영상인식과 발전 전망

현대 과학의 발전은 인간의 공상이나 신화적인 전설 가운데에서 출발하는 경우가 흔히 있다. 풍부한 상상력에 바탕을 둔 픽션 영화가 나오고 난후 몇년또는 몇 십년 뒤에 그러한 것이 점차 현실로 다가오는 경우이다.

인간의상상력은 인간과 유사한 기능을 가진 로봇의 출현을 예고하였으며,아 직까지는 그러한 기술수준까지는 못 미치고 있으나 정교한 기술을 통한 산업 에의 응용은 이미 실용화 단계로까지 발전되었다.

지능적인로봇의 개발을 위해 필요한 기술들은 그 수가 매우 많다. 그 중에서 정확하게 패턴을 인식하여 판단하는 것이 으뜸일 것이다. 그러한 맥락에서 로봇이 영상을 처리하고 인식할 수 있는 로봇 비전(Vision) 은 매우 중요한 기술에 속한다. 로봇 비전은 실내에서의 경우 지도(map)데이터 베이스를 참조하면서 추론과 간단한 조작을 할 수 있는 수준에 와 있다.

우리는주어진 물체를 인식하는 것을 영상인식이라고 표현하는데 일본식으로 는 화상인식이라고 한다. 영상인식도 넓은 범위에서의 패턴인식에 속하는 것은 물론이다. 컴퓨터를 통한 영상인식에 관한 연구는 그 역사가 약 20여년 정도인데, 전통적인 폰 노이만형 컴퓨터 구조에서의 메모리를 이용한 영상인 식 연구로부터 시작되었다. 그후 처리속도를 줄이기 위해 병렬처리 시스템이 도입되었으며, 최근에는 CCD카메라 도입과 발전된 기술 덕분으로 보다 양질 의 디지털 데이터를 획득할 수 있게 됐다.

현재2차원의 영상을 통하여 면적이나 길이 또는 특정한 형태의 특징을 추출 하여 통계적인 판별이나 구문적인 방법을 통하여 인식하고 있으나 최근 에는신경망을 통한 영상인식에 관한 연구가 집중적으로 이루어지고 있으며 상당 한 수준의 결과를 보여주고 있는 실정이다.

그러나3차원의 입체 영상인 경우에는 많은 어려움을 겪고 있다 3차원 영상 의 경우에는 감춰진 부분이나 그림자 등을 처리하기가 매우 어렵고 또한 애매한 부분이나 영상의 일부가 없어진 경우에도 정확한 영상인식이 어렵다.

영상의일부가 손실된 경우에는 패턴완성을 통하여 극복하기도 한다.

영상인식을통한 효과적인 시각처리를 위해 미국 캘리 포니아 공대의 미드(M ead)교수는 아날로그 방법으로 인공적인 실리콘 망막을 개발하였다. 이것은칩으로 구현되었기 때문에 일단 학습한 상태로 칩을 구우면 매우 빠른 속도로 물체를 인식할 수 있다. 이러한 칩의 성능이 훨씬 개량된다면 로봇의 눈으로도 사용될 수 있을 것이다.

영상인식은여러가지 분야에 폭넓게 응용될 수 있다. 몇가지 예를 들면 인간 을 대신할 수 있는 기계적 결함검사, 드릴링, 페인팅, 측정, 생산 공정 제어 , 의학적 테스트 등이다. 미국의 경우에는 인공위성을 통한 탱크나 군사장비 의 인식 등에 매우 긴요하게 쓰이고 있는데 나무숲에 은폐된 적군의 탱크 위치를 정확하게 인식할 수 있는 수준에 도달해 있다.

영상인식기술의 발달은 종래의 2차원영상으로부터 3차원의 입체 영상 인식 으로까지 발전하였다. 3차원 영상인식은 로봇 비전, 3차원자동계측, 자동항행 시스템 등에 활용되고 있다.

영상인식은지금까지의 꾸준한 발전에도 불구하고 아직까지도 많은 문제점을 내포하고 있다. 컴퓨터를 통한 영상인식은 영상정보가 2차원이나 3차원의 정보이며 또한 화소단위로 정보를 처리해야 하기 때문에 엄청난 양의 정보 처리가 필요하다.

특히컬러 영상의 경우에는 빛의 3원색인 빨강, 노랑, 파랑의 세가지 차원의 정보를 다루어야 하기 때문에 더욱 많은 양의 정보를 처리해야 한다. 그외에도 배경, 조명에 따라 물체가 다르게 판별될 수도 있다는 문제점을 안고 있는데 이 점은 컬러 영상의 경우에 더욱 민감하다.

로봇비전을 통한 영상인식의 수준은 1990년대 초반에는 맹인견 수준의 지각 판단이 가능하였고, 2000년대 초반에는 3D 자동계측을 이용하여 주위의 비교 적 단순한 물체 인식을 통한 실내 자동주행이 가능해질 것으로 예상되며, 이후에는 로봇의 실외 자동주행도 가능해질 것으로 전망된다.