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비전 AI의 간략한 개요 및 작동 방식

최첨단 모델, 데이터셋 및 산업 전반에 걸친 엔드투엔드 워크플로를 활용하여 비전 AI가 이미지와 동영상을 실시간 인사이트로 전환하는 방식을 살펴보세요.

매일 공장, 병원, 도시, 차량 및 소비자 기기에 설치된 카메라들은 방대한 양의 이미지와 영상을 포착합니다. 이 끊임없는 시각 데이터의 흐름은 새로운 가능성을 창출하지만, 동시에 무슨 일이 일어나고 있는지 파악하고 신속하게 대응하기 어렵게 만듭니다.

예를 들어, 혼잡한 교차로나 붐비는 공공 장소는 순간순간 변화할 수 있습니다. 이러한 환경을 수동으로 모니터링하는 것은 느리고 종종 부정확하며, 특히 신속하고 신뢰할 수 있는 결정이 필요한 경우 더욱 그렇습니다. 

이러한 상황을 처리하기 위해 시스템은 시각 정보가 나타나는 대로 이를 이해하고 실시간으로 대응할 수 있는 방법이 필요합니다. 컴퓨터 비전은 기계가 이미지와 동영상을 분석하고 패턴을 인식하며 유용한 정보를 추출할 수 있게 함으로써 이를 가능하게 합니다. 

초기 컴퓨터 비전 시스템은 고정된 규칙에 의존했는데, 이는 통제된 환경에서는 작동했지만 조명이나 카메라 각도 같은 조건이 변하면 종종 실패했습니다. 현대 비전 AI는 인공 지능과 기계 학습을 활용하여 이러한 접근 방식을 개선합니다. 

단순히 시각 정보를 포착하거나 저장하는 대신, 이러한 시스템은 시각 데이터를 실시간으로 분석하고 사례로부터 학습하며 변화하는 환경에 적응합니다. 이로 인해 비전 AI는 실제 상황에서 더 효과적이며, 더 많은 애플리케이션에 적용될수록 시간이 지남에 따라 개선될 수 있습니다.

이 글에서는 비전 AI가 무엇인지, 그리고 이를 활용해 엔드투엔드 지능형 워크플로를 구축하는 방법을 자세히 살펴보겠습니다. 시작해 보겠습니다!

비전 AI란 무엇인가?

비전 AI는 기계가 이미지와 동영상을 이해하고 해석할 수 있도록 하는 인공 지능의 한 분야입니다. 즉, 비전 AI 시스템은 자신이 보는 것을 분석하고 그 정보를 활용하여 더 큰 워크플로의 일부로 행동을 지원하거나 예측을 최적화하거나 결정을 내립니다. 새로운 콘텐츠를 생성하는 생성형 AI와 달리, 비전 AI는 기존 시각 데이터에서 정보를 이해하고 추출하는 데 중점을 둡니다.

예를 들어, 공장 현장이나 공공 장소에서 장기간에 걸쳐 활동을 모니터링하려면 수동으로 유지하기 어려운 속도와 일관성이 필요합니다. 비전 AI 시스템은 머신 러닝과 딥 러닝 기술을 적용하여 패턴을 인식하고, 관련 세부 사항을 식별하며, 새로운 시각 정보가 나타날 때 대응함으로써 이러한 과제를 해결할 수 있습니다. 

그림 1. 이미지 내 detect 위한 비전 AI 활용 사례 (출처)

이미지와 영상은 대량으로 고속 생성되는 경우가 많기 때문에, 비전 AI 시스템은 시각 데이터를 지속적으로 처리하고 모든 프레임에 동일한 규칙을 적용할 수 있습니다. 이는 결과의 일관성을 높여 팀이 조건 변화 속에서도 정확성을 유지하며 운영을 개선하는 데 도움이 됩니다.

실제 사용 환경에서 비전 AI는 일반적으로 엔드투엔드 AI 시스템의 일부로 활용됩니다. 비전 AI 모델을 의사 결정 로직 및 결과에 기반해 동작하는 기타 도구들과 연결합니다. 시각적 입력을 유용한 통찰력으로 전환함으로써, 비전 AI는 일상적인 작업을 자동화하고 다양한 컴퓨터 비전 애플리케이션 전반에서 더 빠르고 확신 있는 의사 결정을 지원할 수 있습니다.

