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Ultralytics YOLO11 및 GPT-4o Mini로 ANPR 시스템 구축

Abirami Vina

5분 분량

2025년 2월 10일

실시간 정확도로 번호판 감지를 위한 Ultralytics YOLO11과 텍스트 인식을 위한 GPT-4o Mini를 사용하여 ANPR 시스템을 구축하는 방법에 대해 알아보세요.

혼잡한 주차장에서 주차 공간을 찾거나, 긴 통행료 부스 줄에서 기다리거나, 보안 검색대에서 갇히는 것은 답답한 일입니다. 수동 차량 검사는 종종 너무 오래 걸리고 지연을 유발합니다. 자동화된 시스템이 없으면 차량을 효율적으로 추적하기 어려울 수 있습니다. 

컴퓨터 비전은 이미지와 비디오 스트림에서 실시간으로 차량 번호판을 인식할 수 있게 함으로써 이를 변화시켰습니다. 예를 들어, Ultralytics YOLO11은 객체 감지, 분류 및 추적과 같은 고급 Vision AI 작업을 수행할 수 있는 고급 컴퓨터 비전 모델입니다. YOLO11의 객체 감지 기능을 사용하면 이미지에서 차량 번호판을 정확하게 감지할 수 있습니다. 

Ultralytics는 Vision AI 기반 솔루션 구축 과정을 간소화하는 포괄적인 Google Colab 노트북을 제공합니다. 이러한 노트북은 필수 종속성, 모델 및 단계별 가이드와 함께 사전 구성되어 있어 애플리케이션을 더 쉽게 만들 수 있습니다. 특히 ANPR(Automatic Number Plate Recognition)을 위한 Colab 노트북이 별도로 제공됩니다.

이번 글에서는 ANPR을 위한 Ultralytics Colab 노트북을 사용하여 Ultralytics YOLO11을 통해 차량 번호판을 탐지하고 GPT-4o Mini를 통해 텍스트를 인식하는 ANPR 솔루션을 구축하는 방법을 살펴보겠습니다. 

ANPR 이해 

차량을 수동으로 추적하는 것은 시간이 많이 걸리고 오류가 발생하기 쉽습니다. 특히 차량이 빠르게 움직일 때는 더욱 그렇습니다. 각 번호판을 하나씩 확인하면 프로세스 속도가 느려지고 실수 위험이 증가합니다. 자동 번호판 인식은 컴퓨터 비전을 사용하여 번호판을 즉시 감지하고 읽어 교통 모니터링 및 보안을 보다 효율적으로 만들어 이 문제를 해결합니다.

ANPR 시스템은 통과하는 차량의 이미지나 비디오를 캡처하고 실시간 객체 감지를 사용하여 번호판을 식별할 수 있습니다. 감지되면 텍스트 인식을 사용하여 사람의 개입 없이 자동으로 번호판 번호를 추출합니다. 이 프로세스는 차량이 빠르게 움직이거나 번호판이 부분적으로 가려진 경우에도 정확한 결과를 보장합니다.

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Fig 1. YOLO11을 사용하여 차량 번호판을 감지하는 예

오늘날 통행료 징수소, 주차 시스템 및 법 집행 기관은 차량을 효율적으로 추적하기 위해 ANPR에 점점 더 의존하고 있습니다.

ANPR 기술 관련 과제

ANPR은 차량을 신속하게 식별하지만, 정확도에 영향을 미칠 수 있는 몇 가지 과제가 여전히 있습니다. ANPR 시스템의 작동 방식에 영향을 미칠 수 있는 몇 가지 일반적인 문제는 다음과 같습니다.

  • 저조도 및 악천후: 야간 및 악천후에서는 번호판을 읽기가 더 어려워집니다. 안개, 비, 헤드라이트의 눈부심으로 인해 텍스트가 흐릿해져 읽을 수 없게 될 수 있습니다.
  • 흐릿하거나 가려진 번호판: 빠르게 움직이는 차량은 특히 카메라의 셔터 속도가 너무 느린 경우 흐릿한 이미지를 남길 수 있습니다. 먼지, 긁힘 또는 번호판의 일부가 가려지는 것도 인식 문제를 일으킬 수 있습니다. 올바른 설정으로 고품질 카메라를 사용하면 더 선명한 결과를 얻을 수 있습니다.
  • 일관성 없는 번호판 디자인: 모든 번호판이 동일하게 보이지는 않습니다. 일부는 화려한 글꼴, 추가 텍스트 또는 시스템을 혼란스럽게 하는 로고가 있습니다.
  • 개인 정보 보호 위험 및 데이터 보안: 차량 데이터를 안전하게 저장하는 것이 중요합니다. 적절한 보안 조치를 통해 무단 액세스를 방지하고 정보를 보호할 수 있습니다. 적절한 안전 장치를 통해 ANPR 시스템은 안전하고 안정적일 수 있습니다.

