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컴퓨터 비전 모델을 사용하여 거리를 계산하는 방법은 무엇인가요?

Ultralytics YOLO11 사용하는 컴퓨터 비전 애플리케이션에서 거리 계산을 통해 물체의 근접성을 실시간으로 측정하는 방법을 알아보세요.

길을 건너다가 내 쪽으로 오는 차가 보이면 대략 얼마나 멀리 떨어져 있는지 즉시 알 수 있습니다. 이처럼 본능에 가까운 빠른 판단은 주변 환경에 대한 공간적 이해 덕분입니다. 이러한 감각을 바탕으로 속도를 높일지, 멈출지, 아니면 계속 걸을지 결정할 수 있습니다. 

마찬가지로 컴퓨터 비전은 기계가 시각적 데이터를 해석하여 주변 환경을 이해할 수 있게 해주는 인공지능(AI)의 한 분야입니다. 자동차의 근접성을 평가하여 빠른 결정을 내릴 수 있는 것처럼 컴퓨터 비전 모델은 이미지와 동영상을 분석하여 기계가 주변 세계를 감지하고 반응할 수 있도록 도와줍니다.

예를 들어 Ultralytics YOLO11 은 이미지와 동영상에서 물체를 실시간으로 감지하고 추적할 수 있는 컴퓨터 비전 모델입니다. 간단히 말해, YOLO11 이미지의 일부가 아닌 전체 이미지를 한 번에 보는 방식으로 작동하기 때문에 더 빠르고 효율적입니다. 또한 인스턴스 분할, 포즈 추정, 이미지 분류와 같은 컴퓨터 비전 작업도 처리할 수 있습니다.

특히 YOLO11 기능은 물체가 서로 얼마나 떨어져 있는지 계산하는 데 사용할 수 있어 제조, 소매, 군중 관리 등 여러 분야에서 유용하며 안전과 효율성을 개선하는 데 도움이 됩니다.

이 글에서는 컴퓨터 비전 애플리케이션에서 거리 계산에 YOLO11 사용하는 방법과 이것이 중요한 이유, 그리고 다양한 산업에 미치는 영향에 대해 살펴봅니다.

그림 1. 비행기의 착륙 거리를 계산하는 데 YOLO 사용하는 예시입니다.

컴퓨터 비전에서 거리 계산에 대한 개요

컴퓨터 비전의 거리 계산에는 이미지에서 두 물체 사이의 픽셀을 감지하고, 위치를 찾고, 측정하는 작업이 포함됩니다. 픽셀은 디지털 이미지를 구성하는 개별 단위로, 각각 특정 색상 또는 강도 값을 가진 단일 점을 나타냅니다. 

픽셀 측정값을 실제 거리로 변환하려면 보정이 핵심입니다. 자를 사용하여 무언가를 측정한 다음 그 측정값을 사용하여 다른 물체의 크기를 파악하는 것으로 생각하면 됩니다. 보정은 크기가 알려진 물체를 참조하여 픽셀과 실제 물리적 거리 사이에 연결 고리를 만듭니다.

이것이 어떻게 작동하는지 예시를 통해 살펴보겠습니다. 아래 이미지에서 동전은 참조 객체이며 그 크기(0.9인치 x 1.0인치)는 알려져 있습니다. 다른 객체의 픽셀 측정값을 동전의 크기와 비교하여 실제 크기를 계산할 수 있습니다.

그림 2. 동전은 다른 물체의 실제 크기를 측정하는 기준으로 사용할 수 있습니다.

그러나 거리 계산은 2차원(2D) 평면에서 이루어지므로 물체 사이의 수평 및 수직 거리만 측정합니다. 이는 카메라로부터의 거리를 포함하여 3차원 공간에서 물체의 거리를 측정하는 깊이 추정과는 다릅니다.

깊이 카메라는 실제 깊이를 측정하고 더 자세한 공간 정보를 제공할 수 있지만, 대부분의 경우 간단한 보정된 거리만으로도 충분합니다. 예를 들어 2D 평면에서 물체가 얼마나 떨어져 있는지 아는 것은 물체 추적이나 대기열 관리와 같은 작업에 효과적이므로 이러한 상황에서는 깊이 추정이 필요하지 않습니다.

