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통합예보시스템
구축 (I)
우주기상
통합예보시스템
구축 (I)
위성영상 분석 기술
개발 현황 소개
[대전 AI 포럼] 2017.03.23.
전태균 선임연구원
(tgjeon@satreci.com)
신기술개발팀, 우주기술연구소
(주)쎄트렉아이](https://image.slidesharecdn.com/08-170822064935/85/AI-1-320.jpg)
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통합예보시스템
구축 (I)
우주기상
통합예보시스템
구축 (I)
12
DigitalGlobe: SpaceNet
• 건물 검출을 위한 위성영상 데이터셋
▪ 학습 데이터 공동 제작: DigitalGlobe, CosmiQ Works, NVIDIA
▪ 위성영상: DigitalGlobe WV-2 (해상도: ~50cm), WV-3 (해상도: ~30cm)
▪ 대상지역: 리오 데 자네이로, 파리, 라스베가스, 상해, 하르툼
▪ 영상크기: 200m x 200m (10k images)
[SpaceNet Challenge Round 1] NVIDIA의 DIGITS플랫폼을 이용하여 Semantic Segmentation 기법 적용된 리오 데 자
네이로 지역 건물 검출 사례 (좌: 입력영상, 우: 검출된 건물 표시)](https://image.slidesharecdn.com/08-170822064935/85/AI-12-320.jpg)
[대전AI포럼] 위성영상 분석 기술 개발 현황 소개
- 1. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 위성영상 분석 기술 개발 현황 소개 [대전 AI 포럼] 2017.03.23. 전태균 선임연구원 ([email protected]) 신기술개발팀, 우주기술연구소 (주)쎄트렉아이
- 2. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 1. 쎄트렉아이 신기술개발팀 소개 2. 위성영상 분석 기술 사례 3. 결론 목차
- 4. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 4 쎄트렉아이 개요 2008년 6월 코스닥 상장 국내유일의 위성 시스템 개발 / 수출 기업 20개 이상의 국내외 우주프로그램 참여 누적 수주액 : 3,810억원 (2016년 12월 기준) 전임직 직원 : 259명 (석사학위 이상 60%, 자회사 포함) 1999년 12월 창업 아리랑 위성영상 전세계 독점판매 사업자 매출규모 (2016년) : 354억원 (해외매출액 : 50%)
- 5. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 5 쎄트렉아이 참여 우주 프로그램 National space program International space program
- 6. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 6 위성 영상 공급 (SI Imaging Services) • KOMPSAT (KOrea Multi-Purpose SATellite) “아리랑위성” ▪ National space program ▪ Developed and operated by KARI (Korea Aerospace Research Institute) ▪ Dual use: Government & Commercial ▪ Worldwide imagery distribution by SI Imaging Services ▪ 91 resellers over 50 countries (as of end-2016)
- 9. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) DigitalGlobe Descartes Labs Orbital Insight OmniEarth Spaceknow 위성영상 분석기술 사례 1) 위성영상 분석 동향 소개
- 10. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 10 기업명 설립 주요 사업 솔루션 및 서비스 1992년 고해상도 위성영상 제공 위성영상 분석 플랫폼 제공 GBDX platform, Civil Government, Energy, Global Development, Location-Based Services, Mining, U.S. Government, Defense & Intelligence 2010년 지구관측 솔루션 제공 위성영상 제공 Agriculture, Civil Government, D&I, Energy & Infrastructure, Finance & Business Intelligence, Forestry, Mapping, REDD+, Social Impact 2012년 지구관측 솔루션 제공 Agriculture, Cities & Real Estate, Forestry, Land Planning, Marine, Media, Telecom & Utilities, Digital Elevation Models (Geo-IT), GeoInformation 2014년 지구관측 솔루션 제공 US Retail Traffic, World Oil Storage Index, Global Water Reserves, China Economic Index, Poverty Mappaing, Agriculture 2014년 지구관측 솔루션 제공 Agriculture, Yield prediction, GeoVisual search 2014년 지구관측 솔루션 제공 Water Resource Management, OmniParcels (Property Attributes) 2014년 지구관측 솔루션 제공 Watchdog, Analytics, Trading Indices, APIs 2016년 지구관측 솔루션 제공 SpaceEye (Analytics Index), Cloud-free mosaic, Agriculture, Flood mapping, Hazard assessment, event extent mapping, damage estimation 위성영상 분석 스타트업
- 11. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 11 DigitalGlobe: GBDX Platform • GBDX Platform ▪ 16년간 구축한 80 PB 규모의 고해상도 위성영상 ▪ 클라우드에 구축한 디지털 도서관 • AWS Snowmobile ▪ 데이터 수송 차량 (데이터 센터에서 자료 이송담당) ▪ 100 PB / 10 Days
