21HH5800, Development of precise content identification technology based on relationship analysis for maritime vessel/structure ,
Do-Won Nam
Abstract
□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종목표 해군 해상작전구역 내 출몰하는 군함을 도서기지, 군함, 항공기 등에 탑재된 영상감시장비로 획득한 광학 영상에 기반하여 함종/함급 수준까지 상세 식별하는 기술 개발
○ 전체내용 - 실·가상 해상구조물/선박 학습 콘텐츠 생성 기술 - 가상 콘텐츠 학습 기반 실사 해상구조물/선박 인식 기술 - 가상 콘텐츠 학습 기반 실사 콘텐츠 내 기상 효과 생성·제거 기술 - 외형적 유사성이 높은 객체간 상세 식별 기술 - 통합 해상 감시를 위한 응용 서비스 기술
○ 1단계 □ 목표 다양한 관측 시점(선상/초소/항공 관측) 변화와 기상 조건(청명/흐림/비/눈/파도) 변화에 대응 가능한 해상 선박/구조물 인식 및 유사 외형 군함간 상세 식별 시스템 개발 ㅇ 주요 결과물 - 광학영상기반 해상 선박/구조물 인식 시스템 (서버탑재형 SW) - 3차원 선박 모델 기반 가상 학습 콘텐츠 생성 시스템 (서버탑재형 SW) - 기상 상황별 가상 콘텐츠 생성 시스템 (서버탑재형 SW) - 유사 외형 군함에 대한 함종/함급 수준 선박 식별 시스템 (서버탑재형 SW) ㅇ 주요 정량적 성능 - 선박 식별 정확도 : 일반 선박 선종 식별 93.82% (목표 90%, 달성도 104%), 군함 20종 대상 함종/함급 식별 93.96% (목표 85%, 달성도 111%) - 해상 선박/구조물 검출 정확도 94.12% (목표 90%, 달성도 105%) - 가상 콘텐츠 기반 의미론적 분할 성능 76.49% (목표 75%, 달성도 102%) - 가상 군함 콘텐츠 DB 규모 207,360장 (목표 80,000장, 달성도 259%)
□ 내용 ㅇ 실·가상 해상구조물/선박 학습 콘텐츠 생성 기술 - 해상 선박/구조물 3차원 모델 데이터 구축 - 실사 해상 선박/구조물 데이터 수집 및 정제 기술 개발 - 해상 선박/구조물 모델 기반 가상 콘텐츠 생성 기술 개발 - 해상 선박/구조물 모델 기반 가상 콘텐츠에 대한 촬영 효과 및 특수 상황 부여 기술개발 ㅇ 가상 콘텐츠 학습 기반 실사 해상구조물/선박 인식 기술 - 실사 학습데이터 기반 해상 객체 검출/식별 원천기술 개발 - 가상 학습데이터 기반 해상 객체 검출/식별 원천기술 개발 ㅇ 가상 콘텐츠 학습 기반 실사 콘텐츠 내 기상 효과 생성·제거 기술 - 해상 선박/구조물 검출을 위한 영상 전처리 기술 개발 - 기상/환경요소 부여/제거를 위한 가상 콘텐츠 고유 특성 분석 - 기상/환경요소 부여/제거 성능 고도화를 위한 도메인 적응화 기술 개발 - 기상/환경요소 부여/제거를 위한 가상 콘텐츠 고유 특성 제어 기술 개발 ㅇ 외형적 유사성이 높은 객체간 상세 식별 기술 - 해상 선박/구조물 식별을 위한 부위별 인식 및 구조 분석 기술 개발 - 유사한 외형의 해상 객체 구별을 위한 관계분석 기반 상세 식별 기술 개발 ㅇ 통합 해상 감시를 위한 응용 서비스 기술 - 통합해상감시시스템을 위한 선박식별 결과 가시화 기술 개발 - 통합해상감시시스템 프로토타입 개발
□ 연구개발성과 ㅇ 정성적 연구개발성과 실·가상 해상구조물/선박 학습 콘텐츠 생성 기술 - 제한 자료 기반 군함 3차원 모델 • 한국 군함 20종 모델 제작 완료 (목표 20종) - 관측 시점별 가상 학습 콘텐츠 생성 기술 • 군함간 특징이 잘 드러나는 요소들을 중심으로 구성요소를 분리하여 학습 콘텐츠 개발 - 선박 가상 콘텐츠 촬영 효과 및 특수 상황 부여 기술 • 파도/후류 효과를 적용한 가상 군함 학습데이터 207,360장 생성 (목표 80,000장) • 가상 콘텐츠 자동 생성 설정 변수 5종 달성 (목표 5종 (파도, 눈, 비, 해무, 시간))
가상 콘텐츠 학습 기반 실사 콘텐츠 내 기상 효과 생성·제거 기술 - 가상/실사 콘텐츠 도메인 전환에 따른 성능저하 최소화 기술 • 실사 영상의 10%와 가상영상 활용으로 76.49% 달성 (목표 75%)
외형적 유사성이 높은 객체간 상세 식별 기술 - 신규 모형 콘텐츠 추가를 지원하는 점진적 학습 기술 • 실/가상 데이터베이스 연동 및 유동적인 학습데이터 생성 체계 개발 • 2종 이상의 모델에 대한 점진적 학습 결과 성능 비교 기능 개발 - 요소 객체간 관계 및 구조 분석 기반 유사 외형 객체간 상세 식별 기술 • 선박 검출기 성능 AUC 0.941 (목표 AUC 0.90) • 12종 선박 대상 93.82% 식별 (목표 90%) • 20종 군함 대상 함종/함급 상세 식별 93.96% 달성 (목표 85%) - IR 기반 야간 군함 식별 기술 • IR영상에 대한 군함/비군함 식별 정확도 96.76% 달성 (목표 80%)
통합 해상 감시를 위한 응용 서비스 기술 - 통합해상감시시스템 프로토타입 개발 • 레이더 정보기반 선박위치정보(AIS, V-PASS) 융합 • 공통운용상황도기반( 육도, 해도, 육도+해도, 위성사진) 융합정보 가시화 - KNTDS(해군전술자료처리체계)기반의 해상 상황인지 분석정보 연동기술 개발 • KNTDS 화상회의 기반의 상황 공유 기능 ㅇ 연구개발성과 성능지표 ㅇ 정량적 연구개발성과
□ 연구개발성과 활용계획 및 기대효과 ㅇ 주요 기술 수요처 및 활용 방안 - (해군 작전사령부, 항만) 광학영상기반 선박식별 기술과 기존 관제 시스템의 연동을 통한 통합 해상감시체계 구축 - (상용 선박 제작 업체) 요소기술의 고도화를 통한 영상 기반 선외 정보 모니터링 기술개발로 자함 주변 선박 및 구조물 정보 식별 및 영상 기반 모니터링에 활용하고 이를 기반으로 한 선박 자율주행 보조 ㅇ 대표 제품 및 서비스 ㅇ 기대효과 - (기술적 측면) 지능형 콘텐츠 원천기술 확보로 상황 인지형 콘텐츠 서비스로의 기술 도약 가능성 확보 - (경제적/산업적 측면) 가상 학습 기반 선박 인식 원천기술 확보를 통한 선제적 시장 대응 및 해외 선도업체에 대한 콘텐츠 종속성 완화로 서비스 품질 향상 및 시장 경쟁력 강화 - (사회적 측면) 해군 영상감시체계의 임무능혁 향상으로 적국 선박에 대한 정밀 식별능력이 향상되고 이를 통한 조업권 보장 및 국민 불안 해소
(출처 : 요약문 4p)
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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