본 논문에서는 밀 수확량을 증가시키기 위한 일반화된 검출 모델을 제안한다. 일반화 성능을 높이기 위해 CutMix 알고리즘으로 데이터를 증식시켰고, 라벨링 되지 않은 데이터를 최대한 활용하기 위해 Fast R-CNN 기반 Pseudo labeling을 사용하였다. 학습의 정확성과 효율성을 높이기 위해 사전에 훈련된 EfficientDet 모델로 학습하였으며, OOF를 이용하여 검증하였다. 최신 객체 검출 모델과 IoU(Intersection over Union)를 이용한 성능 평가 결과, 제안된 모델이 가장 높은 성능을 보이는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 동영상에서 제한된 종류의 동적 객체를 자동적으로 검출하여 추적하는 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 객체 검출 기법[1]과 객체 추적 기법[2]의 협업을 통해 이를 수행한다. 검출기는 매 장면마다 객체들을 검출하고 이 중 높은 신뢰도의 객체에 대해 추적을 시작한다. 추적기는 이전 장면에서 학습된 분류기에 기반하여 객체를 추적한다. 추적 결과와 겹치는 검출 결과를 분석하여 현재 장면에서 객체의 정확한 위치와 모양을 추정한다. 겹치는 검출 결과가 없을 때는 검출기로 부터 추적 결과의 신뢰도를 측정하고 문턱값에 따라 추적을 계속 진행하거나 종료한다. 실험 결과를 통해 제안하는 기법이 기존 검출 기법에 비해 우수한 검출 성능을 보임을 확인한다.
동영상에서의 움직이는 객체 검출과 추적은 객체 식별, 상황인식, 지능형 영상 감시 시스템 등 많은 시각 기반 응용 시스템에서 기본적이고 필수적인 전처리 작업이다. 본 논문에서는 배경과 조명이 실시간으로 변화하는 상황에서 움직이는 객체를 빠르고 정확하게 추출하고 움직이는 객체가 다른 물체에 가려지는 경우에도 강인하게 객체를 추적하는 방법을 제안한다. 객체의 효과적인 검출을 위해서 효과적인 고유 공간과 Fuzzy C-means(FCM) 를 결합하여 사용하고 검출된 객체를 강인하게 추적하기 위해 Conditional Density Propagation (CONDENSATION) 알고리즘을 사용한다. 먼저 Principal Component Analysis(PCA)를 이용하여 배경 영상에서 수집한 학습데이터를 주성분(Principal component)으로 선형변환 한다. 주성분들의 고유 특성에 대한 해석을 통하여 객체와 배경에 대하여 판별 능력이 우수한 주성분을 선별하여 고유 배경을 구성한다. 다음으로 이전단계에서 구성된 고유 벡터와 입력 영상을 결합한 연산 결과를 FCM의 입력 값으로 사용해서 객체를 검출한다. 최종적으로 검출된 객체의 좌표를 CONDENSATION의 입력으로 사용해서 객체를 추적한다. 고정된 카메라에서 조명변화와 배경변화에 적용 가능한 시스템을 구현하기 위해 고정된 카메라에서 움직이는 다양한 객체가 포함된 영상을 수집하여 학습데이터로 구성하여 사용하였다. 실험 결과에 따르면 제안하는 방법이 조명변화와 배경변화 그리고 객체의 부분적 움직임에 모두 강인하게 객체를 검출하고 다른 물체나 배경에 의해 객체가 일부 가려지더라도 객체를 추적함을 보여준다.
