[논문]가상 직물 착용 시스템의 직조 패턴 제거 필터의 성능 분석

곽노윤; 안은영

가상 직물 착용 시스템의 직조 패턴 제거 필터의 성능 분석
A Performance Analysis of Weaving Pattern Elimination Filter for Virtual Textile Wearing System 원문보기

한국멀티미디어학회 2012년도 춘계학술발표대회논문집, 2012 May 18, 2012년, pp.10 - 13

곽노윤 (백석대학교 정보통신학부) , 안은영 (한밭대학교 멀티미디어공학과)

초록
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본 논문은 가상 직물 착용을 위한 직조 패턴 제거 필터의 성능 분석에 관한 것이다. 명도 차분 맵을 이용한 가상 직물 착용 시스템은 의류 형상 영역의 명도 차분 맵을 이용하여 조명과 음영 특성을 추출할 시, 의류 형상 영역의 색상에는 무관하지만 의류 모델의 직조 패턴에는 영향을 받는다. 본 논문에서는 바이래터럴 필터(bilateral filter)와 측지 형태학 필터(geodesic morphological filter)에 기반하여 모델 의류 영역의 직조 패턴을 제거하는 방법을 소개하고 그 성능을 분석함에 목적이 있다. 가상 직물 착용 시스템에 직조 패턴 제거 필터를 채택할 경우, 최대한 모델 영상의 직조 패턴에 무관하게 직물 원단의 디자인이 의복의 외관에 미치는 영향을 시뮬레이션할 수 있음에 따라 직물 디자이너의 창작활동을 도와줄 수 있다. 또한 온라인상에서 직물 원단이나 의류를 거래할 시에 구매자로 하여금 모델 영상의 직조패턴에 종속되지 않은 상태에서 의사결정을 할 수 있도록 지원해 B2B 또는 B2C 전자상거래 행위를 촉진할 수 있다.

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문은 기 제안된 2D 가상 직물 착용 시스템에 적용할 수 있는 직조 패턴 제거 방법에 관한 것으로, 바이래터럴 필터(bilateral filter)[15]와 측지 형태학 필터(geodesic morphological filter)[17]를 이용하여 모델 의류 영역의 주름이나 구김새의 깊이감과 모양을 유지하면서 직조 패턴(weaving pattern)을 미세하게 제거할 수 있는 직조 패턴 제거 필터를 소개하고 그 성능을 분석함에 목적이 있다.

제안 방법

이러한 문제점을 보완하기 위해 본 연구진은 명도 차분 맵(Intensity Difference Map)을 이용한 2D 가상 직물 착용 시스템[14]을 이미 제안한 바 있다. 기 제안된 2D 가상 직물 착용 시스템은 의류 형상 영역의 조명과 음영 특성을 명도 차분 맵을 통해 추출한 후, 이를 적용하여 모델 영상의 직물 패턴을 교체함으로써 다른 직물 패턴의 가상적인 착용 상태를 시뮬레이션할 수 있다. 이때 상기 2D 가상 직물 착용 시스템의 명도 차분 맵은 의류 형상 영역의 색상에는 무관하지만 의류 모델 영상의 직물 패턴에는 영향을 받는다.
다음으로, 복원 기반 폐쇄연산 과정에서는 팽창 기반복원 연산의 결과영상에 대해 팽창 연산과 침식 연산을 순차적으로 수행하는 형태학적 폐쇄 연산(morphological closing operation)을 수행한 후, 그 결과 영상을 대상으로, 팽창 기반 복원연산의 결과영상을 기준 삼아 측지 침식 연산(geodesic erosion operation)을 반복ㆍ수행하여 각 회차들 간의 결과 변화가 매우 작은 기준치 이하가 될 때까지 지속하는 침식 기반 복원 연산(reconstruction by erosion)을 수행한다.
우선, 복원 기반 개방 연산 과정에서는 의류 모델 영상을 입력받아 침식 연산과 팽창 연산을 순차적으로 수행하는 형태학적 개방 연산을 수행한 후, 그 결과영상을 대상으로 원래의 의류 모델 영상을 기준으로 삼아 측지 팽창 연산(geodesic dilation operation)을 반복ㆍ수행하여 각 회 y차들 간의 결과 변화가 매우 작은 기준치 이하가 될 때까지 지속하는 팽창 기반 복원 연산(reconstruction by dilation)을 수행한다.
우선, 의류 모델 영상을 HSI 컬러 모델[14]로 변환하여 명도 성분 영상 I(intensity)을 산출한다. 이후, 식 (1)과 같이 의류 모델 영상의 명도 성분 영상 I(x, y)에서 의류 형상 영역의 평균 명도값 I_kavg를 계산한 후, 의류 형상 영역에 포함된 각 화소의 명도값에서 평균 명도값 I_kavg을 감산하여 명도 차분 맵 I_kdm(x, y)을 산출한다.

대상 데이터

73GHz(4GB RAM)에서 Microsoft Visual C++.NET 2008을 사용하여 다양한 의류 모델 영상과 직물 패턴 영상을 대상으로 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 참고로, 의류 모델 영상은 인터넷 쇼핑몰인 ‘인터파크’(http://www.
이러한 3D 가상 착의 시뮬레이션의 부담을 피할 수 있는 하나의 대안으로, D&M 테크놀로지(D&M Technology)는 2D 실사 기반 가상 착의 시뮬레이션 소프트웨어의 일종인 VWS (Virtual Wearing System)를 개발하여 2000년 5월에 독일 국제봉재기계박람회(IMB)에 출품하였으며, 2000년 11월과 2001년 3월에 걸쳐 2건의 특허출원[11][12]을 취득하였다.
참고로, 의류 모델 영상은 인터넷 쇼핑몰인 ‘인터파크’(http://www.interpark.com)의 의류코너에서 채득한 것이고, 직물 패턴 영상은 인터넷 직물 쇼핑몰인 ‘천 플라자’(http://www.chunplaza.com)에서 각각 채득한 것이다.

