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컨볼루션 인공신경망을 이용한 2차원 게임 이미지 색상 합성 시스템
2D Game Image Color Synthesis System Using Convolutional Neural Network 원문보기

한국게임학회 논문지 = Journal of Korea Game Society, v.18 no.2, 2018년, pp.89 - 98  

홍승진 (홍익대학교 일반대학원 게임학과(공학)) ,  강신진 (홍익대학교 일반대학원 게임학과(공학)) ,  조성현 (홍익대학교 일반대학원 게임학과(공학))

초록
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최근의 인공 신경망(Neural Network) 기법은 전통적인 분류 문제와 군집화 문제 해결에서 벗어나 이미지 생성 같은 컨텐츠 생성에서도 좋은 성능을 보이고 있다. 본 연구에서는 차세대 컨텐츠 생성 기법으로 인공신경망을 이용한 이미지 생성기법을 제안한다. 제안하는 인공신경망 모델은 두개의 이미지를 입력받아서 하나의 이미지에서는 색상을, 다른 이미지에서는 모양을 가져와 새로운 이미지로 조합해낸다. 이 모델은 컨볼루션 인공신경망(Convolutional Neural Network)으로 제작되었으며 각각 이미지에서 색상과 모양을 추출해내는 두 개의 인코더와 각 인코더의 값을 모두 넘겨받아 하나의 조합이 되는 이미지를 생성해내는 하나의 디코더로 구성이 되어있다. 본 연구의 성과는 저비용으로 게임 개발 프로세스 상 다양한 2차원 이미지 생성 및 보정 작업에 활용될 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The recent Neural Network technique has shown good performance in content generation such as image generation in addition to the conventional classification problem and clustering problem solving. In this study, we propose an image generation method using artificial neural network as a next generati...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 2차원 게임 그래픽 리소스의 생산성 향상을 위한 방법으로 인공지능을 적용한 게임 이미지 생성 방법을 제안한다. 2차원 게임에서 많이 사용되는 그래픽 리소스 개발 기법은 스프라이트 기법이다.
  • 본 연구에서는 그래픽 리소스의 개발속도 개선연구를 위하여 컨볼루션 인공신경망 모델중 하나인 오토인코더를 응용하여 서로 다른 모양과 색상을 가지는 두 이미지를 입력으로 사용하여 모양과 색상이 합성된 새로운 이미지를 생성해내는 연구를 진행하였다. 제안하는 시스템은 입력에서 모양을 가져오는 인코더와 입력에서 색상을 가져오는 인코더 그리고 두 인코더의 압축된값에서 모양과 색상이 조합된 합성이미지를 생성하는 디코더로 이루어진 인공신경망 모델이다.
  • 또한, 3D 의자 모델 이미지 데이터 셋으로 의자 이미지를 생성할 수 있도록 학습시키고 새로운 스타일의 의자 이미지도 생성할 수 있도록 하는 연구가 있으며[7] 해당 연구에 사용된 모델은 다수의 입력을 하나의 레이어로 합쳐서 사용하는 방식을 사용하였다. 본 연구에서는 컨볼루션 인공신경망의 종류중 하나인 오토인코더(Autoencoder)[8]를 사용하여 오토인코더 기법이 2D 이미지를 효과적으로 생성하는데 사용될 수 있음을 보이고자 한다. 특히 본 논문에서는 복수의 이미지에서 각각 형태와 색상을 독립적으로 추출하는 복수의 인코더 구조를 새로이 제안한다.
  • 이러한 게임 제작환경의 개선을 위하여 본 논문에서는 최근 이미지 처리에서 많이 사용되는 컨볼루션 인공신경망 기법을 도입하고자 한다. 본 논문에서 제안하는 게임 이미지 생성 방법은 두 개의 서로 다른 이미지를 입력받아 모양과 색상을 추출하고 조합하여 새로운 이미지로 합성하는 방법으로 첫 번째 이미지에서 모양을 복사하고 두 번째 이미지에서 색상을 복사하여 모양과 색상을 조합한 새로운 이미지를 생성한다.
  • 특히 본 논문에서는 복수의 이미지에서 각각 형태와 색상을 독립적으로 추출하는 복수의 인코더 구조를 새로이 제안한다. 이를 통해 대량의 스프라이트를 일괄적으로 변화할 필요가 있을 때 형태 혹은 색상을 분리시켜 변화시킬 수 있는 가능성을 확인해 보고자 하였다.
  • 본 연구에서는 컨볼루션 인공신경망의 종류중 하나인 오토인코더(Autoencoder)[8]를 사용하여 오토인코더 기법이 2D 이미지를 효과적으로 생성하는데 사용될 수 있음을 보이고자 한다. 특히 본 논문에서는 복수의 이미지에서 각각 형태와 색상을 독립적으로 추출하는 복수의 인코더 구조를 새로이 제안한다. 이를 통해 대량의 스프라이트를 일괄적으로 변화할 필요가 있을 때 형태 혹은 색상을 분리시켜 변화시킬 수 있는 가능성을 확인해 보고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
컨볼루션 인공신경망 모델은 무엇인가? 컨볼루션 인공신경망 모델은 이미지처리에 강력한 성능을 보여주는 인공신경망이다. 필터를 사용하여 이미지에서 특징점을 추출하는 방법을 사용하는 모델이다.
인공신경망의 단점은 무엇인가? 인공신경망은 다양한 분야에서 강력한 모습을 보이고 있지만 블랙박스 네트워크라는 단점으로 인하여 문제해결에 쓰이더라도 성능의 상승만 결과로서 받을 수 있고, 성능이 향상된 이유는 얻기 힘들다는 단점이 있다. 이러한 단점들은 네트워크를 훈련시키는 과정에서도 문제가 발생한다.
인공신경망이 활용되는 분야는 무엇인가? 인공신경망은 정답이 존재하는 교사 학습과 정답이 존재하지 않는 비교사 학습이 모두 가능하다. 분류, 예측, 음성인식 또는 추천 시스템 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히 이미지 처리에 뛰어나 컴퓨터 비전 분야에서 좋은 성능을 나타내고 있다. 인공신경망은 [Fig.
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참고문헌 (11)