비전 AI의 작동 원리: 시각적 데이터에서 실행 가능한 통찰력으로

그렇다면 시스템이나 기계는 어떻게 이미지나 영상을 인식하는 것에서 그 안에서 일어나는 일을 이해하고 다음에 무엇을 할지 결정하는 단계로 나아갈 수 있을까요?

이 과정은 사진, 동영상 클립, 실시간 카메라 영상 또는 센서 스트림과 같은 실제 세계의 시각적 입력으로 시작됩니다. 이 데이터는 품질, 조명 및 카메라 각도가 매우 다양할 수 있으므로 일반적으로 분석 전에 준비가 필요합니다. 

이 준비 과정에는 이미지 크기 조정, 조명 보정, 영상 프레임을 일관된 형식으로 정리하는 작업이 포함될 수 있습니다. 보다 정확한 분석을 지원하기 위해 타임스탬프나 카메라 위치와 같은 추가 정보가 종종 포함됩니다.

준비된 데이터는 시각적 패턴을 인식할 수 있도록 하는 학습 프레임워크 내에서 활용됩니다. 라벨링된 이미지와 영상으로 훈련함으로써, 비전 AI 모델은 다양한 조건 하에서 사물, 패턴, 사건이 어떻게 나타나는지 학습합니다. 

이러한 학습된 이해는 객체 탐지(이미지 내 객체 식별 및 위치 파악)와 인스턴스 분할(개별 객체를 픽셀 단위로 분리 및 라벨링)과 같은 많은 일반적인 컴퓨터 비전 작업의 기반을 형성합니다. Ultralytics 같은 최첨단 비전 AI 모델은 실제 환경에서 빠르고 정확하게 작동하면서 이러한 작업을 지원하도록 설계되었습니다.

그림 2. 인스턴스 분할 YOLO 활용 사례 (출처)

시스템이 배포되면 시각적 입력은 종단 간 워크플로의 일부로 지속적으로 처리됩니다. 모델은 이미지와 동영상을 분석하여 그 결과를 대시보드, 자동화 도구 또는 다른 AI 시스템으로 전송합니다. 경우에 따라 비전 AI 에이전트는 이러한 결과를 활용하여 작업을 트리거하거나 의사 결정을 지원함으로써 시각적 이해를 실질적이고 실행 가능한 통찰력으로 전환합니다.

비전 모델 및 아키텍처의 진화

비전 AI에 대해 더 깊이 알아가다 보면, 모델과 아키텍처가 왜 중요한지, 그리고 시스템 성능에 어떤 영향을 미치는지 궁금해질 수 있습니다. 비전 AI 모델은 오늘날 컴퓨터 비전 혁신의 핵심 요소입니다.

대부분의 비전 AI 시스템은 이미지와 동영상을 분석하는 방식을 결정하는 모델을 중심으로 구축됩니다. 이 모델은 시스템이 장면에서 무엇을 인식할 수 있는지, 그리고 다양한 조건에서 얼마나 잘 작동하는지를 정의합니다. 

비전 AI 애플리케이션이 더욱 다양하고 복잡해짐에 따라, 비전 AI 모델과 그 기반 아키텍처는 이를 따라잡고 사용자 친화적으로 유지하기 위해 지속적으로 진화해 왔습니다. 초기 컴퓨터 비전 시스템은 특정 가장자리, 색상 또는 모양과 같이 시스템이 찾아야 할 대상을 엔지니어가 수동으로 정의해야 했습니다. 

이러한 규칙 기반 접근법은 통제된 환경에서는 효과적이었으나, 조명 변화, 카메라 품질 차이 또는 장면이 복잡해질 경우 종종 실패했습니다. 현대적인 비전 AI 모델은 다른 접근법을 취합니다. 

