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인지 비주얼 정보학
이 보고서는 한국연구재단(NRF, National Research Foundation of Korea)이 지원한 연구과제( 인지 비주얼 정보학 | 2011 년 신청요강 다운로드 PDF다운로드 | 김현희(명지대학교) ) 연구결과물 로 제출된 자료입니다.
한국연구재단 인문사회연구지원사업을 통해 연구비를 지원받은 연구자는 연구기간 종료 후 6개월 이내에 결과보고서를 제출하여야 합니다.(*사업유형에 따라 결과보고서 제출 시기가 다를 수 있음.)
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
연구과제번호 B00025
선정년도 2011 년
과제진행현황 종료
제출상태 재단승인
등록완료일 2016년 10월 25일
연차구분 결과보고
결과보고년도 2016년
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 본 연구는 인지 비주얼 정보학의 이론 체계를 수립하는데 그 목적을 두고 있다. 이를 위해서, 이용자들이 비주얼 정보를 어떻게 지각하고, 조직하고, 평가하는 지에 대한 데이터를 수집하기 위해서 자기 보고식 측정 방법(예, 설문조사, 면담)은 물론 뇌파측정(electroencephalography, EEG) 방식도 함께 사용하였다. 이 두 가지 연구방법을 모두 사용한 것은 자기 보고식 측정 방식만을 사용한 경우 관련 데이터를 모두 수집하기 어렵기 때문이다.
    본 연구는 총 9장으로 구성된다. 각 장은 해당 주제의 이론들과 방법들에 대한 선행 연구들을 중심으로 기술된 후 중요한 이론이나 방법은 상술되었다. 각 장(제3장~제9장)의 마지막 부분은 본 연구자가 실제 실험이나 서베이한 내용의 결과를 사례 연구의 형식으로 기술하여 앞에서 언급한 이론과 방법을 좀 더 잘 이해할 수 있도록 하였다.
    제1장(서론)은 인지 비주얼 정보학의 개념 정의와 함께 관련 분야들을 분석해 보았다. 제2장(이론)에서는 이 분야의 핵심적인 이론으로 생각되는 주제 적합성, 비주얼 정보 인지와 처리를 위한 이론적인 틀 및 서사 이론에 대해서 기술하고 이러한 이론들이 어떻게 인지 비주얼 정보학에 응용될 수 있는지 기술하였다. 제3장(연구방법)에서는 생리심리학적 측정 방식에 초점을 맞추어 기술한 후 사례연구에서는 뇌파측정기술(EEG)에 의한 적합성 연구를 기술하였다.
    제4장(비주얼 정보 모형)에서는 대표적인 비주얼 정보처리모형이라 할 수 있는 Wang과 Baddeley의 모형을 기술하여 사람들이 비주얼 정보를 어떻게 지각하고 인지하는지 기술하였다. 또한 Wilson의 정보 모형과 감성 모형도 언급하였다. 끝으로 개인의 인지적 공간의 중요한 요소인 성격이 정보추구행태에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구가 사례 연구에 기술되었다.
    제5장(메타데이터)에서는 메타데이터에 관한 국내외 연구들, 멀티미디어 정보의 메타데이터의 국제표준들(예, MPEG-7), 소셜 메타데이터 등에 대해서 기술하였다. 사례 연구에서는 영상물 자료의 재활용을 위해서 효율적으로 사용할 수 있는 메타데이터 요소들을 제안하였다.
    제6장(비주얼 정보 표현과 요약)에서는 비디오 스피치 요약과 비디오 영상 요약에 대한 핵심 이론들과 방법들을 살펴보았다. 사례 연구들에서는 최근 많은 연구자들에 의해서 관심을 받고 있는 다섯 가지 요약 기법들(예, 소셜 요약, 잠재의미분석 기반 요약, 음향학적 자질[예, 피치]을 이용한 음향학적 기법 등)을 실제 자료를 이용하여 기술하고, 평가해 보았다. 이외에 비디오 키프레임 추출을 위한 알고리즘 구현을 사례 연구로 기술하였다.
