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문제 정의
- 본 논문에서는 소스 영상과 목표 영상에서 머리카락 영역으로 구획된 모핑 대상체 쌍의 형상 정보를 추출한 상태에서 재귀적 제어선 정합을 이용한 반자동화 필드 모핑에 기반한 가상 헤어스타일 생성 방법을 제안하였다.
제안 방법
- 제공하고 있다[12]. 우선, 헤어스타일의 형상 윤곽 상에 사용자 입력을 통해 소수의 외부 제어점 쌍만을 지정하면 각 모핑 대상체의 제어점들에 의해 구분되는 부분윤곽선 쌍 단위로 기설정된 최대 허용 왜곡을 기준 삼아 소스 모핑 대상체와 목표 모핑 대상체에서 각각 독립적으로 다각형 기반 정점 탐색[14][15]을 수행하여 각 모핑 대 상체의 윤곽선을 다각 근사화하는 각각의 다각 근사정점들을 추출한다. 그림 3은 모핑 대상체의 부분 윤곽 선상에서 다각형 기반 정점 탐색을 수행하는 과정을 예시한 것이다.
- 부분 윤곽선으로 정한다. 이후 대응 부분 윤곽선의 평균 왜곡 거리에 따라 다각 근사 정합과 비례 길이 정합을 적응적으로 선택하여 기준 부분 윤곽선의 정점을 대응 부분 윤곽선에 정합시킴으로써 새로운 제어점 쌍들을 주줄한다.
- 이때, 사전에 준비된 그래픽 객체 형태의 헤어스타일을 이용할 수도 있다. 이후, 추출한 헤어스타일을 특정인 또는 특정 캐릭터의 두상에 어울리도록 사용자 입력을 통해 정렬시킨 후, 머리카락 모양을 제외한 부분, 즉 얼굴과 몸체 부분은 그대로 유지하면서 원래의 헤어스타일에서부터 모델의 헤어스타일로, 또는 추출한 모델의 헤어스타일에서 원래의 헤어스타일로 단계적으로 변해가는 반자동 필드 모핑을 수행함으로써 PC 또는 웹 기반 GUI 환경에서 여러 단계의 헤어스타일들을 자동적으로 생성한다. 최종적으로, 이렇게 생성된 다수의 헤어스타일들을 열람한 후에 이들 중에서 원하는 것을 택할 수 있는 사용자 선택권을 부여함으로써 사용자 만족도가 높은 가상헤어스타일을 생성할 수 있다.
- 제안된 방법에서는 머리카락 영역의 형상 윤곽을 검출하기 위해 머리카락 영역에 위치한 씨앗 화소 (seed pixel)를 사용자 입력을 통해 지정하고, 이 씨앗 화소를 중심으로 영역을 성장시킴으로써 영역분할을 수행하는 영역 성장(region growing)에 기반한 영상 분할 기법[13] 을 사용하고 있다.
- 제안된 방법은 사전에 준비된 그래픽 객체 외에도 실사 영상에서 직접 추출한 헤어스타일을 사용할 수 있고, 추출한 헤어스타일 외에도 다양한 유형의 헤어스타일을 자동으로 생성할 수 있는 이점이 있다. 또한, 반자동 필드 모핑에 기반한 편리한 사용자 인터페이스를 제공할 수 있기 때문에 작업자의 피로도를 경감시킴과 동시에 작업 시간을 단축할 수 있고 비숙련자도 간단한 사용자 입력을 통해 자연스러운 가상 헤어스타일을 생성할 수 있는 것이 특징이다.
- 제안된 방법은 우선, 2D 모델 영상 데이터베이스에서 원하는 헤어스타일을 갖고 있는 2D 모델 영상을 검색하고 이 영상에서 머리카락 부분을 영역분할을 통해 추출한다. 이때, 사전에 준비된 그래픽 객체 형태의 헤어스타일을 이용할 수도 있다.
- 제안된 방법은 이러한 필요성에 근거한 것으로, 2D 실사 영상에서 추출한 헤어스타일을 원하는 인물 영상의 두상에 정렬시킨 상태에서 원래의 헤어스타일에서 추출한 헤어스타일로, 또는 추출한 헤어스타일에서 원래의 헤어스타일로 변해가는 반자동 필드 모핑[11][12]을 수행함으로써 여러 유형의 헤어스타일을 자동으로 생성할 수 있는 가상 헤어스타일 생성 방법에 관한 것이다. 제안된 방법은 사전에 준비된 그래픽 객체 외에도 실사 영상에서 직접 추출한 헤어스타일을 사용할 수 있고, 추출한 헤어스타일 외에도 다양한 유형의 헤어스타일을 자동으로 생성할 수 있는 이점이 있다.
- 제안된 방법은 재귀적 제어점 정합을 통해 필드 모핑의 반자동화를 실현함으로써 편리한 사용자 인터페이스를 제공하고 있다[12]. 우선, 헤어스타일의 형상 윤곽 상에 사용자 입력을 통해 소수의 외부 제어점 쌍만을 지정하면 각 모핑 대상체의 제어점들에 의해 구분되는 부분윤곽선 쌍 단위로 기설정된 최대 허용 왜곡을 기준 삼아 소스 모핑 대상체와 목표 모핑 대상체에서 각각 독립적으로 다각형 기반 정점 탐색[14][15]을 수행하여 각 모핑 대 상체의 윤곽선을 다각 근사화하는 각각의 다각 근사정점들을 추출한다.
