📖 프로젝트명

✔️ 가족 유대감 형성을 위한 메타버스 라이프로깅 SNS '우리가족섬'

(메타버스 아카데미 2기 최종 프로젝트 기획 / AI / 서버 / 유니티 / 3D모델링 융합 팀 프로젝트)

🥇 메타버스 아카데미 2기 최종프로젝트 대상 수상작
🎥 시연 영상 : 메타버스 아카데미 2기 최종프로젝트 대상 '우리가족섬'

📃 프로젝트 소개

✔️ Unity 3D 엔진 기반의 메타버스 라이프로깅 SNS '우리가족섬' 프로젝트입니다.

✔️ LLaVA v1.5 (13B) / GPT-4-Vision / Langchain을 활용한 AI 앨범과 GPT-3.5turbo-1106 / GPT-4-1106-Preview / Langchain / LlamaIndex를 활용한 AI 챗봇이 결합되었습니다.

🔹 사이좋은 가족을 위한 메타버스 라이프로깅 SNS

우리가족섬은 가족 구성원의 위치와 일정을 공유하고 함께한 추억들을 기록하는 메타버스 SNS입니다. 우리의 목표는 일상을 공유하여 가족 간의 유대감 형성을 돕고 가족 간의 소통이 더욱 즐거워지도록 돕는 것입니다.

🔹 가족들의 하루를 얼마나 알고 있나요?

한 집에 살지만, 종일 각자의 일에 바빠 서로에게 관심 가질 시간이 없지는 않나요? 서로를 향한 이해과 애정은 사소한 관심으로부터 시작됩니다. 우리가족섬과 함께 시작해 보세요.

🔹 독립했더라도 가족이니까

대한민국 전체 가구 수 중 1인 가구는 34.6%이고, 이 중 1/3을 차지하는 20-30 대 1인 가구 비율은 20년간 두 배로 증가했습니다. 이렇게 자녀의 독립이나 유학 등으로 기존 가족 단위가 해체되는 경우가 증가하는 요즘, 시공간을 초월해 가족 간의 유대감을 이어나가도록 해 주는 메타버스 공간에서의 만남은 더욱 큰 수요를 가질 것으로 예상됩니다.

🔹 더 가까워지는 우리 가족

'우리가족섬'은 메타버스 환경에서의 상호작용 경험을 바탕으로 가족 간의 관계 개선을 일차적인 목적으로 합니다. 함께 가상 공간에서 시간을 보내고 우리 가족만의 아지트를 채워 나가는 경험은 공동체의식 함양과 건강한 가족 문화 형성에 기여합니다

🔹 자랑하고 싶은 우리 가족

아름답게 꾸민 우리가족섬은 가족이 아닌 사람들에게도 공유하고 자랑할 수 있습니다. 라이프로깅 SNS 서비스로서, 잘 꾸민 가족섬은 우리 가족이 얼마나 친하고 행복한지를 시각적으로 보여줄 수 있는 멋진 방법입니다. 이미 우리에게 익숙한 싸이월드 미니홈피나 인스타 피드와 같은 SNS 공간이지만, 텍스트도 이미지도 영상도 아닌 메타버스 공간, 즉 궁극적 상호 경험 플랫폼의 형태라는 점에서 특별하죠.

멋진 추억들을 우리만의 공간에 차곡차곡 모아두면, 우리 가족이 이렇게나 행복하다는 사실을 다른 사람들에게도 자랑할 수 있는 근사한 결과물이 되어드립니다. 우리가족섬에 친척과 지인들을 초대해 보세요. 멀리 살아서 자주 뵙지 못하는 할머니부터 예쁘게 꾸민 가족섬 구경하기를 좋아하는 다른 유저들까지, 원하는 모두에게 우리 가족의 즐거운 모습을 자랑할 수 있습니다. 물론, 사생활 보호를 원하는 유저들의 경우에는 섬을 비공개 모드로 전환해 게스트 출입을 막을 수 있습니다.

