수(loss function)를 도입한다. 여러 HPE 데이터셋에서 협소-각도(narrow-range)와 전범위(full-range) 각도를 모두 포함하여 수행한 실험 결과는 WQuatNet이 정확도 측면에서 최신 기술 수준(SOTA) 접근법보다 우수함을 보여준다. 제안된 HPE의 성능은 CMU, AGORA, BIWI, AFLW2000, 300W-LP 데이터셋을 사용하여 평가하였다. 또한 각 모델 구성 요소의 중요성을 검증하기 위해 절제(ablation) 실험과 오류 분석을 수행하였다.
https://doi.org/10.1007/s44443-025-00034-1
Quaternion
Head (geology)
Pose
Range (aeronautics)
Artificial intelligence
Computer science
Computer vision
Mathematics
Engineering
Geology
2
Article
|
인용수 1
·
2024
Effect of vibrotactile feedback and perception induced by transcranial magnetic stimulation over the primary motor cortex in virtual hand illusion
Hyunsoo Shin, Jaeho Lee, G.S. Lee, Jaeyoung Park, Sungon Lee
IF 5 (2024)
Virtual Reality
비침습적 뇌 자극은 촉각 감각을 유도함으로써 우리가 가상 환경과 상호작용하는 방식을 혁신할 잠재력이 있다. 본 연구에서는 뇌 자극을 사용해 유도된 체현(embodiment)이 전통적인 햅틱 장치를 사용한 경우와 어떻게 다른지 살펴보기 위해, 가상 손 환상(virtual hand illusion) 실험을 수행하였다. 햅틱 장갑은 진동 촉각 피드백을 제공하기 위해 사용한 반면, 비침습적 뇌 자극은 손의 움직임과 감각을 유발하기 위해 경두개 자기자극(transcranial magnetic stimulation, TMS)을 통해 구현하였다. 우리는 소유권(ownership)과 신체 표상(body representation)의 변화로 인해 발생하는 고유감각적 드리프트(proprioceptive drifts)를 비교하였다. TMS 방법과 진동 촉각 방법 모두 가상 손을 향해 이동하는 유사한 경향을 보였으며, 이는 체현의 환상이 성공적으로 유도되었음을 시사한다. 드리프트 값은 진동 촉각과 TMS로 유도된 지각에서 각각 21.9 mm와 30.7 mm였다. 소유권에 관한 설문 결과는 시각과 촉각 감각의 동기 조건이 비동기 조건에 비해 유의하게 더 선호되는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 TMS 기반 가상현실을 사용하여 환상 효과를 향상시키는 것이 가능함을 보여주며, 가상 환경에서의 개선된 상호작용을 위한 새로운 가능성을 제공한다.
http://dx.doi.org/10.1007/s10055-024-01052-6
Transcranial magnetic stimulation
Illusion
Primary motor cortex
Computer science
Perception
Motor cortex
Neuroscience
Transcranial alternating current stimulation
Stimulation
Psychology
3
Article
|
인용수 10
·
2024
Deep learning and machine learning techniques for head pose estimation: a survey
Redhwan Algabri, Ahmed Abdu, Sungon Lee
IF 13.9 (2024)
Artificial Intelligence Review
