$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

해상 객체 검출 고속 처리를 위한 영상 전처리 알고리즘 설계와 딥러닝 기반의 통합 시스템
Design of Video Pre-processing Algorithm for High-speed Processing of Maritime Object Detection System and Deep Learning based Integrated System 원문보기

Journal of Internet Computing and Services = 인터넷정보학회논문지, v.21 no.4, 2020년, pp.117 - 126  

송현학 (Information and communication, Hoseo University) ,  이효찬 (Information and communication, Hoseo University) ,  이성주 (Information and communication, Hoseo University) ,  전호석 (Information and communication, Hoseo University) ,  임태호 (Information and communication, Hoseo University)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

해상 객체 인식은 자율운항선박(MASS)의 지능형 보조 시스템으로써, 선장이 육안으로 해상 주변의 충돌 위험성이 있는 부유물을 확인하던 정보를 컴퓨터를 통해 자동으로 인식하여 사람이 확인하는 방법과 유사한 정확도로 인지하는 방법을 말한다. 선박 주변의 물체를 인식하는 방법으로 기존에는 레이더나 소나와 같은 장치로부터 수집된 정보를 통해 확인하였지만, 인공지능의 기술이 발달하면서 선박 지능형 CCTV를 통해 운항 항로에 있는 다양한 부유물을 인식하는 것이 가능하다. 하지만, 자율 선박의 다양한 요구사항과 복잡성 때문에 영상 데이터의 처리속도가 느려지게 된다면 원활한 서비스 지원은 물론 안전성도 보장할 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하고자 본 논문에서는 해상 객체를 검출하는 데 있어 영상 데이터의 연산량을 최소화하여 처리속도를 높이기 위한 연구를 진행하였다. 해상 객체 인식의 관심 영역을 확보하기 위해서는 일반적으로 수평선을 찾는데 기존 연구들은 허프 변환 알고리즘을 활용하지만 본 논문에서는 속도를 개선하기 위해 이진화 알고리즘을 최적화하여 실제 객체의 위치와 유사한 영역을 찾는 새로운 방법을 제안한다. 또한, 제안하는 방법의 유용성을 증명하기 위해 딥러닝 CNN을 활용하여 해상 객체 인식 시스템을 구현함으로써 알고리즘의 성능을 평가하였다. 제안하는 알고리즘은 기존 방법의 인식 정확도를 유지하면서 약 4배 이상의 빠른 성능을 얻을 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A maritime object detection system is an intelligent assistance system to maritime autonomous surface ship(MASS). It detects automatically floating debris, which has a clash risk with objects in the surrounding water and used to be checked by a captain with a naked eye, at a similar level of accurac...

주제어

표/그림 (15)

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 특히 영상 이진화 처리의 경우 픽셀이 1 Bit 단위이므로 데이터를 고속으로 옮겨 처리할 수 있어 하드웨어 구현에 매우 효율적이다. 본 논문에는 이러한 실시간성 문제를 고려하여 해상의 이미지 중 객체를 빠르게 인식하기 위해 이진 분할 알고리즘으로 객체 위치를 파악하고 관심 영역을 추출한 뒤 해상의 부유물을 인식할 수 있는 소형 CNN을 통해 빠르게 인식하는 방법을 제안한다.
  • 본 논문은 해상에서의 선박을 인식하기 위한 영상 전처리와 CNN을 활용한 2단계 프로세스를 구축하여 시스템을 통합하였다. 입력 영상으로부터 잡음을 제거하기 위해 블러링 필터를 적용하였고 채널을 줄이기 위해 회색 변환을 이용하였다.
  • 본 연구에서는 해상 부유물을 고속으로 검출하기 위해 이진화 알고리즘을 최적화하여 영상 전처리를 수행한다. 최종 해상 객체 후보군으로 검출된 영역은 컴퓨터 비전 혹은 딥러닝의 CNN을 통해 객체를 인식하여 분류할 수 있다.
  • 그렇기 위해선 배경과 바다 사이의 수평선을 검출해야 한다. 수평선은 허프 변환과 같은 보팅 기반의 알고리즘을 통해서도 찾을 수 있지만 본 논문에서는 연산량을 줄이기 위해 이진화 이미지로 수평선을 검출하였다. 이미 앞 절에서 이진화를 통해 배경과 바다가 분리되었기 때문에 대부분의 해상 이미지는 그림 5와 같이 수행되게 된다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
MASS란 무엇인가? MASS(Maritime Autonomous Surface Ship)는 사람의 개입을 최소화하기 위해 ICT 기술을 접목하여 선박이 자율적으로 조종되는 운영방식을 말한다. MASS의 기술 중에는 선박 주변 감시, 장비 상태 모니터링, 선박 기동 및 엔진 등 선박의 운영과 관련된 작업의 일부 또는 전부를 자동으로 운전하는 것을 가능하게 한다.
허프 변환의 보팅 과정의 한계점은 무엇인가? 허프 변환은 데이터 손실 및 왜곡에도 직선 정보 추출에 용이하여 컴퓨터 비전 분야에 널리 사용되고 있다. 하지만 허프 변환의 보팅 과정은 비효율적인 연산구조와 많은 메모리 접근이 존재하여 임베디드 비전 시스템에 적용하는 것이 한계가 있다[9].
본 논문에서 8-Connect 알고리즘을 활용한 이유는 무엇인가? 그림 1과 같이 4-Connect의 경우 인접 픽셀의 상하좌우만 연결로 인정하는 것이고 8-Connect의 경우 대각선 픽셀에 대해서도 연결을 인정하는데 본 논문은 8-Connect 알고리즘을 활용하였다. 그 이유는 해상 배경의 이미지는 주로 날씨의 영향을 많이 받아 이미지 이진화를 수행했을 경우 픽셀이 분리되는 경우가 많아서 이를 방지하기 위함이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (15)