성능/효과

바이래터럴 필터에 기반한 직조 패턴 제거 방법은 가우시안 필터, 미디안 필터, 측지 형태학 필터 등에 비해 전반적인 음영이나 깊이감 그리고 전체 윤곽을 양호하게 보존하면서도 미세한 모델 의류 영역의 직조 패턴을 적절하게 제거함과 동시에 양호한 사용자 인테페이스를 구성할 수 있는 장점이 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 본 논문에서 이용한 바이래터럴 필터의 실용화와 사용자 편의성을 좀 더 제고하기 위해서는 직조 패턴의 크기와 모양에 따라 도메인 필터와 레인지 필터의 표준 편차와 필터링 반복 횟수를 자동적으로 선택하는 자동화 알고리즘에 대한 추가적인 연구를 진행할 필요가 있다.
컴퓨터 시뮬레이션 결과를 통해 확인할 수 있듯이, 2D 가상 직물 착용 시스템은 의류 형상 영역의 색상에는 무관하지만 의류 모델의 직조 패턴에는 부정적인 영향을 받음을 알 수 있었다.
특히 바이래터럴 필터는 다른 방법들에 비해 주름이나 구김새의 깊이감과 모양을 양호하게 보존하면서도 미세한 모델 의류 영역의 직조 패턴을 효과적으로 제거하고 있음을 확인할 수 있었다. 그리고 도메인 필터와 레인지 필터의 표준 편차와 필터링 반복 횟수를 가변적으로 조정하면서 가상 직물의 직조 패턴을 제거할 수 있는 사용자 친화형 인터페이스를 제공하기에 용이하다.

후속연구

바이래터럴 필터에 기반한 직조 패턴 제거 방법은 가우시안 필터, 미디안 필터, 측지 형태학 필터 등에 비해 전반적인 음영이나 깊이감 그리고 전체 윤곽을 양호하게 보존하면서도 미세한 모델 의류 영역의 직조 패턴을 적절하게 제거함과 동시에 양호한 사용자 인테페이스를 구성할 수 있는 장점이 있음을 확인할 수 있었다. 하지만 본 논문에서 이용한 바이래터럴 필터의 실용화와 사용자 편의성을 좀 더 제고하기 위해서는 직조 패턴의 크기와 모양에 따라 도메인 필터와 레인지 필터의 표준 편차와 필터링 반복 횟수를 자동적으로 선택하는 자동화 알고리즘에 대한 추가적인 연구를 진행할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	통상의 3D 가상 착의 시뮬레이션의 문제점은?	인체에 착용된 의류의 변형 및 주름과 구김현상을 시뮬레이션하기 위해 과거로부터 현재까지 다양한 종류의 3D 해석 기법들[3-10]이 개발된 바 있다. 그러나 통상의 3D 가상 착의 시뮬레이션은 대부분 과정을 수작업에 의존하기 때문에 작업 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 방대한 연산량으로 인해 높은 사양의 시스템에서도 실시간성을 제공하기 어렵고 고품질의 결과를 획득하기 위해선 숙련된 작업자도 많은 시간과 노력을 요하는 문제가 있다. 이러한 3D 가상 착의 시뮬레이션의 부담을 피할 수 있는 하나의 대안으로, D&M 테크놀로지(D&M Technology)는 2D 실사 기반 가상 착의 시뮬레이션 소프트웨어의 일종인 VWS (Virtual Wearing System)를 개발하여 2000년 5월에 독일 국제봉재기계박람회(IMB)에 출품하였으며, 2000년 11월과 2001년 3월에 걸쳐 2건의 특허출원[11][12]을 취득하였다.
	D&M 테크놀로지의 VWS의 문제점은?	그러나 D&M 테크놀로지의 VWS는 전체적으로 실행파일의 크기나 시스템의 복잡도 측면에서 매우 경량화되어 있는 반면에 여전히 핵심적인 처리 과정을 사용자의 수작업에 의존하기 때문에 작업 시간이 많이 소요되고, 또한 내부에서 사용하는 모델 의류의 색이 특정 색상으로 국한되는 등의 많은 불편과 제약점을 갖고 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 본 연구진은 명도 차분 맵(Intensity Difference Map)을 이용한 2D 가상 직물 착용 시스템[14]을 이미 제안한 바 있다.
	직물 디자인 분야에서 컴퓨터 소프트웨어를 사용하는 대표적인 회사는?	대표적인 관련 회사들로는 프랑스의 렉트라시스템(Lectra System), 미국의 거버시스템(Gerber System), 투카 CAD(Tuka CAD), SGS 옵티텍스(SGS Optitex), 캐나다의 패드시스템(Pad System), 독일의 어시스트(Assyst), 한국의 D&M 테크놀로지, 영우씨엔아이, 일본의 유카, 스타일캐드, 아사히-카세이(Asahi-Kasei), 옵티텍스, 도요시마 비즈니스 시스템(Toyoshima Business System) 등이 있다[2].

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