머리 자세 추정(Head pose estimation, HPE)은 여러 인공지능(AI) 분야에 걸쳐 광범위한 응용 가능성을 지니고 있어 지난 10년 동안 광범위하게 연구되어 왔으며, 그 결과 정확도는 점진적으로 향상되었다. 응용이 전 범위 각도를 요구하고, 특히 제약이 없는 환경에서 수행되어야 할 때 문제는 더욱 어려워지며, 이로 인해 HPE는 활발한 연구 주제로 자리 잡고 있다. 본 논문은 디지털 이미지에서 수행되는 최근 AI 기반 HPE 과제를 포괄적으로 조사한다. 또한 각 방법을 구현하기 위한 주요 단계에 기반한 새로운 분류 체계를 제안하며, 이를 네 그룹 아래에서 총 11개 범주로 넓게 구분한다. 아울러 전체 시스템의 10개 범주에 대한 장점과 단점을 제시한다. 마지막으로 본 조사는 공개 데이터셋, 이용 가능한 코드, 그리고 향후 연구 방향에 대해 조명함으로써, 독자 및 연구 희망자들이 이 흥미로운 분야의 하위 범주에서 강력한 기준 성능(baseline)을 보이는 견고한 방법을 추가 탐색하기 위해 파악하는 데 도움을 주고자 한다. 본 검토는 2018년부터 2024년까지 출판된 총 113편의 논문을 비교·분석하였으며, 그 중 70.5%는 딥러닝, 24.1%는 머신러닝, 5.4%는 하이브리드 접근법에 해당했다. 또한 지난 2년간에 걸쳐(최근 2십 년) 출판된 AI 기반 HPE 시스템과 관련된 데이터셋, 정의 및 기타 요소에 관한 101편의 논문을 포함하였다. 우리가 아는 한, 본 논문은 인공지능에 기반한 HPE 전략을 대상으로, 각 방법을 구현하기 위한 주요 단계에 대한 상세한 설명을 포함하여 조사하고자 한 최초의 논문이다. 정기적으로 업데이트되는 프로젝트 페이지를 제공한다: (github).
https://doi.org/10.1007/s10462-024-10936-7
Computer science
Artificial intelligence
Head (geology)
Machine learning
Deep learning
Pose
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1
2024년 9월-2028년 9월
|257,500,000
로봇암 융합 일체형 자동화 경두개 자기자극[TMS] 치료시스템 개발
● 로봇암을 이용한 일체형 자동화 경두개 자기자극[rTMS] 치료시스템 개발- 기존 TMS의 한계점인 의료진의 필수 개입을 One-Touch로 완전 자동화하여 TMS 치료 효과의 중요 조건인 자극의 세기, 위치, 유지의 치료 효과를 극대화 하는 로봇 융합 TMS 시스템 개발.- 전 세계 분포된 리메드 TMS를 모니터링하여 유지보수 및 치료 효과 분석 빅데이...
첨단로봇
자동화
TMS
플랫폼 개발
2
2024년 9월-2028년 9월
|416,000,000
로봇암 융합 일체형 자동화 경두개 자기자극[TMS] 치료시스템 개발
● 로봇암을 이용한 일체형 자동화 경두개 자기자극[rTMS] 치료시스템 개발- 기존 TMS의 한계점인 의료진의 필수 개입을 One-Touch로 완전 자동화하여 TMS 치료 효과의 중요 조건인 자극의 세기, 위치, 유지의 치료 효과를 극대화 하는 로봇 융합 TMS 시스템 개발.- 전 세계 분포된 리메드 TMS를 모니터링하여 유지보수 및 치료 효과 분석 빅데이...
첨단로봇
자동화
TMS
플랫폼 개발
3
2024년 9월-2028년 9월
|620,500,000
로봇암 융합 일체형 자동화 경두개 자기자극[TMS] 치료시스템 개발
● 로봇암을 이용한 일체형 자동화 경두개 자기자극[rTMS] 치료시스템 개발- 기존 TMS의 한계점인 의료진의 필수 개입을 One-Touch로 완전 자동화하여 TMS 치료 효과의 중요 조건인 자극의 세기, 위치, 유지의 치료 효과를 극대화 하는 로봇 융합 TMS 시스템 개발.- 전 세계 분포된 리메드 TMS를 모니터링하여 유지보수 및 치료 효과 분석 빅데이...
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2024로봇의 경로 확인 장치 및 그 방법1020240056615
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등록2022레일 로봇 및 레일 로봇 시스템1020220043154
전체 특허

로봇의 경로 확인 장치 및 그 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240056615

멀티 카메라 장치 및 이의 제어 방법

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220131881

레일 로봇 및 레일 로봇 시스템

상태
등록
출원연도
2022
출원번호
1020220043154