본 논문에서는 대단원 밑에 형성되는 학습단위 혹은 학습마디에 계층성이 없는 수평적 학습객체가 다수 존재하는 e-러닝 콘텐츠에 대하여, 문항반응이론에 입각한 개인 맞춤형 학습시스템을 구축하는 새로운 방안을 제안한다. 특히 제안된 학습시스템은 평가단계와 학습단계를 명백히 구분하여 제공하는 기존의 방식에서 벗어나, 학습마디의 운영중에 평가를 진행하고 그 결과에 따라 피험자의 능력을 재추정하여 이를 다음 학습마디의 운영에 적용하는 평가-학습의 다이나믹한 연계를 추구한다. 또한 적절한 대단원이 종료되는 시점에서 학습마디의 난이도 평균과 문항특성을 수정하고, 학습자 혹은 피험자들의 능력 추정치도 변경함으로써 더욱 정확한 개인 맞춤형 학습이 이루어지도록 조치한다. 이러한 구축 방안은 e-러닝 콘텐츠 학습과정을 통하여 변화하는 학습자 능력을 추정하여 가장 적절한 학습내용과 문항을 제공함으로써 학습효과를 극대화하며, 주기적으로 학습시스템 자체의 모수들을 수정함으로써 지속적인 개선 효과를 얻을 수 있다.
근래 평생학습의 개념이 등장함에 따라 성인 대상 교육에 대한 사회적 요구가 증가하고 있으며, IT 기술의 발달로 다양한 단말기를 이용하여 학습할 수 있는 환경이 구성되었으므로 본 논문은 시간적 공간적 제한으로부터 벗어나 학습할 수 있으며, 학습 콘텐츠를 객체 기반화하고, LCMS를 도입하여 참여형 콘텐츠 관리 시스템을 설계하며, 또한 N 스크린 기술 적용하여 시간적 공간적 구애로 부터 벗어나 편리하게 사용될 수 있는 시스템을 설계하여 새로운 학습자들이 계속 참여하여 풍부한 콘텐츠를 구축하며 상호교류 하여 소셜 학습 네트워크(Social Learning Network)를 구축할 수 있는 환경을 제공한다.
CNN(Convolutional Neural Network) 알고리즘은 인공신경망 구현에 활용되는 대표적인 알고리즘으로 기존 FNN(Fully connected multi layered Neural Network)의 문제점인 연산의 급격한 증가와 낮은 객체 인식률을 개선하였다. 그러나 IT 기기들의 급격한 발달로 최근 출시된 스마트폰 및 태블릿의 카메라에 촬영되는 이미지들의 최대 해상도는 108MP로 약 1억 8백만 화소이다. 특히 CNN 알고리즘은 고해상도의 단순 이미지를 학습 및 처리에 많은 비용과 시간이 요구된다. 이에 본 논문에서는 고해상도 단순 이미지의 객체 분류 학습모델 구현을 위한 개선된 CNN 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 고해상도의 이미지들의 학습모델 생성 시간을 감소하기 위해 CNN 알고리즘의 풀링계층의 Max Pooling 알고리즘 연산을 위한 인접 행렬 값을 변경한다. 변경한 행렬 값마다 4MP, 8MP, 12MP의 고해상도 이미지들의 처리할 수 있는 학습 모델들을 구현한다. 성능평가 결과, 제안하는 알고리즘의 학습 모델의 생성 시간은 12MP 기준 약 36.26%의 감소하고, 학습 모델의 객체 분류 정확도와 손실률은 기존 모델 대비 약 1% 이내로 오차 범위 안에 포함되어 크게 문제가 되지 않는다. 향후 본 연구에서 사용된 학습 데이터보다 다양한 이미지 종류 및 실제 사진으로 학습 모델을 구현한 실질적인 검증이 필요하다.