대상 데이터
- 제안된 방법의 성능을 평가하기 위해 256x300 크기의 ‘청년’ 영상과 ‘중년’ 영상을 시험영상으로 삼아 Pentium M 1.7GHz과 512MB RAM 사양의 PC에서 Microsoft Visual C++6.0을 사용하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션의 편의상, 헤어스타일을 가변시키고자 원하는 2D 실사 인물 영상을 목표 영상(즉, 그림 5(b), 그림 6(b))으로 삼았고, 이 인물 영상을 (주)뷰티비지의 헤어코디 2.
이론/모형
- 적합한 영상 보간 기술이 필요하다. 여기서 제시한 시뮬레이션 결과는 최인접 화소 보간법 (Nearest Neighbor Interpolation) 을 사용한 것이다.
성능/효과
- 또한, MPEG-4의 main profile이 영상 분할에 기초하고 있고 제안된 방법 또한 영상 분할에 기반하고 있기 때문에 MPEG-4 의 새로운 응용 분야를 개척할 수 있는 주요한 도구들 중의 하나로 부상할 가능성이 있다.
- 시뮬레이션 결과를 통해 살펴볼 수 있듯이 모핑 마스크를 사용함으로써 머리카락 모양을 제외한 부분은 그대로 유지하면서 모델의 헤어스타일로부터 원래의 헤어스타일로 단계적으로 변해가는 비교적 자연스러운 다단계의 헤어스타일들을 생성할 수 있었다. 물론 소스 영상과 목표 영상을 맞교대할 경우, 원래의 헤어스타일에서 추출한 모델의 헤어스타일로 변해가는 모핑 영상들을 얻을 수도 있었다.
- 제안된 가상 헤어스타일 생성 방법은 가발 업계뿐만 아니라 컴퓨터 애니메이션, 게임 캐릭터 및 게임 응용, 인터넷 아바타, 미용실 및 이용실의 예상 헤어스타일 생성 서비스 등의 분야에서 광범위한 활용 분야를 찾을 수 있다. 제안된 가상 헤어스타일 생성 방법을 관련 분야에 적용할 경우, 필드 모핑의 반자동화에 힘입어 응용 컨텐츠 창출의 저비용화와 고품질화를 기대할 수 있고 관련 분야에 대한 다양한 기술적 파급효과를 유발시킬 수 있을 것으로 기대된다.
- 제안된 방법에서 머리카락 영역의 분할 특성은 반자동 필드 모핑의 결과에 결정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 반자동화 알고리즘의 근간이 된다. 지금까지 다수의 영상분할 알고리즘이 제안되어 있으나 2차원 영상의 특징상, 배경의 복잡도나 대비도에 상관없이 원하는 객체를 완벽하게 추출할 수 있는 영상 분할 기술은 존재하지 않는다.
후속연구
- 이것은 필드 모핑이 점진적으로 진행될 경우, 제어점들의 보간에 의해 새롭게 생성되는 제어선들의 위치가 목표 영상의 모핑 대상체 형상에 근접됨에 기인할 것이다. 따라서, 모핑 마스크의 형상이 제어선들로 구성된 형상을 단계적으로 따라가면서 가변 될 수 있도록 조치함으로써 이러한 문제를 완화시킬수 있을 것인 바, 향후 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
- 제안된 가상 헤어스타일 생성 방법을 관련 분야에 적용할 경우, 필드 모핑의 반자동화에 힘입어 응용 컨텐츠 창출의 저비용화와 고품질화를 기대할 수 있고 관련 분야에 대한 다양한 기술적 파급효과를 유발시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한 당 분야 응용 소프트웨어에 대한 사용자 만족도를 향상시킬 수 있고, 기 개발된 기존의 제품군에 적용하여 조기에 상품화를 실현할 수 있는 것으로 기대된다.
- 또한, 생성된 헤어스타일의 자연스러운 착용감을 제공하기 위한 블렌딩 기술 개발과 영상분할을 통해 획득한 형상 정보와 사용자 입력에 의해 제공된 제어선 쌍을 통합적으로 사용할 수 있는 가상 헤어스타일 생성용의 편리한 그래픽 사용자 인터페이스 개발이 필요하다.
- 제안된 가상 헤어스타일 생성 방법을 관련 분야에 적용할 경우, 필드 모핑의 반자동화에 힘입어 응용 컨텐츠 창출의 저비용화와 고품질화를 기대할 수 있고 관련 분야에 대한 다양한 기술적 파급효과를 유발시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한 당 분야 응용 소프트웨어에 대한 사용자 만족도를 향상시킬 수 있고, 기 개발된 기존의 제품군에 적용하여 조기에 상품화를 실현할 수 있는 것으로 기대된다.
- 제안되어 있다. 특히 '디지털 캐릭터 (digital character)’를 넘어 '디지털 액터 (digital actor)’로의 전환을 지향하는 최근의 3D 컴퓨터 애니메이션 분야의 발전추세를 감안할 때, 인간 모발의 정적 , 동적 특성을 반영하는 디지털 헤어스타일의 생성 작업은 비교적 난이도가 높은 분야임에도 불구하고 가까운 시일 내에 매우 높은 수준의 완성도를 달성할 것으로 기대된다.
- 다양한 제약 조건이 존재한다. 향후 이러한 문제를 단계적으로 해결하기 위한 연구가 추가적으로 진행될 필요가 있다.
- 향후 제안된 방법에 대한 성능 개선이 있을 경우, 디지털 특수효과, 2D/3D 가상 헤어스타일 시뮬레이션 기술, 2D/3D 가상 사이버 패션 기술, 사이버 캐릭터 생성, 2D/3D 애니메이션의 저작, DTV 컨텐츠 저작, 사용자 친화형 아이콘 제작 분야의 기존 기술을 점진적으로 대체할 수 있을 것으로 예측된다.
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