    제7장(정보 브라우징과 검색을 위한 뇌파측정기술을 이용한 비디오 요약)에서는 제6장과 분리하여 뇌파측정기술을 사용한 비주얼 정보 요약에 대하여 따로 기술하였다. 구체적으로 “뇌파측정기술을 이용한 키프레임 추출 알고리즘 구성”이라는 주제의 사례 연구를 중심으로 기술하였다.
    제8장(소셜 정보 검색)에서는 소셜 정보 검색에 대한 최근 연구 동향을 기술하고, 사례 연구에서는 질의 확장 기능을 활용한 태그 기반 검색의 효율성을 실험을 통해서 검증한 연구를 기술하였다.
    제9장(평가)에서는 멀티미디어 검색 방법들과 평가에 대해서 기술한 다음, 본 연구의 제6장에서 사례 연구로 제시한 “소셜 요약 알고리즘”과 제7장에서 사례 연구로 제시한 “뇌파측정기술을 이용한 키프레임 추출 알고리즘”을 각각 평가해 보았다.
    본 연구 결과물의 학문적 및 교육적 기여 효과는 문헌정보학, 인지 심리학, 컴퓨터 과학 및 비주얼 커뮤니케이션 분야의 학부(고학년) 및 대학원 교육 자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 또한 본 연구에서 수행한 뇌파 연구들은 최근 자연과학은 물론 인문사회과학 분야에서도 활발히 연구되고 있는 융합과학인 뇌과학 분야의 기초 데이터로 사용될 수 있기를 기대해 본다.
    또한 본 연구 결과의 실용적 기여 효과는 디지털 도서관이나 웹 환경에서 비주얼 정보의 접근과 활용을 용이하게 하는데 활용될 수 있을 것이다. 특히 제3장의 사례 연구(뇌파측정기술에 기초한 멀티미디어 자료의 주제 적합성에 관한 연구)와 제7장의 사례 연구(EEG-기반 키프레임 추출 알고리즘)의 결과는 정보를 탐색할 때 이용자의 실시간 뇌파 측정 정보를 활용하여 이용자의 적합성 피드백을 미리 예견하고 시스템이 이용자들이 그 다음 작업(예, 상세 레코드 출력 및 다운로딩 준비)을 자동으로 수행할 수 있도록 하는 정보 시스템(디지털 도서관과 인터넷 검색엔진)의 인터페이스를 구현하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. 더 나아가 뇌파측정 정보를 활용하여 피험자들이 비디오를 보고 있는 동안 주제를 잘 나타내는 핵심 키프레임들을 자동으로 추출하여 영상 초록을 구성하는 알고리즘 구현에도 이용될 수 있을 것이다.

  • 영문
  • The purpose of this study is to establish the theoretical framework of cognitive visual informatics by proposing a theoretical framework that integrates the humanities and engineering approaches. For this purpose, this study used self-report measures (e.g., survey, interview) as well as EEG (electroencephalography) measures to better understand how people perceive, organize and evaluate visual information. This research used both measures because it is difficult to collect all related data through only self-report methods.
    This study consists of nine chapters. Each chapter detailed important theories and methods after reviewing previous studies related to each chapter’s theme. And then case studies were reported in the end of each chapter (Chapter 3 ~ Chapter 9) to better understand theories and methods mentioned above. The case studies deals with our study results obtained through experiments and surveys.
    This research described topical relevance, theoretical framework for visual Information recognition and processing, and narrative theory as key theories and then how to apply these theories to cognitive visual informatics in Chapter 1 (Introduction) and Chapter 2 (Theory). This study mentioned the research method focusing on physiological-psychological measurement methods and then reported an EEB-based relevance study as a case study in Chapter 3 (Research method).
    This study described the visual information models proposed by Wang and Baddeley, respectively, along with Wilson’s information model and emotion models in Chapter 4 (Visual information models). Both visual information models explain how people perceive and recognize visual information. It also reported the case study on how their personality traits, which are related to the cognitive space of individuals, influence the information seeking behaviors of undergraduate students.