지난해 ‘1인 가구’ 비율 처음으로 40% 넘어서, 김원진, 2023.08.23
1인 가구 750만명…생활 모습은 '천차만별', 유정무, 2023.08.29

👩‍🔧 팀원 소개 및 역할

✔️ 팀원 및 분장

• 메타버스 아카데미 2기 기획 / AI / 서버 / 유니티 / 3D모델링 총 7명
• 팀명 : 팀 까망이

🔹 기획
이시온 : 기획 / 디자인

🔹 AI
임정민 : AI 사진 앨범 (인물 안면 인식 / 배경 및 물체 Tagging / 사진 메모 생성)
이승현 : AI 챗봇 (일상 대화 참여 / 축제 정보 조회 / 일정 관리)

🔹 서버
김진우 : 회원가입 / 로그인 / 회원 및 섬 정보 저장

🔹 유니티
이현숙 : 사진 앨범 UI / GPS 위치 등록 / 캐릭터 상호작용
변지환 : 채팅창 UI / 섬 꾸미기 / 로비 및 방(섬) 생성

🔹 3D 모델링
오유림 : 캐릭터 및 맵 모델링

✔️ AI 세부 역할 분담

🔸 임정민

1. CNN 기반의 Face Recognition 모델 활용 개별 안면 데이터 저장 및 사진 속 인물 추출
2. 앨범 사진 검색 기능을 위한 LLaVA v1.5 / GPT-4-Vision 활용 사진 속 배경/물체 추출
3. LLaVA v1.5 / GPT-4-Vision 활용, 사진의 날짜/시간 메타데이터, 인물 , 배경/물체 정보를 토대로 사진별 요약(메모) 생성
4. MySQL , S3 활용 사진 앨범 DB 구축

🔸 이승현

1. GPT-3.5turbo-1106 / GPT-4-1101-Preview 기반 채팅방 AI 챗봇 구현
2. 채팅방에서 이루어지는 대화에 참여하고 인근 축제 및 행사 정보를 추천(크롤링)
3. LLamaIndex, ChromaDB를 활용하여 대화 내역을 저장, 일정 등록 및 조회

✔️ 융합구조도

📅프로젝트 진행 기록

✔️ 수행 기간

• 2023.10.04 ~ 2023.12.12

✔️ AI 세부 진행 기록

전체 세부 일정 WBS

🔹 프로토 버전

• 23-10-13 ~ 23-10-14 : 안면 인식 모델 리서치 (임정민)
• 23-10-14 ~ 23-10-15 : 안면 인식 모델 구현 및 서빙 (임정민)
• 23-10-15 ~ 23-10-15 : 이미지 메타데이터 추출 (임정민)
• 23-10-15 ~ 23-10-16 : Multi-Modal LLM 모델 리서치 (임정민)
• 23-10-16 ~ 23-10-17 : 채팅 일정 등록 API 구현 (이승현)
• 23-10-17 ~ 23-10-18 : Multi-Modal LLM 모델 구현 및 서빙 (임정민)
• 23-10-18 ~ 23-10-20 : 채팅 일정 수정 API 구현 (이승현)
• 23-10-19 ~ 23-10-21 : 가족 앨범 모듈 통합 (임정민)
• 23-10-21 ~ 23-10-21 : 채팅 일정 삭제 API / 일정 알림 구현 (이승현)
• 23-10-21 ~ 23-10-24 : 서버 구현 및 Unity 통신 준비 (임정민)
• 23-10-24 ~ 23-10-24 : AI <-> Unity 통신 구현 (이승현)
• 23-10-24 ~ 23-10-26 : 지역 축제 API 구현 (이승현)
• 23-10-25 ~ 23-10-26 : AI <-> Unity 통신 구현 (임정민)
• 23-10-26 ~ 23-10-29 : 코드 리팩토링 및 QA (임정민)

