RoboticsCats AI기반 연기감지.

"카메라와 센서 외에도 인공 지능 (AI)은 화재 예방, 감지 및 진압에 크게 기여될 수 있는 새로운 기술입니다" – 독립 연구소

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사진1: 고객을 위한 InsightFD의 주요 성능 및 특징 

왜 AI인가요?

산불 연기란 무엇일까요?

연기는 미립자, 에어로졸 및 가스로 구성됩니다. 타고있는 연료의 부산물이자 흰색 연기는 수분과 수증기를 배출할 때 나오는 색이며 이제 막 물질들을 태우기 시작했을 때 나타납니다. 짙은 검은 색 연기는 완전히 다 타지않은 무거운 연료를 나타냅니다. 일반적으로 연기의 색이 어두울수록 화재는 더 휘발성임을 나타내줍니다.

처음에 InsightFD는 열 감지 및 시각적 연기감지를 제공했습니다. 열 감지는 나무와 식물을 태워서 방출되는 적외선으로 감지하고, 시각적 감지는 식생 및 식물들이 기화되면서 내뿜는 연기를 감지합니다.

광학 감지는 일정 규칙에 따라 연기를 감지하는 전문 시스템입니다.. 이러한 규칙들은 전문적인 컴퓨터 엔지니어가 정의하고 이러한 규칙들은 산불 연기를 설명해줍니다. : 색상, 모양, 크기, 움직임, 변화 및 변화율 등.

규칙 기반 시스템은 본래 결정론을 따릅니다. 올바른 규칙을 따르지 않으면 잘못된 결과가 발생할 수 있습니다. 더 많은 국가에서, 더 많은 고객을 지원하면서 새로운 시나리오와 경우를 다루기 위해 규칙을 계속해서 업데이트 할 예정입니다. 새로운 환경을 배우고 전문가가 되기 위해서는 그만한 시간이 따를겁니다.

구름의 이동, 구름 그림자, 굴뚝 연기, 나무의 떨림 및 반짝이는 표면에 반사된 햇빛 등을 통해 다른나라에 난 산불은 다를 수 있습니다.

수백 개의 규칙을 업데이트하는 것보다 새로 배치된 부분을 탐색하고 최적화하는 더 효율적인 방법이 필요합니다. 우리는 우리의 경험과 지식을 보다 효과적으로 사용할 수 있다고 생각합니다.

AI 연기 감지 란 무엇입니까?

차세대 AI 연기 감지를 구축하기 위해 머신 러닝 (ML)을 사용합니다. ML은 결정적 규칙이 아니라 통계기반의 확률적 모델을 사용합니다 .

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사진2: YOLOv3가 감지한 이미지 개체, 출처:pjreddie.com/darknet/yolo/

YOLOv3 (You Only Look Once)를 사용하여 실시간 연기 감지 시스템을 개발합니다. 다른 ML기반 탐지에 비해 상당히 빠르고 정확하기 때문에 YOLO를 선택하고 있습니다. 산불 조기 감지의 관점에서 봤을 때 99.9 % 산불발생에 대한 신뢰도는 관찰 된 순간 바로 감지 할 경우에만 유용하게 쓰일 수 있습니다!

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사진3: ML기반 감지 비교표

AI 연기 감지를 어떻게 구축하나요?

머신 러닝의 힘은 방대한 양의 데이터에 노출되었을 때 스스로 연구하고 학습하여 더 개선 된 결과를 얻을 수 있는 자가 학습 알고리즘에 있습니다.  우리는 초기 산불단계에 있는 수십만 개의 HD 이미지들을 활용하여 ML알고리즘을 훈련시키는데 사용합니다. 전 세계 고객의 지원을 받아 지난 9 년 동안 열대, 온대 및 아한대 산림의 산불 이미지를 50 만 개 이상 수집했습니다. 낮과 밤, 맑은날, 건조한날 흐리고 바람이 많이 부는 사진. 이 모든 것이 아시아, 호주, 유럽, 북미 / 중남미에서 적절히 작동 할 수있는 CNN (컨볼루션 신경망) 모델을 구축하는 기반요소입니다!

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사진4:조기감지 산불이미지의 데이터세트

저희 AI 엔지니어링 팀은 감지 속도와 정확도를 최적화하기 위해 YOLOv3 모델을 훈련하고 학습 일정, 최적화의 유형, 손실 가중치, 데이터 증가 방법, 숨겨진 레이어의 수 및 유형, 가중치 초기화체계 등 일정 한도를 구성하는 데 수천 시간을 보냈습니다.

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사진5: 우리의 YOLOv3 네트워크 구성 

고객 참여는 AI 연기감지 개발을 완성하는 마지막 퍼즐입니다! 2018 년 말부터 일부 선별 된 고객과 협력하여 InsightFD 시스템에 베타 ML 알고리즘을 적용시켰습니다. 열 감지, 규칙 기반의 광학 연기감지 및 새로운 AI 연기 감지와 감지 성능을 비교했습니다. 이에 따른 결과를 바탕으로 CNN 모델을 훈련하고 개선합니다.

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사진6: 2018년 이래로 몇몇 고객을 선정하여 beta AI 연기감지를 테스트 했습니다

AI 연기 감지는 이제 규칙 기반의 연기 감지를 능가합니다! 우리는 AI 연기감지 성능과 개선 속도에 깊은 인상을 받았고 규칙기반 광학 연기 감지 기능은 매년 업데이트 되고 있습니다. 이제 몇 달 만에 AI 연기 감지를 업데이트를 기대하고 있습니다. 이 부분은 엄청난 발전의 발자취라 생각합니다.

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사진7:우리의 AI연기감지 알고리즘은 다양한 환경에서 연기를 감지합니다. 

2020 년 7 월, 모든 고객이 이제 AI 연기 감지 기능을 사용할 수 있도록 만들었습니다.

 

우리의 목표는 이제 AI 연기 감지 기술을 더 많은 고객에게 제공하고, 산불을 조기에 발견하여 숲과 지역 사회를 더 잘 보호하는 것입니다!