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환경 모니터링을 위한 최고의 컴퓨터 비전 도구

환경 모니터링을 위한 최고의 컴퓨터 비전 도구를 살펴보세요. 위성 이미지와 환경 시각 데이터의 확장 가능한 분석을 지원합니다.

위성 사진 속 작은 변화들, 예를 들어 호수가 서서히 줄어들거나 나무 덮개가 점차 엷어지는 현상은 언뜻 보기엔 중요해 보이지 않을 수 있다. 그러나 시간이 흐르면서 이러한 미묘한 변화들은 환경이 어떻게 변해가는지에 대한 훨씬 더 큰 이야기를 들려줄 수 있다.

이러한 변화를 추적하는 것이 환경 모니터링의 목표이지만, 대규모로 수행하는 것은 쉽지 않습니다. 광활하고 외딴 지역을 모니터링한다는 것은 방대한 양의 시각적 데이터를 생성하는 것을 의미하며, 전통적인 분석 방법들은 종종 이러한 정보의 양, 빈도, 복잡성을 따라잡는 데 어려움을 겪습니다.

인공지능의 최근 발전은 이러한 격차를 좁히는 데 기여하고 있다. 특히 컴퓨터 비전, 즉 기계가 실시간으로 이미지와 영상을 해석할 수 있게 하는 인공지능의 한 분야가 변화를 이끌고 있다.

위성, 드론, 카메라 시스템에서 수집된 시각적 데이터를 분석함으로써 컴퓨터 비전은 삼림 벌채 추적과 수질 모니터링부터 야생동물 활동 관찰에 이르기까지 광범위한 모니터링 활용 사례를 가능하게 합니다. 이러한 조기 detect 능력은 보다 명확한 통찰력을 제공하고 완화 조치를 위한 정보에 기반한 의사 결정을 지원합니다.

Ultralytics 같은 비전 AI 모델은 객체 탐지 및 인스턴스 분할과 같은 핵심 컴퓨터 비전 작업을 지원합니다. 이러한 기능 덕분에 환경적 특징을 식별하고, 시간 경과에 따른 변화를 모니터링하며, 광범위하고 다양한 지역에 걸쳐 분석을 확장하는 것이 더 쉬워집니다. 

그림 1. YOLO26을 이용한 segment detect segment (출처)

이 글에서는 실제 환경 모니터링에 활용되는 주요 컴퓨터 비전 도구들을 살펴보겠습니다. 시작해 보죠!

환경 모니터링의 중요성

환경 모니터링은 자연계가 시간에 따라 어떻게 변화하는지, 그리고 인간 활동이 이에 어떤 영향을 미치는지 추적합니다. 생태계에 가해지는 압박이 계속 증가함에 따라, 현장에서 벌어지는 상황을 명확하고 실시간으로 파악하는 것은 조치를 취하고 장기적인 지속 가능성을 지원하는 데 핵심적입니다.

환경 모니터링을 통해 가치 있는 통찰력을 도출하는 몇 가지 사례는 다음과 같습니다:

  • 토지 이용 모니터링: 산림, 농경지 및 도시 지역의 변화를 추적하여 산림 파괴, 광산 활동 및 계획되지 않은 개발을 식별합니다.
  • 생물다양성 및 서식지 모니터링: 생태계를 관찰하여 서식지 건강 상태를 평가하고 위험에 처할 수 있는 종을 식별할 수 있습니다.
  • 수질 모니터링: 강, 호수 및 연안 지역을 모니터링하여 detect 수생 생태계를 보호할 수 있습니다.
  • 기후 및 생태계 변화 추적: 기후 관련 영향을 보다 잘 이해하기 위해 식생, 빙하 덮개 및 토지 상태의 장기적 변화를 관측합니다.

환경 모니터링의 과제

그러나 환경 모니터링 솔루션의 확장은 쉽지 않다. 기존 방식은 수동 조사와 제한된 커버리지에 크게 의존하여 변화를 신속하게 포착하기 어렵다. 