    Whereas this study reported the previous studies on metadata for multimedia content (e.g., MPEG-7) and social metadata (e.g., tags) in Chapter 5 (Metadata). It also described the case study on investigating which metadata elements are suitable for the recycling of audiovisual materials.
    This study reviewed the key theories and methods on video summarization including speech summaries and video storyboards in Chapter 6 (Visual information presentation and summarization). And then it described five speech summarization methods (e.g., social summarization, latent semantic analysis method, and acoustic method) and one key-frame extraction algorithm as case studies. Whereas this study reported the case study on EEG-based key-frame extraction algorithm in Chapter 7 (Video abstraction using EEG/ERP techniques for information browsing and retrieval).
    The research mentioned the previous studies and trends on social information searches and described the experimental study on the efficiency of tag-based search query extensions as a case study in Chapter 8 (Social information search). The research reported the text- and content-based search methods for visual information and their performances in Chapter 9 (Evaluation). It also described two case studies on evaluating the social summarization algorithm mentioned in Chapter 6 and the EEG-based key-frame extraction algorithm described in Chapter 7.
    This study can contribute in terms of academic and educational aspects and practical solutions as well. First, our research results can be used as educational materials for undergraduate (seniors) and graduate students who are majoring in library and information science, cognitive psychology, computer and information science, and visual communication. Our research results obtained from brain (EEG) studies can be used as basic data for brain science (integrated science), which in recent years has been actively studied in the natural sciences as well as humanities and social sciences.
    Second, this study results can be utilized to facilitate access to and use of the visual information in digital libraries, or Web environments. That is, the research results obtained from the two EEG-based case studies reported in Chapter 3 and 7 can be applied to information retrieval systems. For instance, system interfaces for Internet search engines and digital libraries can be designed to automatically perform the following tasks (e.g., detailed record display and downloading) only by using a user’s relevance feedback obtained from EEG measurements while searching information. Furthermore, this study result might be utilized to automatically extract the key-frames from the video while a user equipped with an EEG device is watching a video.
연구결과보고서
  • 초록
  • 본 연구의 목적은 인문학적 및 공학적 접근을 통합한 이론적인 틀을 제안하여 인지 비주얼 정보학의 이론체계를 수립하는 데 있다. 이용자들의 비주얼정보에 대한 인지패턴을 정확하게 규명하기 위해서 자기보고식 측정방법과 뇌파 측정방식을 연구방법으로 사용하였다.
    본 연구는 9장으로 구성된다. 각 장은 해당 주제의 이론과 방법에 대한 선행연구들을 중심으로 기술된 후 중요한 이론이나 방법은 상세히 기술되었다. 각 장의 끝부분은 본 연구자가 실제 실험 또는 서베이에 의해서 조사한 연구결과를 사례연구의 형식으로 기술하여 앞에서 언급한 이론과 방법을 좀 더 잘 이해할 수 있도록 하였다.
    도입부에서는 주제적합성, 비주얼정보 인지와 처리를 위한 이론적인 틀 및 서사이론에 대해서 기술하고, 이러한 이론들이 어떻게 인지 비주얼 정보학에 응용될 수 있는지 기술하고(제1장과 제2장), 생리심리학적 측정방식에 초점을 맞추어 연구방법을 기술하였다(제3장).
    제4장에서는 Wang, Baddeley 등의 비주얼정보모형이 기술, 분석되었고 감성모형도 기술되었다. 개인의 인지적공간의 한 요소인 성격이 정보추구행태에 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구가 사례연구로 기술되었다.
    제5장에서는 비주얼정보의 메타데이터에 관한 선행연구들, 소셜메타데이터 등에 대해서 기술한 후 사례연구에서는 영상물 자료의 재활용을 위한 메타데이터 요소들을 제안하였다.
    제6장에서는 비디오 스피치 요약과 비디오 영상 요약에 대한 핵심 이론들과 방법들을 살펴보았다. 사례연구들에서는 소셜요약, 잠재의미분석 기반 요약 등의 기법들을 실제 실험을 통해서 기술하고, 평가해 보았고, 비디오 키프레임 추출을 위한 알고리즘을 구현해 보았다.