YOLO11 사용한 거리 계산의 작동 방식 이해하기

다음으로, YOLO11 물체 감지 및 추적 기능을 사용하여 두 물체 사이의 거리를 계산하는 방법을 살펴 보겠습니다. 자세한 내용은 다음과 같습니다:

  • 객체 감지 및 추적: YOLO11 프레임에서 객체를 인식하고 비디오의 프레임에서 객체의 움직임을 추적하여 객체를 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 각 객체에 고유한 트랙 ID를 할당하여 시스템이 동영상 전체에서 객체의 위치와 움직임을 모니터링할 수 있습니다.
  • 바운딩 박스: YOLO11객체 감지 결과에 따라 감지된 객체 주위에 경계 상자가 그려져 이미지에서 객체의 위치를 정의합니다.
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  • 개체 선택하기: 초점을 맞출 두 개의 개체를 선택할 수 있으며, 개체가 실시간으로 이동함에 따라 YOLO11 경계 상자를 업데이트합니다.
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  • 중심값 계산: 중심점(두 개체의 경계 상자의 중심점)은 개체의 위치를 나타내는 경계 상자 모서리 좌표를 기준으로 계산됩니다.
    ↪cf_200D↩
  • 거리 계산: 그런 다음 두 물체의 중심을 사용하여 두 물체 사이의 유클리드 거리를 계산할 수 있습니다. 유클리드 거리는 2D 평면에서 두 점 사이의 직선 거리로, 수평 및 수직 방향의 차이를 사용하여 계산됩니다. 이는 두 개체 사이의 거리를 픽셀 단위로 제공합니다.

이 방법을 사용하여 계산된 거리는 2D 픽셀 측정값을 기반으로 하므로 추정치일 뿐이라는 점을 명심해야 합니다.

그림 3. Ultralytics YOLO 사용하여 사람 감지 및 거리 계산. 

YOLO 거리 추정의 영향

YOLO11 사용한 거리 계산이 추정치라는 점을 고려하면 궁금할 수 있습니다: 이 기능을 어디에 사용할 수 있으며 어떻게 차이를 만들 수 있을까요? 

이러한 거리 추정치에 도달하기 위해 보정이 사용되기 때문에 많은 실제 상황에서 도움이 될 만큼 정확합니다. YOLO11거리 추정 기능은 창고와 같이 물체가 끊임없이 움직이고 원활한 운영을 위해 실시간 조정이 필요한 동적인 환경에서 특히 유용합니다.

흥미로운 예로 YOLO11 사용하여 컨베이어 벨트에서 패키지를 추적하고 실시간으로 패키지 사이의 거리를 추정할 수 있습니다. 이를 통해 창고 관리자는 패키지가 적절한 간격으로 배치되어 있는지 확인하여 충돌을 방지하고 원활하게 운영할 수 있습니다. 

이러한 경우 정확한 거리가 항상 필요한 것은 아닙니다. 일반적으로 최적의 거리에 대한 범위 또는 임계값이 설정되어 있으므로 이러한 유형의 애플리케이션에는 추정치가 적합합니다.

그림 4. YOLO11 사용하여 패키지를 감지하고 패키지 사이의 거리를 계산합니다.

컴퓨터 비전 애플리케이션의 거리 계산

다양한 컴퓨터 비전 애플리케이션에서 YOLO11 사용해 물체 사이의 거리를 계산함으로써 이점을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 리테일 분석에서는 고객 위치를 실시간으로 추적하여 대기열 관리를 개선하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 기업은 리소스를 더 효과적으로 할당하고 대기 시간을 줄이며 보다 원활한 쇼핑 환경을 조성할 수 있습니다. 매장에서는 직원 배치 수준을 동적으로 조정하고 고객 흐름을 관리함으로써 매장 내 과밀화를 방지하고 공간 사용을 최적화할 수 있습니다.

마찬가지로 교통 관리에서도 거리 추정은 차량 간격을 모니터링하고 교통 패턴을 분석하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 꼬리물기와 같은 위험한 행동을 감지하고 교통 신호를 조정하여 교통 흐름을 원활하게 유지하는 데 사용할 수 있습니다. 잠재적인 문제를 파악하고 전반적인 교통 관리를 실시간으로 개선하여 도로를 더 안전하게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.