많은 오픈소스 모델은 데이터로부터 시각적 패턴을 직접 학습하므로, 조건이 예측 불가능한 실제 환경에 더 유연하고 적합합니다. 모델 아키텍처의 발전은 또한 이미지와 동영상의 처리 방식을 단순화하여, 이러한 시스템을 실용적인 비전 AI 플랫폼에 더 쉽게 배포하고 통합할 수 있게 했습니다.

Ultralytics YOLO 이러한 변화의 좋은 예시입니다. YOLO26과 같은 모델은 속도와 일관성이 요구되는 객체 탐지 작업, 특히 실시간 영상 애플리케이션에서 널리 사용됩니다. 

핵심 비전 AI 작업 탐구

AI 기반 비전 시스템이 시각 정보를 이해하고 실제 환경을 효율화하기 위해 의존하는 핵심 컴퓨터 비전 작업은 다음과 같습니다:

  • 물체 탐지: 이 작업은 시스템이 이미지나 영상에 존재하는 객체를 식별하고, 일반적으로 각 객체 주변에 경계 상자를 그려 위치 정보를 파악할 수 있게 합니다.
  • 이미지 분류: 이 접근법에서는 전체 이미지가 분석되어 전체적인 내용에 기반하여 하나 이상의 레이블이 할당되며, 이를 통해 시각 자료를 체계화하고 의사 결정에 정보를 제공합니다.
  • 인스턴스 분할: 더 높은 정밀도가 요구되는 작업들을 위해, 이 작업은 장면 내의 객체나 영역을 분리하기 위해 이미지를 픽셀 단위로 분해합니다.
  • 물체 추적: 영상 기반 애플리케이션에서 이 기능은 시간에 따른 동일성과 움직임을 유지하면서 프레임 간에 물체를 추적할 수 있게 합니다.
  • 자세 추정: 동적 환경에서 사람이나 사물의 위치, 자세, 움직임을 파악하기 위해 관절이나 기준점과 같은 주요 지점을 식별합니다 .
그림 3. YOLO 이용한 차량 탐지 및 추적 YOLO 출처)

비전 AI에서 데이터 세트의 역할

효과적인 비전 AI 시스템의 배경에는 잘 선별된 데이터셋이 존재합니다. 이러한 비전 AI 데이터셋은 비전 AI 모델이 학습하는 이미지 및 영상을 제공하여, 실제 환경에서 사물, 패턴, 장면을 인식하는 데 도움을 줍니다. 

데이터의 품질은 시스템의 정확성과 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 시각적 데이터의 효과를 극대화하기 위해 데이터셋에 주석을 달게 됩니다. 이는 각 이미지나 영상에 객체 라벨링, 특정 영역 강조 표시, 카테고리 할당 등 중요한 세부 정보를 추가하는 것을 의미합니다. 

라벨과 함께 시간, 위치, 장면 유형 등의 추가 메타데이터를 포함시켜 데이터를 체계화하고 이해도를 높일 수 있습니다. 또한 데이터셋은 일반적으로 훈련 세트, 검증 세트, 테스트 세트로 구분되어 시스템이 이전에 보지 못한 시각 자료에 대해 평가될 수 있도록 합니다.

ImageNet( ImageNet), COCO( COCO), 오픈 이미지(Open Images)와 같은 인기 데이터셋은 대규모의 다양한 라벨링 이미지 컬렉션을 제공함으로써 비전 AI 발전에 중요한 역할을 해왔습니다. 그럼에도 불구하고 실제 세계 데이터를 수집하는 것은 여전히 어려운 과제입니다.

편향, 커버리지의 공백, 그리고 끊임없이 변화하는 환경은 실제 상황을 진정으로 반영하는 데이터셋을 만드는 것을 어렵게 합니다. 대규모로 적절한 균형의 데이터를 확보하는 것이 신뢰할 수 있는 비전 AI 시스템을 구축하는 핵심입니다.

다양한 비전 AI 활용 사례 살펴보기

이제 비전 AI의 작동 방식을 더 잘 이해했으니, 실제 응용 분야에서 어떻게 활용되는지 살펴보겠습니다. 다양한 산업 분야에서 비전 AI는 팀이 대규모 시각적 작업을 처리하도록 지원하여 더 빠른 대응과 효율적인 운영을 가능하게 합니다.

