비주얼 컴퓨팅

비주얼 컴퓨팅은 컴퓨터 그래픽, 이미지 프로세싱, 시각화, 컴퓨터 비전, 가상 및 증강 현실, 비디오 프로세싱과 같은 이미지와 3D 모델을 다루는 모든 컴퓨터 과학 분야를 총칭하는 용어다.시각 컴퓨팅은 또한 패턴 인식, 인간 컴퓨터 상호작용, 머신러닝, 디지털 라이브러리의 측면도 포함한다.핵심 과제는 시각 정보(주로 영상과 영상)의 획득, 처리, 분석 및 렌더링이다.적용 분야로는 산업 품질 관리, 의료 이미지 처리 및 시각화, 측량, 로봇 공학, 멀티미디어 시스템, 가상 유산, 영화와 텔레비전의 특수 효과, 컴퓨터 게임 등이 있다.

이력 및 개요

비주얼 컴퓨팅은^[1] 상당히 새로운 용어로, 비주얼 컴퓨팅에 관한 국제 심포지엄이 처음 소집된 2005년을 전후해 현재의 의미를 갖게 되었다.^[2]이미지 형식, 필터링 방법, 색상 모델 및 이미지 메트릭과 같은 이미지와 관련된 컴퓨터 기술 영역은 공통적으로 많은 수학 방법과 알고리즘을 가지고 있다.컴퓨터 그래픽, 이미지 처리, 컴퓨터 비전 등 이미지를 수반하는 컴퓨터 과학 분야에 종사하는 컴퓨터 과학자들이 그들의 방법과 응용이 점점 더 중복되는 것을 알아차렸을 때, 그들은 이러한 분야를 총체적으로 설명하기 위해 "시각 컴퓨팅"이라는 용어를 사용하기 시작했다.그리고 그래픽 하드웨어에 대한 프로그래밍 방법, 거대한 데이터를 처리하기 위한 조작 방법, 교과서와 컨퍼런스, 이러한 분야의 과학 커뮤니티와 회사들의 작업 그룹들이 점점 더 뒤섞였다.

더욱이 애플리케이션은 이러한 분야 중 하나 이상의 기술을 동시에 필요로 한다.복잡한 개체의 매우 상세한 모델을 생성하려면 영상 인식, 3D 센서 및 재구성 알고리즘이 필요하며, 이러한 모델을 표시하기 위해서는 복잡한 조명 시뮬레이션을 통한 사실적인 렌더링 기술이 필요하다.실시간 그래픽은 가상 및 증강현실 소프트웨어의 기본이다.장기의 좋은 분할은 의료 스캔의 3D 시각화의 상호 작용의 기초가 된다.로봇 제어는 환경의 모델처럼 물체를 인식해야 한다.그리고 모든 기기(컴퓨터)는 인체공학적 그래픽 사용자 인터페이스를 필요로 한다.

시각 컴퓨팅을 구성하는 하위 영역의 과학계 내에서 많은 문제들이 해결되는 것으로 생각되지만(대부분 이상론적 가정 하에서), 시각 컴퓨팅의 한 가지 주요 과제는 이러한 부분적인 해결책들을 적용 가능한 제품에 통합하는 것이다.여기에는 다수의 하드웨어 문제 해결, 실제 데이터 사용(오류 및/또는 크기가 큰 경우가 많음) 및 숙련되지 않은 사용자에 의한 운영과 같은 많은 실제적인 문제 대처가 포함된다.이런 점에서 비주얼 컴퓨팅은 단순히 하위 영역의 합이 아니라, 컴퓨터의 이미지나 3D 개체를 사용하여 모든 영역에서 실제 사용하기에 적합한 시스템을 향한 다음 단계다.

시각 컴퓨팅 분야

적어도 다음의 학문들은 시각 컴퓨팅의 하위 분야들이다.이러한 각 필드에 대한 자세한 설명은 연결된 특수 페이지에서 확인할 수 있다.

• 컴퓨터 그래픽과 컴퓨터 애니메이션

컴퓨터 그래픽은 컴퓨터의 도움으로 결과적으로 이미지를 생성하는 모든 기법의 총칭이다.개체의 설명을 멋진 이미지로 변환하는 것을 렌더링이라고 하며, 이 렌더링은 항상 이미지 품질과 런타임 사이의 절충점이다.

• 이미지 분석 및 컴퓨터 비전

영상에서 내용 정보를 추출할 수 있는 기법을 영상 분석 기법이라고 한다.컴퓨터 비전은 컴퓨터(또는 로봇)가 자신의 환경을 인식하고 올바르게 해석할 수 있는 능력이다.

• 시각화 및 시각적 분석

시각화는 메시지를 전달해야 하는 이미지를 생성하는 데 사용된다.데이터는 종종 선행 기하학적 구성요소가 없는 추상적이거나 구체적일 수 있다.시각적 분석은 데이터의 인터랙티브 시각적 분석의 분야를 설명하며, 또한 "인터랙티브 시각적 인터페이스가 지원하는 분석적 추론의 과학"^[3]이라고도 설명한다.

• 기하학적 모델링 및 3D 프린팅

렌더링을 위한 객체를 나타내기 위해서는 기하학적 모델링이라는 용어로 요약되는 특별한 방법과 데이터 구조가 필요하다.기술 및 상호작용 기하학적 기법 외에도, 센서 데이터는 기하학적 모델을 재구성하는 데 점점 더 많이 사용된다.3D 프린터의 효율적인 제어를 위한 알고리즘도 시각 컴퓨팅 분야에 속한다.

• 이미지 처리 및 이미지 편집

이미지 분석과 대조적으로 이미지 처리는 더 나은 이미지를 만들기 위해 이미지를 조작한다."더 나은"은 각각의 적용에 따라 매우 다른 의미를 가질 수 있다.또한, 인간 검증을 기반으로 한 상호 작용의 이미지 조작을 기술하는 이미지 편집과 차별을 두어야 한다.

• 가상 및 증강 현실

가상세계에 몰입하는 느낌을 자아내는 기법을 가상현실(VR)이라고 한다.VR 요건으로는 헤드마운트 디스플레이, 실시간 추적, 고품질 실시간 렌더링 등이 있다.증강현실은 사용자가 가상물체 외에 실제 환경을 볼 수 있게 해 이러한 현실을 증폭시킨다.렌더링 속도와 추적 정밀도에 대한 정확도 요건은 여기에서 상당히 높다.

• 인간 컴퓨터 상호작용

사람과 컴퓨터 사이의 인터페이스의 계획, 설계 및 사용은 이미지를 포함하는 모든 시스템의 일부일 뿐만이 아니다.인간 비주얼 채널(눈)의 높은 대역폭 때문에 이미지는 어떤 시스템에서도 인간공학적 사용자 인터페이스에서 선호되는 부분이므로 인간과 컴퓨터의 상호작용도 비주얼 컴퓨팅의 필수적인 부분이다.

각주

외부 링크

• Microsoft Research Group Visual Computing
• NVIDIA의 시각 컴퓨팅
• 하버드 대학교 비주얼 컴퓨팅 그룹
• 브라운 대학교 비주얼 컴퓨팅 그룹
• KAUST의 비주얼 컴퓨팅 센터
• 비주얼 컴퓨팅(Fraunhofer IGD)의 응용연구
• 비주얼 컴퓨팅 연구소(Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, Sunkt Augustin)
• 가상현실 및 시각화를 위한 VRVIS 연구센터(오스트리아 비엔나)
• Visual Computing Group @ HTW Berlin (독일)