🔹 알파 버전

• 23-10-30 ~ 23-11-01 : 가족 앨범 서버 MySQL 연동 (임정민)
• 23-11-01 ~ 23-11-02 : 가족 앨범 서버 S3 연동 (임정민)
• 23-11-03 ~ 23-11-04 : 가족 구성원 안면 데이터 통신 (임정민)
• 23-11-03 ~ 23-11-06 : 챗봇 LLM 모델 교체 (이승현)
• 23-11-05 ~ 23-11-06 : 가족 사진 검색/수정/삭제 통신 (임정민)
• 23-11-06 ~ 23-11-07 : 챗봇 구현 방식을 Agent로 변경 (이승현)
• 23-11-07 ~ 23-11-08 : 사진 요약 LLaVA 모델 성능 고도화 (임정민)
• 23-11-07 ~ 23-11-09 : 챗봇 지연 시간 확인 및 개선 (이승현)
• 23-11-08 ~ 23-11-08 : 지역 축제 자체 DB 구축 (이승현)
• 23-11-08 ~ 23-11-09 : 지역 축제 추천 기능 추가 (이승현)
• 23-11-09 ~ 23-11-10 : 가족 사진 테스트 데이터 구축 (임정민)
• 23-11-11 ~ 23-11-13 : 알파 발표 및 시연 준비 (임정민)

🔹 베타 버전

• 23-11-15 ~ 23-11-26 : 챗봇 지연 시간 개선, 정확도 개선 (이승현)
• 23-11-16 ~ 23-11-17 : 사용자별 안면 데이터 등록 판별 (임정민)
• 23-11-17 ~ 23-11-17 : AI 앨범 메모 스타일 가이드 검토 (임정민)
• 23-11-17 ~ 23-11-17 : 베타 시연용 단독 인물사진 구축 및 테스트 (임정민)
• 23-11-18 ~ 23-11-18 : 베타 시연 테스트 및 시연 시나리오 PPT(1) (임정민)
• 23-11-20 ~ 23-11-20 : 챗봇 DB 스키마 설계 (이승현)
• 23-11-20 ~ 23-11-21 : 각 섬 아이디 별 채팅 내역 분리 (이승현)
• 23-11-20 ~ 23-11-22 : 메모 스타일 가이드 기반 모델 고도화 (임정민)
• 23-11-21 ~ 23-11-22 : 채팅 저장, 조회 기능 구현 (이승현)
• 23-11-23 ~ 23-11-23 : 베타 시연 테스트 및 시연 시나리오 PPT(2) (임정민)
• 23-11-23 ~ 23-11-23 : 이미지 촬영 위치 메타데이터 번역 수정 (임정민)
• 23-11-24 ~ 23-11-24 : LLaVA vs GPT-4-Vision 지표 비교 (임정민)
• 23-11-24 ~ 23-11-24 : 발표장 공유기 세팅 (임정민)
• 23-11-25 ~ 23-11-27 : 베타 발표 PPT 및 AI 앨범 시연 준비 (임정민)

🔹 최종 버전

• 23-12-02 ~ 23-12-02 : 융합구조도 작성 (임정민) (이승현)
• 23-12-02 ~ 23-12-03 : 테스트 유저 섭외, 촬영 일정 조율 (임정민)
• 23-12-03 ~ 23-12-04 : 인터뷰 및 촬영 (임정민)
• 23-12-05 ~ 23-12-05 : LLaVA vs GPT-4-Vision 추론 속도 측정 (임정민)
• 23-12-06 ~ 23-12-10 : 기술 질문 준비 (임정민)
• 23-12-10 ~ 23-12-11 : 발표 리허설 (임정민)
• 23-12-11 ~ 23-12-11 : 최종 발표 (임정민)

💡 주요 내용

✔️ LLaVA 1.5v (13B)/ GPT-4-Vision / Langchain을 활용한 AI 앨범

1) 전체 원리

• 앨범에 등록한 사진별 날짜/시간, 위도/경도 메타데이터 추출
• 등록한 안면 데이터 기반 사진 속 인물 추출
• 사진에 나타나는 배경 및 물체 (장소, 날씨, 가구, 의상 등) 정보 Tagging
• 사진 속 정보(메타데이터, 인물, Tagging)를 종합하여 한 문장의 요약 생성

2) 이미지 날짜/시간, 위도/경도 메타데이터 추출

• 등록한 사진의 촬영 날짜/시간 추출
• 위도/경도 메타데이터를 기반으로 위치(주소) 추출

3) 안면 데이터 저장 및 추출

• 활용 모델 : DeepFace, Dlib(CNN)