동시에 현대적인 실시간 모니터링 방식은 위성, 드론, 카메라로부터 방대한 양의 시각적 데이터를 생성하여 수동으로 데이터를 검토하기 어렵게 만듭니다. 이러한 어려움으로 인해 환경 과학자들은 시각적 데이터를 대규모로 정확하고 일관되게 분석하기 위해 비전 AI 기술로 눈을 돌리고 있습니다.

비전 AI 기반 환경 모니터링

컴퓨터 비전 시스템은 대량의 시각 데이터를 효율적으로 분석할 수 있게 함으로써 환경 모니터링에서 핵심적인 역할을 수행합니다. 이는 시각 패턴을 학습하여 이미지와 동영상을 해석하도록 훈련된 비전 AI 모델을 활용하는데, 이는 사람이 시각으로 사물을 인식하는 방식과 유사합니다.

YOLO26과 같은 모델은 대규모의 라벨링된 이미지 데이터셋으로 훈련되며, 객체 탐지와 같은 컴퓨터 비전 작업을 통해 환경적 특징을 식별하는 법을 학습합니다. 객체 탐지를 통해 모델은 이미지 내 개별 객체(예: 나무, 수역, 건물, 동물 등)를 찾아내고 라벨링할 수 있습니다. 

예를 들어, 산림 모니터링 시스템에서 모델은 위성 또는 드론 이미지를 통해 detect 나무를 detect 자동으로 계수할 수 있습니다. 동일한 지역의 이미지를 시간 경과에 따라 수집하면, 이러한 탐지 결과를 비교하여 변화를 측정할 수 있습니다. 

이를 통해 삼림 파괴, 수면 면적 감소, 도시 인프라 확산과 같은 track 쉽게 track 수 있습니다. 동일한 탐지 논리를 일관되게 적용함으로써 컴퓨터 비전은 광활하거나 외딴 지역에서도 환경 변화를 안정적으로 모니터링할 수 있게 합니다.

환경 모니터링에 사용되는 일반적인 컴퓨터 비전 작업

환경 모니터링에 흔히 사용되는 다른 주요 컴퓨터 비전 작업들을 간략히 살펴보면 다음과 같습니다:

  • 물체 추적: 이 작업은 시간에 따라 탐지된 물체를 추적하는 것으로, 일련의 이미지 또는 비디오 프레임에서 동물, 차량 또는 부유 잔해의 움직임을 추적하는 것과 같습니다.
  • 인스턴스 분할: 개별 객체를 식별하고 픽셀 수준에서 경계를 추출하는 데 활용되며, 산림, 해안선, 산호초, 수역 등의 특징을 정밀하게 매핑하는 데 기여합니다.
  • 이미지 분류: 이 기술은 전체 시각적 콘텐츠를 기반으로 이미지 전체에 단일 범주 라벨을 할당하여 대규모 토지 이용 분석을 가능하게 합니다. 예를 들어 산림, 도시, 농경지 또는 황폐화된 지역을 분류하는 것이 포함됩니다.
  • 자세 추정: 물체의 주요 지점을 식별하고 추적하여 자세와 움직임을 추정합니다. 야생동물 및 해양 모니터링 분야에서 영상 데이터 내 동물에 적용하여 이동 및 행동 패턴을 연구할 수 있습니다.
그림 2. YOLO26을 이용한 다양한 산호 유형 분할 예시 (출처)

환경 모니터링에 사용되는 최고의 비전 AI 도구 

오늘날 다양한 비전 AI 도구가 환경 모니터링을 지원합니다. 일부는 대규모 위성 이미지를 분석하도록 설계된 반면, 다른 도구들은 드론이나 지상 기반 카메라에서 수집된 실시간 데이터에 중점을 둡니다.

다음으로, 주요 컴퓨터 비전 도구 몇 가지를 살펴보고 환경 데이터 분석에 어떻게 활용되는지 알아보겠습니다.

1. Ultralytics YOLO

Ultralytics YOLO 객체 탐지, 인스턴스 분할, 이미지 분류, 자세 추정 등의 작업에 사용되는 실시간 컴퓨터 비전 모델 계열입니다. YOLO "You Only Look Once(한 번만 보면 된다)"의 YOLO , 모델이 단일 패스로 전체 이미지를 분석하여 빠르게 실행될 수 있음을 의미합니다.

