미학습 물체도 가려진 물체도 인식 가능! 로봇 시각 AI

2022.02.20 19:22 2,364 Views


혹시 인천공항에서 운영 중인 로봇에 대해 알고 계신가요?

안내 로봇인 에어스타부터 청소 로봇인 에어포터까지 다양한 로봇들이 활동 중입니다.


이러한 로봇들은 지능형 로봇이라고 부르는 데요.


기존의 수동/반복적 업무를 수행하던 전통적 로봇에서 벗어나

외부환경을 인식하고 스스로 판단하여 자율적으로 동작하는 로봇을 의미합니다.


이때 로봇이 새로운 환경에서 물체를 조작하기 위해서는 사전에 학습하지 않은 물체(Unseen Object)가 주어져도 이를 정확히 인식할 수 있어야 합니다.

그렇기 때문에 이미지로부터 객체의 영역을 파악하는 '인스턴스 분할’(Instance Segmentation)은 로봇 비전의 핵심 연구분야입니다.


하지만, 기존의 로봇비전 기술은 사전에 학습한 범주의 물체만 인식할 수 있거나 미학습 물체의 보이는 부분만 인식할 수 있다는 한계가 있었습니다.


이러한 문제를 해결하기 위해 지스트의 융합기술학제학부 연구팀이 계층적 가림 모델링(Hierarchical Occlusion Modeling)을 통해

미학습 물체의 가시 영역 및 가려짐 여부를 동시에 검출하는 딥러닝 기술을 개발했습니다.


이규빈 지스트 교수 연구팀이 제안한 미학습 물체의 아모달 인스턴스 분할(Unseen Object Amodal Instance Segmentation)과 기존 연구와의 비교도. 기존 연구는 사전에 학습한 범주의 물체만 인식하거나 미학습 물체의 가시 영역만을 검출한다. 그러나 이번 연구는 미학습 물체의 가시 영역(흰색)뿐만 아니라 가려진 영역과 가려짐 여부(빨간색)도 인식 가능하다는 게 강점이다. (사진=지스트 제공).


이규빈 지스트 교수 연구팀의 로봇 시각 인공지능(AI) 기술은 학습하지 않은 물체의 가시 영역(흰색)뿐만 아니라 가려진 영역과 가려짐 여부(빨간색)도 인식할 수 있다. (사진=GIST AI Lab 유튜브).


해당 사진은 연구팀이 제안한 '미학습 물체의 아모달 인스턴스 분할'(Unseen Object Amodal Instance Segmentation)과 기존 연구와의 비교도입니다.


기존 연구는 사전에 학습한 범주의 물체만 인식하거나 미학습 물체의 가시 영역만 검출한다면,

해당 연구는 미학습 물체의 가시 영역(흰색)뿐만 아니라 가려진 영역과 가려짐 여부(빨간색)도 인식할 수 있다는 걸 확인할 수 있습니다.


또한, 미학습 물체 및 가려짐 여부를 판단할 수 있기 때문에 로봇이 가려진 물체를 집는 행위 역시 성공적으로 수행할 수 있습니다.

로봇이 가려진 물건를 인식하고 해당 물건을 집기 위해 스스로 판단하여 가리고 있는 물건을 제거할 수 있기 때문입니다.


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이규빈 지스트 교수 연구팀의 알고리즘을 활용한 로봇 시연 모습. (사진= 


해당 연구는 로봇이 비정형 환경에서 외부 환경을 인식하고 판단 및 동작하는 데 많은 도움을 줄 것입니다.

그 뿐만 아니라, 공장이나 가정 등 다양한 환경에 로봇을 적용하기 위한 로봇 비전의 핵심 기술로서 활용될 것으로 기대된다고 합니다.


Reference

[1] http://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=143047

[2] https://www.m-i.kr/news/articleView.html?idxno=898654

[3] https://www.culture.go.kr/mov/culturePdView.do?idx=6859&cPage=1&order=idx&sWord=


  • 아직 배우는 입장으로 부족한 점이 많습니다. 수정해야하거나, 추가해야할 점이 있다면 댓글로 조언 부탁드립니다.
  • 본 게시글은 데이콘 서포터즈 ‘데이크루’ 1기 활동의 일환입니다.


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sssssun
2022.02.20 21:22

코엑스에서 지능형 로봇을 만난 적이 있는데, 미학습 물체를 감지하고 판별해내는 동작 원리를 알고 보니 더욱 흥미롭네요! 로봇이 진짜 지능을 갖춰가는 것 같아요. 너무 잘 읽었습니다:)

yoonj
2022.02.20 23:49

스스로 판단하고 자율적으로 동작할 수 있다는 게 지능형 로봇의 매력인 것 같아요! 감사합니다 :)

월드파파
2022.02.21 11:58

미학습 물체의 가려진 부분도 인식할 수 있다니,, 매우 신기합니다. 좋은 소식 공유 감사합니다 :)

yoonj
2022.02.27 13:54

넵 감사합니다! 저도 미학습 물체를 심지어 가려진 부분까지 인식할 수 있다는 부분이 가장 신기한 부분인 것 같습니다. ㅎㅎ