• 활용 테스트 데이터 : AI 허브 '가족 관계가 알려진 얼굴 이미지 데이터'

• 동일 섬(방)에 소속된 유저별 안면 데이터 등록

• 이후 가족 사진 등록시, 벡터화된 안면 데이터를 기반으로 인물 추출

4) 사진의 배경 및 물체 Tagging 및 요약

🔹 구현 방법 (1)

• 활용 모델 : LLaVA v1.5 (13B) , GPT-4-Vision
• 추론 환경 : Ubuntu 20.04 ARM , RTX 4090 (24GB)
• 프롬프트
• 추론 예시
  

🔹 구현 방법 (2)

• 활용 모델 : GPT-4-Vision
• 프롬프트
• 추론 예시
  

🔹 의의

• 배경 및 물체들을 Tagging하여 저장하고, 이를 기반으로 앨범 속 사진들을 검색할 수 있는 기능 지원
• 사진 속 정보(메타데이터, 인물, 배경/물체)들을 토대로 간결한 한 문장으로 요약하여 정리

5) 활용 Multi-Modal LLM 모델 비교

• LLaVA v1.5 (13B)의 경우, RTX4090 24GB 이상 환경에서 추가적인 비용없이 구동 가능

• 하지만 LLaVA는 사진에 대한 사실 자체만을 묘사하는데 그치고, 본 '우리가족섬' 서비스에서 표현하고자 하는 날짜/시간, 인물, 배경 정보를 포함하며 재치있거나 감성적인 형태로 사진을 요약하는데는 한계

• 또한 적지 않은 확률로 영어로 반환되는 현상 발생

• 이를 개선하기 위한 대안으로 GPT-4-Vision을 활용하여 구현

• GPT-4-Vision의 경우 GPU 요구 사항 없이, 640x640 크기 이미지, 위 프롬프트 기준으로 사진 1장당 약 30원(0.022달러)꼴로 운용 가능

• 또한 사진에서 검색 키워드(배경,날씨,물체,장소 등) 추출과 간결하게 재치있는 요약문을 생성하는데 뛰어나 본 서비스에 적용

6) AI 앨범 DB 설계

✔️ GPT-3.5turbo-1106 /GPT-4-1106-Preview / Langchain을 활용한 AI 챗봇

1) 구현 기능

• 챗봇 스스로 판단하여 대화에 참여 여부 결정
• 문화체육부에서 제공하는 인근 지역 축제 및 행사 추천
• 가족간의 일정 등록 및 조회

2) 활용 LLM 모델 비교

• 본 프로젝트에서 제공된 RTX 4090 환경 기준으로 OpenChat 7B, Zephyr 7B 모델들을 테스트해볼 수 있었으나, 해당 모델들은 프롬프트에 대한 이해도나 JSON 방식으로 출력하는 성능이 떨어짐. 또한 OpenChat의 경우 지연 시간이 매우 길어 이러한 오픈소스 모델들로 구현하는데는 큰 한계에 도달
• 그리하여 OPENAI의 다양한 LLM API들을 활용하여 반환 성능, INPUT/OUTPUT 토큰별 요금, 추론 시간을 고려하여 'GPT-4-1101-Preview' 모델을 적용시켜 구현

🛠 기술 스택

🔹 언어

🔹 주요 라이브러리

🔹 개발 툴

🔹 협업 툴

🔍 참고 자료

✔️ 시연 영상 / 블로그

• 시연 영상 : 메타버스 아카데미 2기 최종프로젝트 대상 '우리가족섬'
• Velog : 메타버스 라이프로깅 SNS '우리가족섬' (1)

✔️ 오픈소스 (GitHub)

• https://platform.openai.com/docs/api-reference
• https://github.com/HW140701/VideoTo3dPoseAndBvh
• https://github.com/imoneoi/openchat
• https://github.com/zephyrproject-rtos/zephyr
• https://docs.llamaindex.ai/en/stable/
• https://python.langchain.com/docs/get_started/introduction
• https://github.com/pinecone-io/examples/blob/master/learn/generation/openai/fine-tuning/gpt-3.5-agent-training/00-fine-tuning.ipynb
• https://docs.trychroma.com/