본 논문은 인간의 생물학적 시각정보처리과정 특성과 웨이블릿을 이용한 인공시각시스템을 제안한다. 인공시각시스템은 인간의 생물학적 시각정보 처리과정을 이용하며 맹인의 인공시각시스템 제작 및 일반적인 인식시스템에 적용할 수 있다. 본 논문에서는 인간의 망막에서 신경절 세포까지 정보 처리과정을 모델링하여 구성하였고 신경절 세포에서 후두엽 초기시각피질까지 전달되는 정보 복원과정을 모델링하여 초기시각피질에 표현되는 영상정보를 구성하였다. 실험과정은 인간의 시각정보 처리과정 특성인 저주파, 고주파 분해를 웨이블릿 변환으로 시각 정보를 구현하였고 이를 이용하여 인식 시스템에 적용하였다. 실험에 사용한 데이터는 AT&T 얼굴데이터베이스를 사용하였다. 그리고 제안하는 인간의 시각정보처리 과정 특성을 이용한 방법이 영상인식 시스템의 정확성을 향상시킬 수 있음을 실험을 통하여 증명하고자 한다.
본고에서는 아직도 연구지향의 성격을 띄고 있는 인공지능로보트의 시각시스템에 관해 기술하였고, 이들의 연구를 바탕으로 하여 needs에 답하는 형식인 응용지향인 산업용로보트의 시각시스템에 관해 언급하였다. 끝으로 필자의 연구실에서 발표한 인쇄악보의 인식에 관해 간단히 소개하였다.
자율 가상 캐릭터는 인공시각을 이용하여 가상 환경을 인지하고 인지한 정보를 바탕으로 상황에 맞게 판단하여 지능적인 인간처럼 행동한다. 자율 가상 캐릭터는 주로 인공 시각을 이용하여 환경을 인식하며 현재까지 연구된 대부분의 인공 시각은 정해진 시야각에 들어온 정보를 여과 없이 모두 인지하는 방법을 사용하고 었다. 그러나 이러한 시각 체계는 한 번에 너무 많은 정보를 저장함으로 시스템의 효율성과 현실성을 떨어뜨리며, 게임과 같은 동적 환경에서는 실시간 처리가 어렵다. 따라서 실제 인간과 같은 시각 체계를 구현하려면 주목한 정보만 저장하는 시각적 주목 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 인공 시각을 통해 얻은 정보 중에서 시각적으로 중요한 정보만올 저장하는 주목 시각 기법을 연구하고 이를 구현하기 위해 기존 주목 맵을 향상시켜 적용하였다. 특히 주목 맵 요소 중에서 처리 속도가 느린 방위 랩을 제거하고 침입자 검출을 적용한 동적 특정 맵을 추가하여 향상된 주목 맵을 제안하였다. 실험을 통해 자율 가상 캐릭터가 3차원 가상 환경에서 정적 동적 객체에 대한 주목 영역을 정확하게 찾는 것을 확인하였으며, 처리 속도 또한 기존 연구보다 1.6배 정도 향상되었음을 확인하였다.
KUeyes(Korea University's eyes)는 인간의 시각 정보처리 과정을 모델로 하여 고려대학교 인공시각연구센터에서 개발된, 스테레오 컬러 영상을 실시간으로 처리할 수 있는 능동시각 시스템이다. 실시간 처리를 위하여 KUeyes는 병렬 처리가 가능하도록 개발된 영상 획득 및 영상 처리 모듈을 가지고 있으며, 다해상도 영상 변환 기법을 사용하여 입력 영상의 처리속도를 증진시키고 있다. 이 시스템은 외형적으로는 처리된 영상에 따라 반응하여 움직이는 10-자유도의 헤드 아이 시스템으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 영상의 칼라 정보와 움직임 정보 등을 실시간으로 분석하여 지능적이고 빠르게 개체를 탐지하고 추적하는 인간의 시각 반응 및 인식 모델을 KUeyes에 탑재하여 구현하고 실험하였다. 실험에서 얻어진 결과는 KUeyes가 인간의 시각, 인식시스템을 적절히 모델링하고 있음을 보여 주었다. 이는 KUeyes의 작동 방식과 거기에 탑재된 영상 처리 기법들이 인간의 시각 정보처리 과정을 이해하는데 매우 적합한 것임을 시사한다.
