R-CNN 영상 이미지 인식을 이용한 차량간 거리 추정 및 충돌방지

문서 내 토픽

1. 객체 인식 (Object detection)

이미지에서 객체를 찾고 분류하는 프로세스. MATLAB 딥러닝 기법 중 'R-CNN Object Detector'를 이용하여 영상 이미지 인식 방법을 사용한다.
2. R-CNN: Regions with Convolutional Neural Networks

R-CNN 프로세스는 Windows 10, MATLAB 2018b, NVIDIA CUDA Tool kit v10.0, NVIDIA GeForce GTX 750 Ti 개발환경에서 진행되었다.
3. 딥러닝 학습 과정

imageDatastore, imread, imresize, categorical 함수를 이용하여 이미지 데이터를 저장하고 전처리한다. 이후 imageInputLayer, convolution2dLayer, reluLayer, maxPooling2dLayer, fullyConnectedLayer, softmaxLayer, classificationLayer 등의 네트워크 층을 구성하여 trainNetwork 함수로 학습을 진행한다.
4. R-CNN 객체 인식 학습

trainRCNNObjectDetector 함수를 이용하여 사전에 라벨링한 이미지 데이터와 사전에 분류를 위해 학습된 cifar10Net 네트워크를 활용하여 R-CNN 객체 인식 모델을 학습한다.
5. 차량 간 거리 추정

GX 2000 블랙박스 사양을 활용하여 카메라 화각 및 초점거리 정보를 이용, True Label과 학습된 이미지 Label의 좌표를 통해 카메라에 맺힌 물체의 크기를 계산하고 이를 바탕으로 차량 간 거리를 추정한다.
6. 충돌 경고 알림

추정된 차량 간 거리가 설정한 거리 이내일 경우 경고 알림을 제공하는 시뮬레이션 결과를 보여준다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 객체 인식 (Object detection)

객체 인식은 이미지나 비디오 프레임에서 특정 객체를 찾아내고 그 위치를 식별하는 컴퓨터 비전 기술입니다. 이는 자율 주행 자동차, 보안 감시 시스템, 의료 영상 분석 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 최근 딥러닝 기술의 발전으로 객체 인식 성능이 크게 향상되었습니다. 대표적인 딥러닝 기반 객체 인식 모델로는 R-CNN, Fast R-CNN, Faster R-CNN, YOLO 등이 있습니다. 이러한 모델들은 이미지에서 객체의 위치와 종류를 정확하게 탐지할 수 있으며, 실시간 처리가 가능한 수준의 속도를 보여줍니다. 향후 객체 인식 기술은 더욱 발전하여 다양한 응용 분야에서 활용될 것으로 기대됩니다.
2. R-CNN: Regions with Convolutional Neural Networks

R-CNN은 객체 인식을 위한 대표적인 딥러닝 모델 중 하나입니다. R-CNN은 이미지에서 객체가 있을 만한 영역을 선별하고, 이 영역을 CNN(Convolutional Neural Network)에 입력하여 객체 분류와 경계 상자 회귀를 수행합니다. 이 모델은 기존의 객체 인식 방법보다 정확도가 크게 향상되었지만, 느린 처리 속도와 복잡한 학습 과정 등의 단점이 있었습니다. 이후 이러한 단점을 개선한 Fast R-CNN, Faster R-CNN 등의 모델이 등장했습니다. R-CNN 계열 모델은 객체 인식 분야에서 큰 발전을 이루었으며, 자율 주행, 보안 감시, 의료 영상 분석 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있습니다.
3. 딥러닝 학습 과정