그림 5. 비전 지원 거리 계산을 사용하여 트래픽을 모니터링할 수 있습니다.

이 기술의 또 다른 독특한 활용은 코로나19 팬데믹 기간 동안 사회적 거리두기를 촉진하는 데 도움이 되었습니다. 사람들이 공공장소, 상점, 병원에서 안전한 거리를 유지하도록 하여 바이러스 확산의 위험을 줄였습니다. 

실시간으로 거리를 추적하여 개인이 너무 가까워지면 알림을 전송할 수 있으므로 기업과 의료 서비스 제공자가 신속하게 대응하고 모두에게 더 안전한 환경을 유지할 수 있습니다.

컴퓨터 비전에서 거리 계산의 장단점

이제 컴퓨터 비전을 사용한 거리 계산의 몇 가지 애플리케이션에 대해 살펴봤으니, 이제 이를 통해 얻을 수 있는 이점에 대해 자세히 살펴보겠습니다:

  • 자동화: 비전 AI는 수동 추적이 필요한 거리 계산 작업을 자동화하여 인적 오류와 인건비를 줄이면서 생산성을 높일 수 있습니다.
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  • 리소스 최적화: 물체의 대략적인 간격과 근접성을 파악하면 직원이나 기계와 같은 리소스를 최적화하여 낭비를 줄이고 워크플로우를 개선할 수 있습니다.
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  • 설정 복잡성 최소화: 비전 지원 거리 계산 시스템은 한 번 설정하면 수동 입력이나 복잡한 기계에 의존하는 다른 시스템에 비해 유지 관리가 상대적으로 적고 사람의 개입이 덜 필요합니다.

이러한 장점에도 불구하고 이러한 시스템을 구현할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 제한 사항도 있습니다. 다음은 컴퓨터 비전을 사용한 거리 계산 시 고려해야 할 주요 요소에 대해 간략히 살펴봅니다:

  • 환경 요인에 대한 민감도: 거리 계산의 정확도는 조명 조건, 그림자, 반사 또는 장애물에 의해 영향을 받아 잠재적인 오류나 불일치가 발생할 수 있습니다.
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  • 개인 정보 보호 문제: 컴퓨터 비전을 사용하여 물체나 사람을 추적하는 것은 특히 개인 데이터가 관련될 수 있는 공공장소나 민감한 환경에서 개인정보 보호 문제를 일으킬 수 있습니다.
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  • 다중 객체 시나리오의 복잡성: 움직이는 물체가 많은 환경에서 여러 물체 사이의 거리를 동시에 정확하게 계산하는 것은 특히 서로 가깝거나 교차하는 경우 혼란을 초래할 수 있습니다.

주요 요점

YOLO11 사용하여 물체 사이의 거리를 계산하는 것은 의사결정을 지원할 수 있는 신뢰할 수 있는 솔루션입니다. 특히 창고, 소매점, 교통 관리와 같이 물체의 근접성을 추적하여 효율성과 안전성을 향상시킬 수 있는 동적인 환경에서 유용합니다. 

YOLO11 사용하면 일반적으로 수작업이 필요한 작업을 자동화할 수 있습니다. 환경 요인에 대한 민감성 및 개인정보 보호 문제와 같은 몇 가지 과제가 있지만 자동화, 확장성 및 손쉬운 통합과 같은 이점으로 인해 영향력을 발휘할 수 있습니다. 특히 거리 계산과 같은 분야에서 컴퓨터 비전이 계속 발전함에 따라 기계가 주변 환경과 상호작용하고 이해하는 방식에 실질적인 변화가 일어날 것으로 보입니다.

커뮤니티에 참여하세요! GitHub 리포지토리를 살펴보고 Vision AI에 대해 자세히 알아보세요. 컴퓨터 비전 활용에 관심이 있으시다면 라이선스 옵션을 확인해 보세요. 솔루션 페이지를 방문하여 의료 분야에서 컴퓨터 비전이 어떻게 효율성을 개선하고 있는지 알아보고 농업 분야에서 AI가 어떤 영향을 미치는지 확인해 보세요! 

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