Study of Semantic Navigation Techniques in 3D Virtual Environment = 3D 가상 환경 시맨틱 탐색항해 기술 연구
저자
발행사항
Seoul : Graduate School, Yonsei University, 2004
학위논문사항
학위논문(박사) - - Graduate School, Yonsei University : Dept. of Computer Science 2004.8
발행연도
2004
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
xiii, 146장 : 삽도 ; 26 cm.
일반주기명
지도교수: Yoon-Chul Choy.
소장기관
가상환경은 현실세계 또는 현실세계에서는 시간적으로 또 공간적으로 체험할 수 없는 환경까지를 컴퓨터기술을 통해 모델링한 환경이다. 가상환경에서 사용자는 자신의 조작에 따라 가상환경이 반응하는 상호작용 과정을 경험하면서 현장감과 몰입감을 느끼게 된다. 이러한 상호작용 중에서도 사용자가 의도한대로 환경 내에서 이곳 저곳을 방문할 수 있는 탐색항해는 가장 우선적으로 수행되는 중요한 기술이다. 가상환경을 탐색항해하는 사용자는 현실세계에서처럼 시각 및 청각을 포함하는 5감 정보를 모두 제공 받지는 못하며, 스크린 크기만큼의 시각 정보와 조악한 수준의 기타정보만을 제공 받을 수 있다. 이렇게 제한적인 탐색항해 정보는 사용자가 가상환경 안에서 원하는 목표를 찾아내고, 이동해 가는데 필요한 만큼의 도움이 되지 못한다. 그 결과 사용자가 오랫동안 환경 안에서 길을 잃고 헤매거나 사용을 포기하게 되는 원인이 될 수 있다. 따라서 투어가이드 시스템에 대한 연구는 가상환경분야에서 중요한 위치를 차지하면서 지속적으로 연구 되고 있다. 본 연구에서는 탐색항해를 위한 결심이 이루어지는 시점에서 사람의 머릿속에서 진행되는 종합적인 사고 성향에 주목하였다. 그러나 사람의 머릿속에서 진행되는 탐색항해 사고 과정에 대한 모델링은 다양한 정보, 그리고 정보간의 연결관계를 표현하기 위해 대량의 자료를 실시간에 처리해야 하는 어려움이 있다. 이와 유사한 문제를 해결하기 위해 월드와이드웹 분야에서는 시맨틱 기술에 대한 연구가 발전된 상태이다. 본 연구에서는 시맨틱 기술을 3D 가상환경에 적용하여 두 가지 탐색항해 기술을 제안했다. 먼저, 시맨틱 랜더링 기법은 사용자의 관심 정도를 판단하여 적절한 수준의 시맨틱 정보를 제공한다. 본 기법은 사용자에게 관심이 있는 대상에 대해서는 구체적이고 상세한 정보를 제공하면서도, 불필요한 정보는 제거된 화면을 제공하여 사용자의 가독성을 향상 시킬 수 있다. 이를 위해서 우리는 사용자의 관심 정도를 판단하여 적절한 수준을 정하는 알고리듬을 개발했다. 다음으로, 개인화된 투어코스 생성 시스템을 개발했다. 본 시스템은 사람이 탐색항해를 계획할 때 고려하는 다양한 사안들을 종합해서 투어코스를 제공해 준다. 이를 위해서 우리는 사람의 머릿속에 형성된 공간에 대한 개념과 투어코스 생성과정을 시맨틱 기술을 적용하여 모델링 했다. 본 시스템을 실험한 평가에서는 탐색항해 대상환경에 대하여 풍부한 경험과 지식을 가진 사람이 계획한 투어코스와 시스템에 의해 자동으로 추천된 코스가 일치함을 보여 주었다. 본 연구결과로서, 시맨틱 랜더링 기법을 적용한 탐색항해 시스템은 처리해야 할 데이터의 양을 사용자 관심영역 안의 대상에 한정함으로써 충실한 모델링과 적절한 피드백을 제공할 수 있다. 특히 3D 커뮤니티에서와 같이 다양한 용도로 화면을 분할해서 사용해야 할 경우에 사용자는 경제적으로 화면공간을 활용할 수 있다. 다음으로, 개인화된 투어코스를 생성하는 시스템은 대상환경에 익숙하지 않은 사용자에게 환경에 대하여 풍부한 지식을 가진 안내인자로서 개인화된 투어코스를 제공 하는 역할을 수행할 수 있다. 본 시스템은 가상환경에서 사용될 수 있을 뿐 아니라 현실세계를 모방한 시뮬레이션에서 더욱 효과적으로 활용 될 수 있다. 이 경우 본 시스템을 교통안내시스템, 건물 설계, 사전 방문, 그리고 모의군사훈련과 같은 분야에까지 응용이 가능하리라 기대한다.
더보기Virtual Environment (VE) is an artificially generated environment using computer modeling technology for a real world or an imagined world which we are not able to reach because of the time or space gab constraints. Users gain feelings of presence and reality as they interact with the virtual circumstances in VE. Among the interactions in VE, Navigation is one of the most important techniques and is more fundamental than the others. Using navigation techniques, users can visit any place they want to see in the VE. A VE navigator cannot be offered the fully five senses as they would in the real world; they can only be offered a screen-size visualization and low level imitation of other senses. This limited navigational information cannot give enough help to users who want to move around in the VE. This can be cause the users to become lost in the VE for a long time or give up staying in the VE. Therefore the study about tour guide system in VE is important and many researchers devoted their time to this subject. This dissertation puts emphasis on the human synthetic considerations in the navigational decision-making process. A human synthetic considerations model on the navigational process however, has difficult problems in terms of how to handle large amount of data in real time and how to represent various spatial information and relations between each bit of information. To handle these kinds of problems, semantic technology has been developed in the field of WWW.In this study we suggest two navigational techniques based on the new concept of applying semantic technology to 3D VE. Firstly, Semantic Rendering technology offers users a relevant level of semantic information according to the estimation of user’s interest level. This technology can improve navigational legibility. It can offer specific information when the user’s interest level is high, and it can also offer general information when the user’s interest level is low. To support this, we develop an algorithm which decides user’s interest levels based on user’s intention and navigational environment. Secondly, we develop a personalized tour course generation system. To do this, we model a navigational space and a process of generating a tour course based on the human mind. The evaluation of this system shows that the navigation plan from an expert who has navigational knowledge about the area is similar to the plan that is developed automatically from the system. This study makes two contributions. First, we develop a Semantic Rendering algorithm that enables the system to represent relevant levels of semantic information of an object according to the user’s interest in it. The algorithm can be especially useful for a 3D community in which its users need to utilize their screen space economically. Secondly, we develop a Personalized Tour Course Generation System that can act as a private guide to first time visitors in the VE. The system can offer a personalized tour course based on a user’s personal requirements and interests. This system can be applied to VEs, and it can work even better in simulations that imitate real world. In this case, the system can be utilized in fields such as traffic information system, building design, trip planner, and military training.
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