YOLO11은 어떻게 ANPR 시스템을 개선할까요?

Ultralytics YOLO11은 ANPR 시스템을 더 빠르고 정확하게 만들 수 있습니다. 정밀도를 유지하면서 이미지를 빠르게 처리하고 과도한 컴퓨팅 성능을 필요로 하지 않으므로 소형 보안 카메라에서 대규모 교통 시스템에 이르기까지 모든 곳에서 잘 작동합니다.

사용자 정의 학습을 통해 YOLO11은 다양한 번호판 스타일, 언어 및 환경에 맞게 조정할 수 있습니다. 또한 이러한 조건의 이미지를 포함하는 특수 데이터 세트에서 사용자 정의 학습을 할 경우 저조도, 모션 블러 및 어려운 각도와 같은 까다로운 조건에서도 성능이 뛰어납니다.

YOLO11은 차량을 즉시 식별하여 대기 시간을 줄이고, 오류를 방지하며, 보안을 개선합니다. 이를 통해 주차장, 통행료 징수소 및 감시 시스템에서 교통 흐름을 원활하게 하고 운영 효율성을 높일 수 있습니다.

YOLO11 및 GPT-4o Mini를 사용한 ANPR 시스템 구축

다음으로, YOLO11과 GPT-4o Mini를 사용하여 ANPR 시스템을 구축하는 방법을 살펴보겠습니다. 

본 솔루션에서는 Ultralytics Google Colab 노트북에 제시된 코드를 살펴볼 것입니다. Google Colab 노트북은 사용하기 쉬우며 복잡한 설정 없이도 누구나 ANPR 시스템을 만들 수 있습니다.

1단계: 환경 설정

시작하려면 ANPR 시스템을 실행하는 데 필요한 필수 소프트웨어 패키지 및 라이브러리인 종속성을 설치해야 합니다. 이러한 종속성은 객체 감지, 이미지 처리 및 텍스트 인식과 같은 작업을 지원하여 시스템이 효율적으로 작동하도록 합니다.

아래와 같이 Ultralytics Python 패키지를 설치합니다. 이 패키지는 사전 훈련된 모델, 훈련 유틸리티 및 추론 도구를 제공하여 YOLO11을 통해 번호판을 더 쉽게 감지하고 인식할 수 있도록 합니다.

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Fig 2. Ultralytics Python 패키지 설치.

텍스트 인식을 위해 GPT-4o Mini도 설정해야 합니다. GPT-4o Mini는 탐지된 번호판에서 텍스트를 추출하는 역할을 하므로 모델에 액세스하려면 API 키가 필요합니다. 이 키는 GPT-4o Mini API에 가입하여 얻을 수 있습니다. 키를 얻은 후 Colab 노트북에 추가하면 시스템이 모델에 연결하여 번호판 번호를 처리할 수 있습니다.

설정을 완료하고 설치 코드를 실행하면 YOLO11이 번호판을 감지할 준비가 되고 GPT-4o Mini가 번호판에서 텍스트를 인식하고 추출하도록 설정됩니다.

2단계: 사용자 정의 훈련된 모델 다운로드

이제 모든 설정이 완료되었으므로 다음 단계는 번호판을 감지하도록 맞춤형으로 훈련된 YOLO11 모델을 다운로드하는 것입니다. 이 모델은 이미 번호판을 감지하도록 훈련되었으므로 처음부터 훈련할 필요가 없습니다. 다운로드하기만 하면 바로 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 시간을 절약하고 프로세스가 훨씬 쉬워집니다.

또한 시스템을 테스트하기 위해 샘플 비디오 파일을 다운로드합니다. 원하는 경우 자신의 비디오 파일에서도 이 솔루션을 실행할 수 있습니다. 다운로드되면 모델 및 비디오 파일이 노트북 환경에 저장됩니다.

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그림 3. 모델 및 비디오 파일 다운로드.

