[논문]동영상 MPEG-7에 대한 효율적인 인덱싱 알고리즘

주성민; 정진국; 낭종호; 김경수; 하명환; 정병희

동영상 MPEG-7에 대한 효율적인 인덱싱 알고리즘
An Efficient Indexing Algorithm for MPEG-7 Documents on Videos 원문보기

주성민 (서강대학교 컴퓨터학과) , 정진국 (서강대학교 컴퓨터학과) , 낭종호 (서강대학교 컴퓨터학과) , 김경수 (KBS 기술연구소) , 하명환 (KBS 기술연구소) , 정병희 (KBS 기술연구소)

XML 기반의 MPEG-7은 사용자가 시스템을 통해서 원하는 정보를 얻을 수 있도록 멀티미디어컨텐츠의 다양한 정보를 기술하고 있다. 그러나 많은 샷으로 이루어진 MPEG-7 정보 저장 공간에서 질의가 들어왔을 때 원하는 정보를 찾기 위하여 모든 문서를 검색하는 것은 상당한 시간이 요구된다. 본 논문에서 이를 해결하기 위하여 동영상 MPEG-7 문서에 대한 효율적인 인덱싱 알고리즘을 제시한다. 본 논문에서 제안한 인덱싱 알고리즘의 적용으로 MPEG-7 검색에 있어서 효율적임을 할 수 있었다.

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문제 정의

따라서, 문서의 양이 많아지면 검색하고 이용하는데 그만큼의 시간이 걸리게 된다. 본 논문에서는 XML 형태로 저장되어 있는 동영상에 대한 MPEG-7 문서를 효율적으로 검색할 수 있는 인덱싱 알고리즘을 제안하고, 실험을 통하여 그 유용성을 분석한다.
멀티미디어 메타데이타에 대한 표준 MPEG-7은 XML 기반, 즉 텍스트로 기술하고 있기 때문에, 문서가 많아질 경우 순차적인 비교 시 시간이 많이 걸린다는 문제점이 있었다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, MPEG-7 문서를 기술하고 있는 각 기술자들의 유사도를 통하여, 그 문서를 특징을 표현하고, 이것을 인덱스에 기록하였다. 검색 시 질의로 들어온 문서를 분석하고 그 결과를 인덱스를 통하여 저장 공간 안의 문서들과 매핑시키는 방법으로, 검색 시간을 단축시킬 수 있다.

가설 설정

검색에 대한 질의는 어떤 샷(shot)에 대한 MPEG-7 문서로 가정하였다. 질의가 들어오면 우선 인덱스 파일을 읽고, 인덱스의 기본 정보들을 가져온다.

제안 방법

본 장에서는 효율적으로 MPEG-7 문서들을 인덱싱할 때 고려되어야 하는 상황들을 살펴보고, 이러한 조건들을 통하여 효율적인 인덱싱 알고리즘을 구현해본다.
인덱스를 만드는 과정은 다음과 같다. 우선 XML 기반의 MPEG-7 문서를 파싱하여 기술자별 값들을 추출한다. 이 값들과 기준 문서의 값들을 XM의 각 기술자별 비교 알고리즘을 이용하여 그 거리를 계산한다.
그렇다면, 다음과 같은 방법을 제시할 수 있다. 우선 최소값을 갖는 하나의 기준 문서를 작성하고, 그 문서로부터의 거리를 기준으로 클러스터링한다. 이에 새로운 질의 문서가 들어왔을 때, 다시 기준 문서와 비교하고, 그 문서와의 거리가 유사한 문서들만을 검색 범위로 이용한다.
실험에서 사용한 샷은 1863개로 영화, 드라마, 스포츠 쟝르에서 쟝르간 구분 없이 임의로 추출하였다. 웹에서의 서비스를 제공하기 위하여 마이크로소프트사의 윈도우 2000의 인터넷 정보 서비스(IIS) 5.0 기반에서 Active Server Page와 Visual Basic으로 구현하였고, XML 파서로는 MSXML 4.0을 사용하였다.
우선 XML 기반의 MPEG-7 문서를 파싱하여 기술자별 값들을 추출한다. 이 값들과 기준 문서의 값들을 XM의 각 기술자별 비교 알고리즘을 이용하여 그 거리를 계산한다. 그 문서 집단의 전체 거리를 계산하면, 각 기술자별로 최소값과 최대값을 구할 수 있게 된다.
인덱스의 기본 정보에서 그 집단에서 기준이 되는 문서를 찾은 후 그 문서와 비교하여 각 기술자의 거리를 계산한다. 이를 통하여 질의 문서가 그 집단에서 각 기술자별로 어느 레벨에 해당하는지를 판단할 수 있고, 질의 문서와 같은 레벨에 존재하는 문서들을 검색 대상으로 하고 비교 검색을 수행한다. 검색을 수행할 때는, 질의의 문서를 파싱하여 기술자들의 값들을 추출한 후 기준 문서와의 비교로 각 기술자의 거리를 계산한다.
인터넷 및 컴퓨터 관련 기술이 발달함에 따라 다양한 멀티미디어 매체가 발달할 수 있었고, 많은 멀티미디어 정보들이 발생하게 되면서, 보다 쉽게 정확하게 사용자가 찾고자 하는 정보를 검색하거나 이용하기 위한 메타 데이터 매체의 필요성을 느끼게 되었다. 이에 ISO/MPEG 그룹은 멀티미디어 데이터에 대한 구조와 메타 데이터의 표준인 XML 기반의 MPEG-7[1]을 만들었다. MPEG-7은 멀티미디어 매체의 다양한 정보를 XML 형태로 저장한 문서이다.
인덱스의 기본 정보에서 그 집단에서 기준이 되는 문서를 찾은 후 그 문서와 비교하여 각 기술자의 거리를 계산한다. 이를 통하여 질의 문서가 그 집단에서 각 기술자별로 어느 레벨에 해당하는지를 판단할 수 있고, 질의 문서와 같은 레벨에 존재하는 문서들을 검색 대상으로 하고 비교 검색을 수행한다.

대상 데이터

실험에서 사용한 샷은 1863개로 영화, 드라마, 스포츠 쟝르에서 쟝르간 구분 없이 임의로 추출하였다. 웹에서의 서비스를 제공하기 위하여 마이크로소프트사의 윈도우 2000의 인터넷 정보 서비스(IIS) 5.

성능/효과

따라서, 검색 범위와 소요된 시간으로 효율성을 고려한다. 면 위의 결과를 볼 때, 인덱스를 통한 검색은 확실히 일반 검색에 비하여 효율적임을 알 수 있다.
검색 시 질의로 들어온 문서를 분석하고 그 결과를 인덱스를 통하여 저장 공간 안의 문서들과 매핑시키는 방법으로, 검색 시간을 단축시킬 수 있다. 실제로 실험 결과, 검색 범위는 전체 범위에서 약 16%로 줄어들었으며, 검색 시간은 전체 검색에 비하여 2%로 줄일 수 있었다.
평균 결과 셋 301개의 샷으로 볼 때 전체 검색 범위인 1863개의 샷 중 약 16% 정도의 검색 범위로 줄어들었음을 알 수 있다. 검색에 소요된 시간을 본다면 전체 검색의 경우 평균적으로 약 15.

후속연구

본 논문에서 제시한 검색에서의 질의는 하나의 샷을 기술한 문서이므로 질의 기반 검 색(Query by example)에서 사용되는 질의 처리 방법이기도 하다. 따라서, 제안된 방법은 질의 기반 검색에 있어서 하나의 유용한 검색 알고리즘이 될 수 있을 것이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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