컴퓨터 비전 2주차(1)

※ 학습목표 : 인간의 시각을 흉내 내는 컴퓨터 비전의 특징에 대해 알고 컴퓨터 비전의 개요를 설명할 수 있다.

 

시각은 오감 중에서 가장 뛰어난 감각

• 물체에서 반사된 빛은 렌즈에 해당하는 수정체(Lens)를 통해 눈의 내부로 들어와 뒷면에 있는 망막에 투영
• 망막은 빛을 화학 신호로 변환하고, 시신경에 있는 1차 시각 피질로 신호를 전달 

 

시각 정보 처리를 담당하는 시각 피질 

• 등쪽 경로 : 물체의 움직임을 알아낸다.
• 배쪽 경로 : 물체의 부류를 알아낸다.
• 두뇌는 이렇게 알아낸 인식 정보를 이용해 신체 부위를 적절하게 제어한다. 

인간 시각의 장점

• 분류, 검출, 분할, 추적, 행동 분석에 능숙하다.

컴퓨터 비전의 목적

• 인공지능의 한 분야로써 어떤 영상에서 장면이나 특징들을 이해하는 컴퓨터를 프로그래밍 하는 것

컴퓨터 비전의 주요 활용 분야

• 이미지 분류 (Image Classification) : 상품 분류, 이미지 검색, 얼굴 인식 등 (고양이와 강아지 분류 : 이진 분류)
• 객체 검출 및 추적 (Object detection & Tracking) :  자율주행, CCTV 영상 보안, 교통 통제, 증강 현실 등
• 객체 분할 (Segmentation) : 로보틱스, 의료, 자율 주행 등
• 의료 영상 (Medical Image) 분석 : X-ray, CT, MRI, 등
• 휴먼 포즈 추정 (Human pose estimation) : 홈 트레이닝, 가상 인간, 등
• 행동 인식 (Action Recognition) : 영상 관제 시스템, 스포츠 중계 등
• 깊이 추정 (Depth estimation) : 로보틱스, 자율주행, 등
• 3D 복원 (3D reconstruction) : AR/VR, 게임, 로보틱스, 등 
• 초해상도 (Super resolution) : 의료, 범죄 수사 등
• 이미지  생성 (Image Generation) : 문화, 예술, 디자인, 개인 창작 등

 

왜 컴퓨터 비전인가?

• 인간의 시각을 흉내 내는 컴퓨터 프로그램으로 인공지능의 중요한 구성요소
• 인공지능은 지식표현과 학습과 추론과 계획을 통해서 지능이 만들어지고 이 활용 분야는 영상 데이터를 기반으로 하는 시각 기능과 자연어를 기반으로 하는 언어 지능으로 크게 분류될 수 있고 이러한 것들을 우리가 아울러서 인공지능이라 할 수 있다.
• 현재의 컴퓨터 비전 기술로는 인간에 필적하는 시각을 구현하는 일은 불가능

 

컴퓨터 비전은 왜 어려운가?

• 세상의 변화무쌍함 
• → 카메라나 물체가 이동하면 시시각각 변한다. 물질의 기본 단위인 원자부터 우주까지 스펙트럼이 아주 넓고 영상의 종류가 방대하다. (변화함을 규칙성으로 표현하기 어려움)
• 컴퓨터는 넘버 크런처 (영상을 숫자로 받아들임)
• → 컴퓨터 비전이 처리해야 하는 영상은 숫자 배열일 뿐이다. 컴퓨터 비전은 인접한 화소값의 차이를 계산하고 이 차이가 큰 곳을 물체의 경계 특징으로 추출해야만 하기 때문에 실제로 컴퓨터 비전의 기술을 구현하기가 매우 어렵다고 할 수 있다.
• 인공지능의 미숙함
• → 지능은 지식 표현, 학습, 추론, 계획이 유기적으로 작동하는 틀에서 발현
• → 이 틀을 움직이는 힘은 자각 (Self-awareness)과 의도 (Intention) 에서 나옴 
• 인간의 시각 체계는 이런 종합적이고 능동적인 지능 틀에서 작동함.
• 현재 인공지능은 약한 인공지능이다. 

 

현재 컴퓨터 비전은 제한된 환경에서 특정한 과업을 사람 성능에 가깝게 또는 사람보다 우월하게 수행하는 것을 목표로 한다.

 

컴퓨터 비전의 역사

• 디지털 영상은 신문 산업에서 탄생하였다.
• 1920년, 초 유럽과 북미 대륙 간에 해저 케이블을 통해 사진을 전송하는 Bartlane 시스템이 구축되었다. 
• 1946년, 세계 최초의 전자식 컴퓨터인 에니악 (ENIAC) 탄생
• 당시 컴퓨터를 개발한 목적은 빠른 계산에 집중되어 있었고, 컴퓨터로 영상을 처리하려는 생각은 10년 이후였다.
• 1957년도에 사진 및 영상이 세계 최초로 컴퓨터에 저장됨 (러셀 커쉬가 1957' 스캐너를 개발)
• 현재 컴퓨터 비전은 스스로 자동차를 운전하는 수준에 이르렀음 (자율주행차)