KUeyes는 3차원 실세계의 영상처리를 위해 고려대학교 인공시각연구센터에서 개발된 컬러 스테레오 헤드아이 시스템이다. KUeyes는 인간의 시각 시스템을 모델로 하여 다해상도 변환 영상, 칼라 정보와 거리 정보, 움직임 정보를 이용하여 지능적이고 빠르게 객체를 탐지하여 추적한다. 또한 병렬적으로 수행되는 인식기를 통해 탐지된 사람의 얼굴을 인식한다. 다양한 실험 및 분석을 통해 KUeyes가 복잡한 실영상을 대상으로 움직이는 개체를 신시간으로 안정되게 추적하고 인식하는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구는 기존 건축물 옥상녹화에 이용 가능한 저토심 옥상녹화 시스템 을 연구하고 개발하고자 수행되었다. 연구목적을 달성하기위해서 시스템의 개념적 모델이 선행 연구로부터 유추되었고 개념적 모델로부터 실험을 위한 시스템들이 제안되었다. 건축물 옥상 위에 설치된 이 시스템들에서 기린초의 생육에 대하여 인공배지 종류, 토심, 그리고 배수 형태의 효과들이 2002년 4월 3일부터 10월 18일까지 연구되었다. 인공배지 종류는 단용과 혼용이고, 토심은 5cm, l0cm,그리고 15cm이며, 배수 형태는 저수$.$배수형과 배수형으로 하였다. 여기서, 인공배지 단용은 폐유리 미분 100에 발포제를 1∼2정도 첨가하고, 착색제를 1정도 첨가한 후, 6∼8$^{\circ}C$/min로 승온하여 750∼85$0^{\circ}C$의 온도에서 발포시킨 다공질 유리를 수냉식으로 급랭하고, 분쇄기로 이송하여 l0mm이하로 분쇄하고 입도를 조절하여 얻어진 다공질 유리 파쇄물과 수피를 부피 비 6:4로 혼합하여 조성된 것이며 인공배지 혼용은 인공배 지 단용에 양토(모래 46%, 미사 40%, 점토 14%)를 부피비 5:5로 혼합하여 조성된 것이다. 피복면적, 지상부와 지하부의 생체중과 건물중, 그리고 시각적 질을 조사하였다. 각 변수들은 던칸의 다중범위 검정으로 통계처리 하였으며 처리들간의 유의수준은 5%였다. 그리고 기존 건축물 옥상에 대한 과부하의 위험을 피하기 위해서 각 시스템의 중량이 평가되었다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 실험기간 중에 피복면적에 대한 배수 형태의 효과는 유의성 있는 차이를 나타내지 않았다. 인공배지 혼용의 피복면적은 인공배지 단용의 것보다 통계적으로 유의성 있게 높았다. 토심 5cm처리의 피복면적은 나머지 처리들의 피복면적보다 통계적으로 유의성 있게 낮았다. 토심 l0cm처리와 토심 15cm처리는 통계적으로 유의성이 없는 것으로 나타났다. 지상부와 뿌리의 생체중 및 건물중과 시각적 질에 대한 처리들의 효과는 피복면적에 대한 것과 유사하거나 동일하였다. 결과적으로, 기린초의 생육은 인공배지 단용보다 인공배지 혼용에서 더 높았고, 토심 10∼15cm에서 더 높았으며, 배수 형태에서는 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 이 결과를 토대로, 기존 건축물 옥상에 적용 가능한 시스템의 허용하중과 기린초의 생육을 동시에 고려해볼 때, 저토심 옥상녹화 시스템 은 인공배지 종류에서는 혼용이, 토심은 10cm, 그리고 배수형태는 배수형이 적합하다고 보았다. 제안된 조건으로 조성된 시스템은 인공배지가 포장용수량상태일 때 그 중량이 약 115kg/$m^2$정도로 나타났다.
최근 인간과 유사한 휴머노이드에 대한 연구가 상당히 활발하고 그 영역이 계속해서 확대되고 있는 추세다. 휴머노이드에는 로봇의 몸체 뿐 아니라 머리 부분, 특히 시각 시스템이 매우 중요하다. 본 논문에서는 생리학적인 측면에서 인간의 눈과 목의 운동을 관찰하여 휴머노이드에 적용 가능한 능동 시각 시스템의 기구부 설계 방법을 제안하고 제어 방식을 설명한다. 기존의 팬-틸트 방식의 시각 시스템에 없는 인공 안구의 롤 회전 기능을 추가함으로써, 사람의 시각 시스템과 거의 유사한 동작 영역과 동작 속도를 보이게 된다. 소형 비전센서 모듈을 사용함으로써 시스템의 크기가 줄고 경량화 되었다. DC 모터를 엑츄에이터로 사용함으로써, 위치와 속도 제어가 가능하고, 인간 안구의 단속적 운동을 모사 할 수 있다.
본 논문에서는 멀티모달(multi-modal) 인터페이스를 통해 지능적 가상검객과 체감형 검도게임을 할 수 있는 시스템을 제안한다. 제안된 검도게임 시스템은 멀티모달 인터페이스(시각과 청각), 인공지능(AI), 피드백(스크린과 사운드) 등 크게 세 가지 모듈로 구성된다. 첫 번째로, 멀티모달 인터페이스는 시각기반, 3차원 인터페이스를 이용하여 사용자가 자유롭게 3차원 공간에서 움직일 수 있도록 하고, 음성기반 인터페이스를 이용하여 사용자가 현실감 있는 검도게임을 즐길 수 있도록 한다. 두 번째, 인공지능은 가상검객에게 멀티모달 인터페이스에서 입력되는 시각과 음성을 인식하여 가상검객의 반응을 유도한다. 마지막으로, 대형 스크린과 스피커를 통한 시청각 피드백은 체감형 상호작용을 통하여 사용자가 몰입감을 느끼며 검도게임을 경험할 수 있도록 한다. 따라서 제안된 시스템은 전신의 움직임으로 사용자에게 몰입감의 검도게임을 제공한다. 제안된 시스템은 오락 외에 교육, 운동, 예술행위 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
본 논문에서는 시각 장애우의 식품 안전성 증진을 위해 광학 문자 인식 (optical character recognition, OCR) 및 실시간 객체 인식 (you only look once, YOLO) 알고리즘에 기반한 식품의 유통기한 자동 알림 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 1) 스마트폰 카메라를 통해 실시간으로 입력되는 영상에서 YOLO 알고리즘을 활용하여 유통기한으로 예측되는 이미지 영역을 검출하고, 2) 검출된 영역에서 OCR 알고리즘을 활용하여 유통기한 데이터를 추출하며, 3) 최종 추출된 유통기한 데이터를 음성으로 변환하여 시각 장애우에게 전달한다. 개발된 시스템은 유통기한 정보를 추출해서 사용자에게 전달하기까지 평균 약 7초 이내의 빠른 응답 속도를 보였으며, 62.8%의 객체 인식 정확도와 93.6%의 문자 인식 정확도를 보였다. 이러한 결과들은 제안하는 시스템을 시각 장애우들이 실용적으로 활용할 수 있다는 가능성을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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