  1. Krizhevsky, Alex, Ilya Sutskever, and Geoffrey E. Hinton. "Imagenet classification with deep convolutional neural networks." Advances in neural information processing systems, pp1097-1105, 2012. 

  2. Mikolov, Toma?, et al. "Recurrent neural network based language model." Eleventh Annual Conference of the International Speech Communication Association, 2010. 

  3. Hochreiter, Sepp, and Jurgen Schmidhuber. "Long short-term memory." Neural computation 9.8, pp.1735-1780, 1997. 

  4. Dauphin, Y., de Vries, H., & Bengio, Y. Equilibrated adaptive learning rates for non-convex optimization. In Advances in neural information processing systems, pp. 1504-1512, 2015. 

  5. Gatys, Leon A., Alexander S. Ecker, and Matthias Bethge. "A neural algorithm of artistic style." arXiv preprint arXiv:1508.06576, 2015 

  6. Goodfellow, Ian, et al. "Generative adversarial nets." Advances in neural information processing systems, pp.2672-2680, 2014. 

  7. Dosovitskiy, A., Springenberg, J. T., & Brox, T. (2015, June). Learning to generate chairs with convolutional neural networks. In Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), IEEE Conference on pp.1538-1546, 2015. 

  8. Hinton, Geoffrey E., and Ruslan R. Salakhutdinov. "Reducing the dimensionality of data with neural networks." science 313.5786, pp.504-507, 2006. 

  9. Jain, Rishabh, et al. "Autoencoders for level generation, repair, and recognition." Proceedings of the ICCC Workshop on Computational Creativity and Games, 2016. 

  10. Xue, Tianfan, et al. "Visual dynamics: Probabilistic future frame synthesis via cross convolutional networks." Advances in Neural Information Processing Systems, pp.91-99, 2016. 

  11. Reed, Scott E., et al. "Deep visual analogy-making." Advances in neural information processing systems, pp.1252-1260, 2015. 

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