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이미지 세분화

Ultralytics YOLO 을 통해 이미지 세분화의 힘을 알아보세요. 픽셀 수준의 정밀도, 유형, 애플리케이션 및 실제 AI 사용 사례를 살펴보세요.

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이미지 분할은 디지털 이미지를 여러 개의 별개의 영역 또는 세그먼트로 분할하는 컴퓨터 비전(CV) 의 기본 기술입니다. 주요 목표는 이미지의 모든 픽셀에 클래스 레이블을 할당하여 이미지 표현을 보다 의미 있고 기계가 분석하기 쉬운 것으로 단순화하는 것입니다. 직사각형 경계 상자를 사용해 객체를 식별하는 객체 감지와 달리 이미지 세분화는 이미지 콘텐츠를 훨씬 더 세분화된 픽셀 수준으로 이해하여 객체의 정확한 모양을 설명합니다. 이러한 정밀도는 세밀한 공간 인식이 필요한 작업에 매우 중요합니다.

이미지 세분화 작동 방식

이미지 분할 알고리즘은 이미지를 픽셀 단위로 검사하고 색상, 강도, 질감 또는 공간적 위치와 같은 특정 특성을 공유하는 픽셀을 세그먼트로 그룹화하는 방식으로 작동합니다. 초기의 방법은 임계값, 영역 확대, 클러스터링(K-Means, DBSCAN) 같은 기술에 의존했습니다. 그러나 최신 접근 방식은 딥 러닝(DL), 특히 컨볼루션 신경망(CNN)을 많이 활용합니다. 이러한 신경망은 훈련 데이터에서 직접 복잡한 계층적 특징을 학습하여 픽셀 단위의 분류를 수행합니다. 일반적인 출력은 각 픽셀의 값이 해당 픽셀이 속한 클래스 레이블에 해당하는 이미지인 세그먼테이션 마스크로, 물체나 영역의 정확한 경계를 시각적으로 강조합니다. 다음과 같은 프레임워크 PyTorchTensorFlow 와 같은 프레임워크가 일반적으로 이러한 모델을 구축하고 훈련하는 데 사용됩니다.

이미지 세분화 유형

이미지 분할 작업은 객체와 클래스가 처리되는 방식에 따라 달라질 수 있습니다:

  • 시맨틱 세분화: 각 픽셀을 미리 정의된 카테고리(예: '자동차', '도로', '하늘')에 할당합니다. 동일한 객체 클래스의 다른 인스턴스를 구분하지 않습니다. 예를 들어 모든 자동차는 동일한 레이블을 공유합니다.
  • 인스턴스 세분화: 시맨틱 세그멘테이션보다 한 단계 더 나아가 이미지 내의 각 개별 객체 인스턴스를 식별하고 묘사합니다. 같은 클래스에 속하더라도 각각의 개별 차량은 고유한 식별자 또는 마스크를 갖게 됩니다. 이는 개별 객체를 세거나 추적해야 할 때 특히 유용합니다.
  • 파놉틱 세분화: 시맨틱 분할과 인스턴스 분할을 결합합니다. 시맨틱 분할과 마찬가지로 모든 픽셀에 클래스 레이블을 할당하고 (시맨틱 분할) 인스턴스 분할과 마찬가지로 각 객체 인스턴스를 고유하게 식별합니다(인스턴스 분할). 장면에 대한 포괄적이고 통합적인 이해를 제공합니다.

이미지 세분화와 관련 용어 구분하기

  • 이미지 세분화 대 객체 감지: 객체 감지는 객체 주위에 경계 상자를 그려 객체의 위치와 클래스를 나타냅니다. 이미지 분할은 각 개체 또는 영역의 정확한 모양을 설명하는 픽셀 수준의 마스크를 제공하여 단순한 상자보다 더 자세한 정보를 제공합니다.
  • 이미지 세분화 대 이미지 분류: 이미지 분류는 전체 이미지에 하나의 레이블을 할당합니다(예: '고양이 포함'). 이미지 세분화는 이미지 내의 각 픽셀에 라벨을 할당하여 여러 개체 또는 영역과 그 모양을 식별합니다.
  • 이미지 분할과 이미지 인식: 이미지 인식은 AI가 이미지에서 사물, 사람, 장소 등을 식별하는 작업을 포괄적으로 일컫는 용어입니다. 이미지 분할은 픽셀 수준 분할에 초점을 맞춘 이미지 인식의 특정 유형입니다.

실제 애플리케이션

이미지 세분화가 제공하는 상세한 분석은 다양한 애플리케이션을 가능하게 합니다:

  • 의료 영상 분석: 세분화는 CT 스캔, MRI, 엑스레이에서 종양, 장기 또는 이상을 식별하고 윤곽을 잡는 데 매우 중요합니다. 예를 들어, Ultralytics YOLO 모델은 종양을 정확하게 세분화할 수 있으며, 영향을 받는 부위의 정확한 크기와 모양을 정량화하여 방사선 전문의의 진단 및 치료 계획을 지원하는데, 이는 단순히 경계 상자로 종양의 존재를 감지하는 것보다 더 많은 정보를 제공하는 경우가 많습니다. 다양한 의료 영상 기술은 이러한 수준의 디테일을 통해 상당한 이점을 얻을 수 있습니다.
  • 자율주행 차량: 자율주행차는 주변 환경을 세밀하게 파악하기 위해 세그먼테이션에 크게 의존합니다. 예를 들어 도로, 차선 표시, 보행자, 다른 차량, 장애물 등을 세분화하면 자동차가 안전하게 주행할 수 있습니다. 정확한 주행 가능 영역(도로 세분화)과 주행 불가 영역(보도, 장애물)을 파악하는 것은 경로 계획과 더 높은 수준의 주행 자동화를 달성하는 데 매우 중요합니다.
  • 위성 이미지 분석: 토지 피복 분류(산림, 수역, 도시 지역 식별), 삼림 벌채 모니터링, 작물 모니터링(농업의 AI)과 같은 농업 분야에 사용됩니다.
  • 제조: 조립 라인에서 결함을 감지하거나 품질 검사를 수행합니다.
  • 소매업: 진열대 레이아웃을 분석하거나 재고를 모니터링합니다.

이미지 세분화 및 Ultralytics YOLO

Ultralytics YOLO 모델과 같은 YOLOv8YOLO11은 인스턴스 세분화 작업을 위한 최첨단 성능을 제공하며, 실시간 추론을 위한 속도와 정확성의 균형을 맞춥니다. Ultralytics 프레임워크는 COCO와 같은 데이터 세트나 자동차 부품 또는 균열 세분화와 같은 특수 데이터 세트에 대한 사용자 정의 세분화 모델을 훈련하는 프로세스를 간소화합니다. Ultralytics HUB와 같은 도구는 데이터 세트, 훈련 모델(클라우드 훈련 가능) 관리 및 배포를 위한 간소화된 플랫폼을 제공합니다. 세분화 작업 문서에서 구현에 대한 자세한 내용을 살펴보거나 Google Colab에서 사전 학습된 YOLOv8 모델을 사용한 세분화 또는 YOLO11 사용한 이미지 세분화와 같은 가이드를 참조할 수 있습니다.

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