다양한 분야에서 비전 AI가 활용되는 일반적인 방법은 다음과 같습니다:

  • 제조: 공장 현장에서는 비전 AI를 활용해 제품이 생산 공정 각 단계를 거치는 동안 모니터링할 수 있습니다. 이를 통해 결함, 부품 누락 또는 불일치를 조기에 발견하여 재작업 감소, 품질 유지, 예상치 못한 가동 중단 방지 등에 기여합니다.
  • 소매: 소매 공간에서 비전 AI 솔루션은 재 track , 진열대 상태를 점검하며, 손실을 줄일 수 있습니다. 매장 내 시각 자료를 분석함으로써, 이러한 시스템은 직원들이 매장 현장에서 발생하는 상황을 더 쉽게 파악하고 운영이 원활하게 유지되도록 신속하게 조정할 수 있도록 지원합니다.
  • 의료 분야: 비전 AI는 스캔이나 검사 결과와 같은 의료 영상 검토를 지원함으로써 의료 전문가들을 도울 수 있습니다. 이는 더 세심한 주의가 필요한 영역을 표시하여, 최종 결정은 인간의 손에 맡기면서도 임상의들이 더 효율적으로 작업할 수 있도록 합니다.
  • 교통 및 스마트 시티: 도로와 공공 공간에서 비전 AI는 도시가 교통 흐름을 모니터링하고, detect , 안전 수준을 한 단계 높이는 데 도움을 줍니다. 카메라 영상의 실시간 분석은 변화하는 상황에 더 빠르게 대응할 수 있게 하며, 도시 인프라의 효율적인 관리를 지원합니다.
그림 4. 제조 현장에서 비전 AI를 활용한 자동화된 제품 모니터링 (출처)

비전 AI 도구의 장단점

실제 응용 분야에서 비전 AI를 활용할 때의 주요 이점은 다음과 같습니다:

  • 다양한 사용 사례에 걸쳐 확장 가능: 훈련된 비전 AI 시스템은 최소한의 변경만으로 여러 위치나 애플리케이션에 배포할 수 있습니다.
  • 더 빠른 AI 지원: 이미지와 동영상을 촬영 즉시 분석함으로써, 비전 AI 기반 시스템은 실시간 인사이트를 제공하여 신속한 대응과 더 나은 의사 결정을 지원합니다.
  • 기존 워크플로에 손쉽게 통합됩니다: 비전 AI 출력을 다운스트림 시스템, 대시보드 또는 자동화 파이프라인에 연결할 수 있습니다. 

이러한 장점에도 불구하고, 비전 AI 시스템의 성능에 영향을 미칠 수 있는 한계가 존재합니다. 다음은 유의해야 할 몇 가지 요소입니다:

  • 데이터 품질 및 가용성에 대한 의존성: 비전 AI 시스템은 방대하고 잘 준비된 데이터 세트에 크게 의존합니다. 고품질 시각 데이터의 수집 및 유지 관리는 시간과 비용이 많이 소요될 수 있습니다.
  • 환경 변화에 대한 감도: 카메라 이동, 조명 변화 또는 장면이 크게 변경될 경우 재훈련이나 조정 없이 성능이 저하될 수 있습니다.
  • 컴퓨팅 및 인프라 요구 사항: 비전 AI 모델을 실행하는 데, 특히 실시간 또는 대규모로 실행할 경우 상당한 컴퓨팅 리소스와 특수 하드웨어가 필요할 수 있습니다.

주요 내용

비전 AI는 이미지와 동영상을 시스템이 이해하고 활용할 수 있는 의미 있는 정보로 변환합니다. 이는 시각적 작업의 자동화를 돕고 더 빠르고 신뢰할 수 있는 의사 결정을 지원합니다. 그 효과성은 유능한 모델, 고품질 데이터셋, 잘 설계된 워크플로우가 함께 작동하는 조합에 달려 있습니다.

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