    제7장은 “EEG-기반 비디오 키프레임 추출 알고리즘 구성”이라는 사례연구를 중심으로 기술되었다.
    제8장에서는 소셜정보검색에 대한 연구동향을 기술하고, 사례연구에서는 질의확장 기능을 활용한 태그기반검색의 효율성에 대한 연구를 기술하였다. 제9장에서는 멀티미디어의 텍스트 및 내용기반 검색방법과 평가에 대해서 기술한 후, 앞에서 사례연구들로 제시한 “소셜요약 알고리즘”은 내재적 및 외재적 평가방법에 의하여 평가하였고, “EEG-기반 키프레임 추출 알고리즘”은 판별분석에 의하여 평가해 보았다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 본 연구를 진행하는 5년 동안 SSCI를 포함한 네 편의 해외 논문들과 8편의 국내 논문들을 발간하고 해외 세미나들에서 연구 결과들을 발표하였다. 본 연구 결과는 영문 단행본으로 2018년 3월까지 발간될 계획을 갖고 있으며 현재 국내외 출판사들과 접촉하기 위한 자료를 준비하고 있다.
    첫째, 본 연구 결과물의 학문적 및 교육적 기여 효과는 문헌정보학, 인지 심리학, 컴퓨터 과학 및 비주얼 커뮤니케이션 분야의 학부(고학년) 및 대학원 교육 자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다. 또한 본 연구에서 수행한 뇌파 연구들은 최근 자연과학은 물론 인문사회과학 분야에서도 활발히 연구되고 있는 융합과학인 뇌과학 분야의 기초 자료로 사용될 수 있기를 기대해 본다. 또한 텍스트 리터러시(text literacy)에 익숙한 이용자들은 최근 빠른 속도로 증가하고 있는 비주얼 정보가 담고 있는 의미 파악에 익숙하지 않다. 따라서 본 연구 결과는 대학생은 물론 중학교 또는 고등학교 학생들을 대상으로 비주얼 정보를 포함하는 미디어(예, 디지털 도서관, 인터넷, TV 등)에 접속할 수 있는 능력뿐만 아니라 해당 미디어를 통해서 얻은 비주얼 정보를 분석, 평가할 수 있는 능력을 길러주는 비주얼 리터러시(visual literacy) 교육의 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
    둘째, 본 연구 결과의 실용적 기여 효과는 디지털 도서관이나 웹 환경에서 비주얼 정보의 접근과 활용을 용이하게 하는데 활용될 수 있을 것이다. 특히 제3장의 사례 연구(EEG/ERP에 기초한 멀티미디어 자료의 주제 적합성에 관한 연구)와 제7장의 사례 연구(EEG/ERP를 이용한 비디오 요약)의 결과물들은 정보를 탐색할 때 이용자의 실시간 뇌파 측정 정보를 활용하여 이용자의 적합성 피드백을 미리 예견하고 시스템이 이용자를 위해서 그 다음 작업(예, 상세 레코드 출력 및 다운로딩 준비)을 수행하는 것을 가능하게 하는 정보 시스템의 인터페이스를 구현하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. 더 나아가 뇌파 측정을 활용하여 피험자들이 비디오를 보고 있는 동안 실시간으로 주제를 잘 나타내는 핵심 키프레임들을 자동으로 추출하여 영상 초록을 구성하는 알고리즘 구현에도 이용될 수 있을 것이다.
  • 색인어
  • 주제적합성, 적합성, 인지, 인지비주얼정보학, 소셜메타데이터, 서사이론, 비주얼정보모형, 스토리보드, 메타데이터, 뇌파측정, 비주얼 정보표현, 텍사노미, 폭소노미, 비디오 요약, 오디오 요약, 소셜정보검색, 평가, 키프레임 추출 알고리즘, 비주얼 리터러시, 배들리의 작업기억
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