  1. S. Li and K. S. Fung, "Maritime autonomous surface ships (MASS): implementation and legal issues," Maritime Business Review, vol. 4, no. 4, pp. 330-339, Nov. 2019. https://doi.org/10.1108/MABR-01-2019-0006 

  2. J. S. Lee, S. K. Lee, D. W. Kim, S. J. Hong, and S. I. Yang, "Trends on Object Detection Techniques Based on Deep Learning," Electronics and Telecommunications Trends, vol. 33, no. 4, pp. 23-32, Aug. 2018. https://doi.org/10.22648/ETRI.2018.J.330403 

  3. S. W. Lee, G. D. Lee, J. G. Ko, S. J. Lee, and W. Y. Yoo, "Recent Trends of Object and Scene Recognition Technologies for Mobile/ Embedded Devices," Electronics and Telecommunications Trends, vol. 34, no. 6, pp. 133-144, Dec. 2019. https://doi.org/10.22648/ETRI.2019.J.340612 

  4. N. S. Sanjay and A. Ahmadinia, "MobileNet-Tiny: A Deep Neural Network-Based Real-Time Object Detection for Rasberry Pi," IEEE International Conference On Machine Learning And Applications (ICMLA), 2019. https://doi.org/10.1109/ICMLA.2019.00118 

  5. H. Zhao, W. Zhang, H. Sun, and B. Xue, "Embedded Deep Learning for Ship Detection and Recognition," Future Internet, vol. 11, no. 2, p. 53, Feb. 2019. https://doi.org/10.3390/fi11020053 

  6. M. Antonini, T. H. Vu, C. Min, A. Montanari, A. Mathur, and F. Kawsar, "Resource Characterisation of Personal-Scale Sensing Models on Edge Accelerators," in Proceedings of the First International Workshop on Challenges in Artificial Intelligence and Machine Learning for Internet of Things - AIChallengeIoT'19, 2019. https://doi.org/10.1145/3363347.3363363 

  7. T. Praczyk, "A quick algorithm for horizon line detection in marine images," Journal of Marine Science and Technology, vol. 23, no. 1, pp. 164-177, Jul. 2017. https://doi.org/10.1007/s00773-017-0464-8 

  8. C. Y. Jeong, H. S. Yang, and K. Moon, "Fast horizon detection in maritime images using region-of-interest," International Journal of Distributed Sensor Networks, vol. 14, no. 7, pp. 1-11, Jul. 2018. https://doi.org/10.1177/1550147718790753 

  9. J.-R. Lee, K.-R. Bae, and B. Moon, "A Hardware Architecture of Hough Transform Using an Improved Voting Scheme," The Journal of Korea Information and Communications Society, vol. 38A, no. 9, pp. 773-781, Sep. 2013. https://doi.org/10.7840/kics.2013.38A.9.773 

  10. L. Di Stefano and A. Bulgarelli, "A simple and efficient connected components labeling algorithm," in Proceedings 10th International Conference on Image Analysis and Processing, pp. 322-327, 1999. https://doi.org/10.1109/ICIAP.1999.797615 

  11. D. Bradley and G. Roth, "Adaptive Thresholding using the Integral Image," Journal of Graphics Tools, vol. 12, no. 2, pp. 13-21, Jan. 2007. https://doi.org/10.1080/2151237X.2007.10129236 

  12. N. Otsu, "A Threshold Selection Method from Gray-Level Histograms," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, vol. 9, no. 1, pp. 62-66, Jan. 1979. https://doi.org/10.1109/TSMC.1979.4310076 

  13. Y. LeCun, Y. Bengio, and G. Hinton, "Deep learning," Nature, vol. 521, no. 7553, pp. 436-444, May 2015. https://doi.org/10.1038/nature14539 

  14. A. Krizhevsky and G. Hinton, "Convolutional Deep Belief Networks on CIFAR-10", Unpublished Manuscript, Vol.40, pp. 1-9, 2010. 

  15. H. Rezatofighi, N. Tsoi, J. Gwak, A. Sadeghian, I. Reid, and S. Savarese, "Generalized Intersection Over Union: A Metric and a Loss for Bounding Box Regression," in 2019 IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2019. https://doi.org/10.1109/CVPR.2019.00075 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

BRONZE

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로