최신 YOLO26 모델은 더 가볍고 빠르며 배포가 용이하도록 개선되었습니다. 다양한 크기로 제공되므로 환경 팀은 속도, 정확도 및 가용 자원을 균형 있게 고려할 수 있습니다.

YOLO26 모델은 COCO 같은 대규모 벤치마크 데이터셋에서 사전 훈련되어 고양이나 개 같은 일반적인 물체를 즉시 인식할 수 있습니다. 이후 특정 환경 데이터셋을 활용해 미세 조정함으로써 식생, 수역 또는 인프라 식별과 같은 특정 작업의 정확도를 향상시킬 수 있습니다.

훈련 및 검증된 YOLO26 모델은 다양한 하드웨어 형식으로 내보내 실행할 수 있습니다. 이로 인해 위성, 드론 또는 카메라 네트워크에서 수집한 시각 데이터를 처리하는 대규모 시스템에 활용하기에 적합합니다.

2. 플라이픽스 AI

FlyPix AI는 드론 및 위성에서 촬영한 고해상도 항공 이미지를 처리하는 지리공간 분석 플랫폼입니다. 이 플랫폼은 대량의 이미지를 지속적인 환경 모니터링에 활용 가능한 정보로 변환합니다.

이 도구는 AI 기반 분석을 활용하여 detect 자동으로 detect , 시간 경과에 따른 track , 데이터 내 비정상적인 패턴이나 이상 현상을 표시합니다. 이러한 기능들은 영상에서 관찰되는 점진적인 추세와 갑작스럽거나 예상치 못한 변화 모두를 분석하는 데 기여합니다.

결과적으로 사용자는 환경 조건을 모니터링하고 폐기물 축적, 기름 유출, 산림 벌채, 육지 또는 연안 지역의 변화와 같은 문제를 식별할 수 있습니다. 결과는 표준 지리정보시스템(GIS) 워크플로에 통합되어 광범위한 지리적 영역에 걸쳐 일관된 모니터링 및 문서화를 지원합니다.

3. 오션 비전 AI

오션 비전 AI는 컴퓨터 비전 및 머신러닝 플랫폼으로, 도구, 서비스, 커뮤니티 참여를 통합하여 수중 영상의 대규모 분석을 지원합니다. 즉, 다양한 해양 출처의 시각적 데이터를 한데 모아 AI를 활용해 분류 및 데이터 분석이라는 복잡한 작업을 처리합니다.

이 플랫폼은 방대한 수중 데이터 수집 작업을 수행하는 연구자들을 위해 설계되었습니다. 데이터 체계화, 고품질 주석 생성, 연구 커뮤니티 내에서 재사용 및 공유 가능한 모델 개발을 지원합니다.

오션 비전 AI는 비전문가도 수중 이미지 라벨링에 참여할 수 있는 게임 기반 주석 시스템을 통해 대중 참여 이니셔티브를 통합합니다. 이러한 기여는 주석이 달린 데이터셋을 확장하고 시간이 지남에 따라 모델 성능을 향상시키는 데 활용됩니다.

그림 3. 대중의 이미지 주석을 통해 지원되는 해양 생물 종 탐지 (출처)

4. 래스터 비전

래스터 비전은 위성 이미지와 항공 사진을 처리하기 위한 오픈소스 라이브러리로, 지리 공간 데이터 처리와 딥러닝 기반 컴퓨터 비전을 결합합니다. GIS 인식 데이터 처리와 머신러닝 워크플로우를 통합하여 대규모 지리적 이미지 분석을 지원합니다.

래스터 비전은 이미지 칩 분류, 의미적 분할, 객체 탐지 등의 작업을 지원하는 유연한 비전 파이프라인을 포함합니다. 위성 및 항공 이미지는 일반적으로 매우 크기 때문에, 이 라이브러리는 대규모 데이터셋에 대응하도록 설계되었으며 토지 피복 지도 작성, 산림 벌채 탐지, 도시 성장 분석 등의 문제에 흔히 적용됩니다.