3단계: 비디오 로드 및 탐지 시작

모델이 준비되면 실제로 작동하는 모습을 볼 차례입니다. 먼저 처리할 비디오 파일을 로드하여 제대로 열리는지 확인합니다. 그런 다음 원본 크기와 프레임 속도를 유지하면서 감지된 번호판이 있는 처리된 영상을 저장하도록 비디오 라이터를 설정합니다. 마지막으로 모델을 로드하여 비디오의 각 프레임에서 번호판을 감지합니다.

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Fig 4. 비디오를 읽고 모델을 로드합니다.

모델이 로드되면 시스템은 비디오의 각 프레임을 분석하여 번호판을 감지하기 시작합니다. 번호판이 발견되면 시스템은 감지 상자로 강조 표시하여 쉽게 식별할 수 있도록 합니다. 이 단계를 통해 불필요한 배경 정보를 필터링하여 관련 세부 정보만 캡처되도록 합니다. 번호판이 성공적으로 감지되면 비디오는 이제 다음 단계를 수행할 준비가 되었습니다.

4단계: 번호판에서 텍스트 추출

번호판을 감지한 후 다음 단계는 텍스트 인식입니다. 시스템은 먼저 비디오 프레임에서 번호판을 잘라내어 명확한 보기를 위해 방해 요소를 제거합니다. 이는 저조도 또는 모션 블러와 같은 까다로운 조건에서도 정확도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.

번호판이 분리되면 GPT-4o Mini가 이미지를 분석하고 숫자와 문자를 추출하여 읽을 수 있는 텍스트로 변환합니다. 그런 다음 인식된 텍스트가 비디오에 다시 추가되어 실시간으로 감지된 각 번호판에 레이블을 지정합니다.

이러한 단계를 완료하면 ANPR 시스템이 완전히 작동하고 번호판을 쉽게 인식할 수 있습니다. 

5단계: 처리된 비디오 저장

마지막 단계에서는 처리된 비디오를 저장하고 임시 파일을 정리하여 모든 것이 원활하게 실행되도록 합니다. 

감지된 번호판과 인식된 텍스트가 포함된 각 처리된 프레임은 최종 출력 비디오에 기록됩니다. 모든 프레임이 처리되면 시스템은 읽고 있던 비디오 파일을 닫아 메모리 및 시스템 리소스를 확보합니다. 또한 출력 비디오를 완료하고 저장하여 재생 또는 추가 분석을 위해 준비합니다.

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Fig 5. ANPR을 위한 YOLO11 및 GPT-4o Mini 사용.

ANPR 시스템 배포

ANPR 솔루션을 구축하고 테스트한 후 다음 단계는 실제 환경에 배포하는 것입니다. 대부분의 Vision AI 모델은 고성능 컴퓨팅에 의존하지만 Ultralytics YOLO11은 Edge AI에 최적화되어 있습니다. 클라우드 처리나 지속적인 인터넷 연결 없이도 소형 장치에서 효율적으로 실행할 수 있으므로 리소스가 제한된 위치에 적합합니다.

예를 들어, 폐쇄형 커뮤니티는 엣지 장치에 YOLO11을 배포하여 차량이 들어올 때 식별하여 대형 서버의 필요성을 없앨 수 있습니다. 모든 것이 현장에서 실시간으로 처리되어 원활한 액세스, 혼잡 감소 및 향상된 보안을 보장합니다.

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Fig 6. YOLO11을 이용한 번호판 감지.

한편, 안정적인 인터넷 연결이 가능한 지역에서는 클라우드 기반 ANPR이 여러 대의 카메라를 동시에 처리할 수 있습니다. 예를 들어 쇼핑몰에서는 여러 출입구에서 차량을 추적하고 중앙 시스템에 번호판을 저장하여 주차를 모니터링하고 보안을 개선하며 원격으로 차량 흐름을 관리하기가 더 쉽습니다.

ANPR의 미래

Ultralytics YOLOv8을 사용하면 자동 번호판 인식(ANPR) 시스템을 간단하게 설정할 수 있습니다. 번호판을 정확하게 감지하고 다양한 환경 및 요구 사항에 맞게 사용자 정의 훈련을 할 수 있습니다.

ANPR 시스템은 보안을 강화하고 주차 관리를 간소화하며 교통 모니터링을 개선합니다. 번호판 인식을 자동화함으로써 오류를 줄이고 식별 속도를 높이며 다양한 애플리케이션에서 차량 추적을 보다 효율적으로 만듭니다.

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