본 논문에서는 사전학습이 필요 없는 능동 특징점 모델(non-prior training active feature model; NPT AFM) 기반에서 광류(optical flow)를 이용한 객체추적 기술을 제안한다. 제안한 알고리듬은 비정형 객체에 대한 분석[1]에 초점을 두고 있으며, 실시간에서 NPT-AFM을 사용한 강건한 추적을 가능하게 한다. NPT-AFM 알고리듬은 관심 객체의 위치를 파악하는 과정 (localization)과 이전 프레임 정보와 현재 프레임 정보를 이용하여, 객체의 위치를 예측(prediction), 보정(correction)하는 과정으로 나눌 수 있다 위치 파악 과정에서는 움직임 분할(motion segmentation)을 수행한 후 개선된 Shi-Tomasi의 특징점 추적 알고리듬[2]을 사용 하였다. 예측 및 보정 과정에서는 광류 정보를 사용하여 특징점을 추적하고[3] 만약, 특징점이 적절히 추적 되지 않거나 추적에 실패하면 특징점들의 시간(temporal), 공간(spatial)적 정보를 이용하여 예측, 보정하게 된다. 객체의 형태 (shape)대신 특징점을 사용하였으며, 객체를 추적하는 과정에서 특징점들은 능동 특징점 모델(active feature model; AFM)을 위한 학습 집합(training sets)의 요소로 갱신된다. 실험결과, 제안한 NPT-AF% 기반 추적 알고리듬은 실시간에서 비정형 객체를 추적하는데 강건함을 보석준다.
딥러닝 네트워크를 이용한 3차원 객체 인식 기술은 자율주행 기술 개발에 있어 대상 객체의 종류 뿐만 아니라 센서로부터의 거리도 인식할 수 있기 때문에 장애물 탐지를 위해 많이 개발되고 있다. 하지만 3차원 객체 인식 모델의 경우 원거리 객체에 대한 탐지 성능이 근거리 객체에 대한 인식 성능보다 낮아 차량의 안전을 확보하는 데에 치명적인 문제가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 가상의 3차원 차량 데이터를 생성해 모델 학습에 사용되는 데이터셋에 추가하여 3차원 객체 인식 모델의 성능, 특히 원거리의 객체에 대한 성능을 향상시키는 기술을 소개한다. 3차원 라이다 센서 데이터의 특성을 활용한 구면 점 추적 기법을 사용하여 실제 차량과 매우 유사한 가상 차량을 생성하였고, 생성한 가상 차량 데이터를 사용하여 원거리뿐만 아니라 모든 거리 영역 범위에서의 객체 인식 성능을 향상시킴으로써 가상 데이터의 학습 유효성을 입증하였다.
본 연구에서는 학습자간 상호작용 도구를 재사용하기 위해서 학습 객체 콘텐츠 표준화 기술을 적용하여 상호작용적 학습 객체인 ILO를 정의하고, 이것이 LMS와 원활하게 통신할 수 있도록 I-HTTP를 개발하였다. 1-HTTP는 비지속적 연결성을 갖는 기존의 HTTP를 개선하여 일정 세션 유지 시간 동안 접속 상태를 지속하도록 하였다. 이러한 지속적인 연결로 인해 ILO 내에서 빈번하게 발생하는 학습자간 상호작용을 실시간으로 제공할 수 있었다. 또한 I-HTTP는 기존의 HTTP를 확장하였기 때문에 ILO는 물론 일반 HTML 문서도 처리할 수 있게 하였다 특히 LMS와 ILO간의 표준화된 런치 과정을 프로토콜 내의 INIT, GETVAL, SETVAL, COMMIT, FINISH 메소드를 추가하여 구현하였으며, ILO의 학습자간 상호작용 결과는 별도로 정의된 데이터 모델을 통하여 데이터베이스 서버에 저장될 수 있도록 하였다.
자율배송 운행 데이터는 코로나 시대의 라스트마일 배송에 대한 패러다임 변화를 주도하는 핵심이다. 국내 자율배송로봇과 해외 기술선도국가 간의 기술격차 해소를 위해서는 인공지능 학습에 사용 가능한 대규모 데이터 수집과 검증이 최우선으로 요구된다. 따라서 해외 기술선도국가에서는 인공지능 학습데이터를 누구든 사용가능한 공공데이터 형태로 오픈하여 검증과 기술발전에 기여하고 있다. 본 논문은 자율배송로봇 학습을 목적으로 326개의 객체를 수집하고 Mask r-cnn, Yolo v3 등의 인공지능 모델을 학습하고 검증하였다. 추가적으로 두 모델을 기반으로 비교하고 향후 자율배송로봇 연구에 요구되는 요소를 고찰하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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