딥러닝 모델은 방대한 양의 데이터를 이용하여 학습을 진행합니다. 일반적인 딥러닝 학습 과정은 다음과 같습니다. 먼저 데이터 전처리 단계에서 입력 데이터를 모델에 적합한 형태로 변환합니다. 그 다음 모델 구축 단계에서 문제에 맞는 적절한 딥러닝 모델 아키텍처를 설계합니다. 이후 모델 학습 단계에서 입력 데이터와 정답 데이터를 이용하여 모델 파라미터를 최적화합니다. 마지막으로 모델 평가 단계에서 학습된 모델의 성능을 검증하고 필요에 따라 모델을 개선합니다. 이러한 반복적인 학습 과정을 통해 딥러닝 모델은 점차 성능이 향상됩니다. 최근에는 적은 데이터로도 효과적으로 학습할 수 있는 기술들이 개발되고 있어, 다양한 분야에서 딥러닝 기술이 활용되고 있습니다.
4. R-CNN 객체 인식 학습

R-CNN 모델은 객체 인식을 위한 대표적인 딥러닝 모델 중 하나입니다. R-CNN 모델의 학습 과정은 다음과 같습니다. 먼저 입력 이미지에서 객체가 있을 만한 영역을 선별하는 영역 제안 단계를 거칩니다. 이 단계에서는 선별된 영역들을 고정 크기로 변환하여 CNN 모델의 입력으로 사용합니다. CNN 모델은 이 입력 영역에 대해 객체 분류와 경계 상자 회귀를 수행합니다. 이때 CNN 모델은 사전 학습된 모델(예: ImageNet)을 fine-tuning하여 사용합니다. 마지막으로 각 영역에 대한 분류 결과와 경계 상자 예측 결과를 종합하여 최종 객체 인식 결과를 출력합니다. R-CNN 모델은 이러한 단계적 학습 과정을 통해 높은 객체 인식 성능을 달성할 수 있습니다.
5. 차량 간 거리 추정

차량 간 거리 추정은 자율 주행 자동차 및 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)에서 매우 중요한 기술입니다. 차량 간 거리 추정은 주로 카메라, 레이더, 라이다 등의 센서 데이터를 활용하여 이루어집니다. 카메라 기반 방식은 영상 처리 기술을 이용하여 차량의 크기와 위치 정보를 분석하고, 이를 통해 거리를 추정합니다. 레이더와 라이다 방식은 능동 센서를 이용하여 직접적으로 차량까지의 거리를 측정합니다. 최근에는 이러한 다양한 센서 데이터를 융합하여 더욱 정확한 거리 추정이 가능해지고 있습니다. 차량 간 거리 추정 기술은 전방 차량 추종 제어, 충돌 경고 등 ADAS 기능의 핵심이 되며, 향후 자율 주행 자동차 실현을 위해 더욱 중요해질 것으로 예상됩니다.
6. 충돌 경고 알림

충돌 경고 알림 기술은 운전자의 안전을 위해 매우 중요한 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)의 핵심 기능 중 하나입니다. 이 기술은 차량 센서와 영상 처리 기술을 활용하여 전방 차량이나 보행자, 장애물 등의 존재와 거리를 실시간으로 감지하고, 잠재적인 충돌 위험이 감지되면 운전자에게 경고 알림을 제공합니다. 이를 통해 운전자가 위험 상황을 인지하고 적절한 조치를 취할 수 있도록 돕습니다. 최근에는 딥러닝 기술의 발전으로 충돌 경고 알림 시스템의 정확도와 신뢰성이 크게 향상되고 있습니다. 향후 이 기술은 자율 주행 자동차의 핵심 기능으로 자리잡을 것이며, 운전자와 보행자의 안전을 크게 향상시킬 것으로 기대됩니다.

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REPORT주제 : R-CNN 영상 이미지 인식을 이용한 차량간 거리 추정 및 충돌방지1. 개요Term project에서 선정한 주제는 ‘R-CNN 영상 이미지 인식을 이용한 차량간 거리 추정’이다. R-CNN 딥러닝 기법은 object detection 분야에서 널리 사용되고 있는 기법으로 R-CNN, Fast R-CNN, Fater R-CNN 등이 있다.이미지를 분류하는 것보다 이미지 안에 어떤 물체들이 들어 있는지를 구분해내는 것이 훨씬 어려운 작업이다. R-CNN은 이를 위해 몇 단계를 거쳐 미션을 처리한다. 먼저 가능한 이...

2023.06.09· 12페이지