효율적인 처리를 지원하기 위해 Raster Vision은 대형 이미지를 칩(chip)이라 불리는 작은 단위로 분할하며, 이는 모델 훈련 및 추론에 활용됩니다. 또한 이 라이브러리는 데이터 준비, 모델 훈련, 평가, 반복적 또는 대규모 이미지 분석을 위한 배치 배포를 포함한 전체 컴퓨터 비전 워크플로를 지원합니다.

5. 디텍트론2

Detectron2는 Facebook AI Research에서 개발한 오픈소스 컴퓨터 비전 라이브러리입니다. 객체 탐지, 인스턴스 분할, 파노프틱 분할과 같은 작업에 대한 최첨단 알고리즘 구현을 제공하며, Mask R-CNN과 같은 모델을 포함합니다. Detectron2는 모듈식 설계와 강력한 벤치마크 성능 덕분에 연구 및 응용 컴퓨터 비전 프로젝트에서 널리 사용됩니다.

특히 환경 모니터링 분야에서 Detectron2는 위성 및 드론 영상 분석에 자주 활용됩니다. detect 화재, 산림 벌채, 야생동물, 토지 이용 변화 등을 detect 훈련될 수 있습니다. 유연성과 뛰어난 성능 덕분에 다양한 생태계에 걸쳐 실용적인 모니터링 솔루션을 구축하는 데 적합한 선택지입니다.

그림 4. Detectron2에 의해 분할되는 산불 (출처)

환경 관리를 위한 컴퓨터 비전 도구 선택

환경 모니터링을 위한 다양한 컴퓨터 비전 도구를 탐색하다 보면, 자신의 프로젝트나 AI 시스템에 적합한 도구를 어떻게 선택해야 할지 고민하게 될 수 있습니다.

환경 모니터링을 위한 컴퓨터 비전 도구 선택 시 고려해야 할 주요 요소는 다음과 같습니다:

  • 지원되는 데이터 유형: 해당 도구는 위성 이미지, 드론 영상, 항공 측량 또는 수중 이미지 등 사용 사례와 관련된 시각적 데이터와 호환되어야 합니다.
  • 확장성: 환경 모니터링은 종종 광범위한 지리적 영역과 긴 시간 범위를 포괄합니다. 해당 도구는 성능 병목 현상 없이 대규모 데이터 세트를 효율적으로 처리하고 관리해야 합니다.
  • 핵심 비전 기능: 본 도구는 객체 탐지, 분류, 분할 및 변화 분석을 포함한 필수 컴퓨터 비전 기능을 지원하여 패턴을 식별하고 시간 경과에 따른 환경 변화를 평가해야 합니다.
  • 모델 훈련 및 맞춤화: 지역별로 환경 조건이 상이하므로, 도구는 도메인별 데이터셋을 활용하여 모델을 훈련하거나 미세 조정할 수 있도록 지원해야 합니다.
  • 워크플로 통합: GIS 플랫폼 및 환경 데이터 파이프라인과의 원활한 통합은 산출물을 매핑, 분석 및 보고에 쉽게 활용할 수 있도록 보장하는 데 필수적입니다.

주요 내용

환경 모니터링은 대개 넓은 지역과 오랜 기간에 걸친 변화를 추적하는 작업을 포함합니다. 컴퓨터 비전 기술은 시각적 데이터에 대한 일관되고 확장 가능한 분석을 가능하게 합니다. 적절한 데이터와 워크플로와 함께 사용될 때, 이러한 접근법은 육지, 해양 및 대기 환경의 시기적절한 모니터링을 효율화하고 방대한 양의 이미지를 유용한 통찰력으로 전환하는 데 기여합니다.

자세한 내용은 GitHub 저장소를 살펴보세요. 커뮤니티에 참여하고 솔루션 페이지를 확인하여 의료 분야의 AI, 자동차 산업의 컴퓨터 비전과 같은 응용 사례를 알아보세요. Vision AI를 지금 바로 시작하기 위한 라이선스 옵션을 확인하세요.

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