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360 파노라마 실내공간 사진 기반 지능형 레퍼런스 데이터베이스 구축

Establishing Indoor Space Design Reference Image Intelligent Database based on 360 panorama

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초록

(연구배경 및 목적) 공간을 디자인하는 과정은 여러 사람이나 그룹간의 협업이 수반되기 때문에 디자인 의사소통은 디자이너가 디자인 정보를 공유하고 결정을 내리는 데 중요한 역할을 한다. 최근 가상현실의 도래로 많은 관찰자들이 수동적인 공간 경험을 넘어 원하는 공간을 어디에서나 경험할 수 있게 되었다. 본 연구의 목적은 지금까지 사용되어 온 실내공간 디자인 의사소통 도구를 분석하고, 360 파노라마 이미지를 기반으로 지능형 인테리어 디자인 레퍼런스 데이터베이스 프로토타입을 구축하는 것이다. (연구방법) 본 논문에서는 고화질 파노라마 사진에서 추출한 인테리어 디자인 이미지를 자동으로 분류하는 딥러닝 기술을 이용하여 문제를 해결하였다. 본 논문에서는 레퍼런스 이미지 아카이브 구축 프로세스를 단순화하는 접근 방식을 제시한다. 연구 방법 및 절차는 1) 360 파노라마 이미지 준비, 2) 실내공간 디자인을 위한 레퍼런스 이미지 자동 추출, 3) 이미지 데이터셋을 다양화하기 위해 각 이미지에 나타나는 특징을 자동 분류 및 인식, 4) 인식 정보 및 이미지의 저장. (결과) 앞서 언급한 방법을 기반으로 본 연구에서는 실행가능한 프로토타입을 제작하여 그 활용성을 검증하고자 하였다. 360도 파노라마 이미지의 소스는 360도 카메라를 이용하여 촬영한 고화질 사진뿐만 아니라 CAD나 BIM으로 생성된 사실적인 렌더링 가상 이미지를 동시에 활용한다. 주어진 실내 360도 파노라마 영상을 분할하는 방법에는 파라메트릭 방식과 미리 설정된 큐브 맵 방식이 있다. 첫 번째 방법을 통해 주어진 이미지를 특정 시야각과 이미지 크기를 가진 격자로 분할한다. 반면 큐브 맵 방식은 시야가 다르고 이미지 크기가 정해진 6개의 이미지만 생성한다. 학습된 딥러닝 기반 CNN 모델은 분할된 각 이미지에 공간 사용량, 디자인 스타일 등의 디자인 관련 정보를 인식하고 라벨링한다. 분할된 이미지는 레이블이 지정된 데이터와 함께 데이터베이스에 자동으로 보관된다. (결론) 본 논문은 건축 설계 분야에서 방대한 양의 질적 360도 파노라마 이미지 데이터를 아카이브하고 활용하는 데 기여할 것으로 기대된다. 특히, 사람들이 임의적으로 취급하는 인테리어 디자인 레퍼런스를 보관하는 방식을 표준화할 것이다. 추후 연구를 통해 주어진 인테리어 디자인 이미지로부터 인식 정보(예: 디자인 관련 객체 및 디자인 스타일 등)의 범위를 확장하고, 저장된 데이터를 디자인 프로세스에 활용하는 방법을 개발하고자 한다.

Abstract

(Background and Purpose) Design communication plays an important role in helping designers share design information and make decisions, because the process of designing a space involves collaboration between several people or groups. Recently, with the advent of virtual reality, many observers have been able to experience a desired space from anywhere beyond the passive experience of space. This study focused on the use of intelligent technology to construct essential and important data in the process of building visual information for indoor spatial design. By analyzing the commonly used spatial photo-based approach to media and demonstrating the prototype of an indoor spatial reference image database through the 360° panoramic image-based approach, we intend to demonstrate its potential. (Method) In this study, we solved the problem using deep learning technology that automatically classified interior design images extracted from high-quality panoramic images. We will present an approach that simplifies the process of building reference image archives. The research methods and procedures were as follows: 1) 360° panoramic image preparation, 2) automatic reference image extraction for interior space design, 3) automatic classification and recognition of features appearing in each image to diversify image datasets, and 4) recognition information and storage of images. (Results) Based on the above-mentioned method, an executable prototype was produced and its utility was verified. The source of the 360° panoramic images utilized not only high-definition photos taken using a 360° camera, but also realistically rendered virtual images created with CAD or BIM. There is a parametric method and a preset cube map method for dividing a given indoor 360° panoramic image. The first method divides a given image into grids with specific viewing angles and sizes. However, the cube map method generates only six images with different fields of view and a fixed image size. The trained deep learning-based CNN model recognizes and labels design-related information, such as space usage and design style, on each segmented image. Segmented images are automatically stored in the database along with labeled data. (Conclusion) This thesis is expected to contribute to archiving and utilizing a vast amount of qualitative 360° panoramic image data in the field of architectural design. In particular, we have created a standardized way to keep interior design references that people treat arbitrarily. In future research, we intend to expand the scope of the recognition information (e.g., design-related objects and design styles) from a given interior design image and develop a method to utilize stored data in the design process.

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