- 12. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 12 DigitalGlobe: SpaceNet • 건물 검출을 위한 위성영상 데이터셋 ▪ 학습 데이터 공동 제작: DigitalGlobe, CosmiQ Works, NVIDIA ▪ 위성영상: DigitalGlobe WV-2 (해상도: ~50cm), WV-3 (해상도: ~30cm) ▪ 대상지역: 리오 데 자네이로, 파리, 라스베가스, 상해, 하르툼 ▪ 영상크기: 200m x 200m (10k images) [SpaceNet Challenge Round 1] NVIDIA의 DIGITS플랫폼을 이용하여 Semantic Segmentation 기법 적용된 리오 데 자 네이로 지역 건물 검출 사례 (좌: 입력영상, 우: 검출된 건물 표시)
- 13. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 13 Descartes Labs: Yield Prediction • Yield Prediction ▪ 미국 전역 (State / County)에 대한 콩, 옥수수 생산량 예측, 매주 발표 ▪ 2015년 미국 농무성 (USDA)의 전국 농업 통계 서비스 (NASS)보다 향상된 예측 결과 발표 ▪ Google Cloud Platform 사용 (30k CPU / 1 PB dataset / 16h)
- 14. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 14 Descartes Labs: GeoVisual Search • GeoVisual Search (Visual IR platform) ▪ Training: Keras ResNet-50 Pretrained model ▪ Fine-tuning: OpenStreetMap Object classes
- 15. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 15 Orbital Insight • 클라우드 기반 위성영상 분석 플랫폼
- 16. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 16 Orbital Insight • World Oil Index ▪ 미 에너지 정보국 (US Energy Information Administration)의 Oil Storage Report 와 유사 ▪ Non-OECD 리포트 국가: 유럽, 중국, 중동, 아프리카 국가 대상 분석
- 17. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 17 OmniEarth: OmniParcels • OmniParcels + IBM Watson ▪ Land Cover Classification: 나무, 관목, 풀, 수영장, 태양전지패널, 주택 ▪ 분석 정보 활용 (수자원 관련 회사): 캘리포니아 지역 물사용량 15% 가량 감소
- 18. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 18 Spaceknow: Change Detection • Change Detection ▪ 풍계리 핵실험장 ▪ 4차 핵실험 (2016
- 19. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) Semantic Segmentation Super-Resolution 위성영상 분석기술 사례 2) 쎄트렉아이 기술 개발 현황
- 20. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 20 • Dstl Satellite Imagery Feature Detection on Kaggle ▪ Date : 2016.12.15 - 2017.3.08 ▪ Semantic Segmentation for satellite imagery ▪ Image Resolution ▷ 3,400 x 3,400 (pixels) = 1 km2 Semantic Segmentation
- 21. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 21 Semantic Segmentation • Dataset (Sensor: WorldView-3) ▪ Wavebands (Number of Bands: 16) ▪ Imbalance between classes in train data
- 22. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 22 Semantic Segmentation • Our Approach (Ensemble with three sub-modules) • General classes U-Net for General Classes • Vehicles (Truck, Car) U-Net for Small-sized target • Waterways Normalized difference water index Image NDWI
- 23. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 23 Semantic Segmentation • Our Prediction Results - Train Image Ground Truth Prediction
- 24. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 24 Semantic Segmentation • Our Prediction Results - Test Image Prediction
- 25. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 25 Semantic Segmentation • Our Prediction Results - Test Image Prediction
- 26. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 26 Semantic Segmentation • Competition Results ▪ Competitors ▷ 419 participants ▷ over 5,000 submissions ▪ Score ▷ Public score (1% of test data) ◆ Our result: 0.493 (16th of 419) ◆ Top result: 0.585 ▷ Private score (99% of test data) ◆ Our result: 0.353 (28th of 419) ◆ Top result: 0.492
- 27. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 27 Super-Resolution • 연구 목적: 소형지구관측위성의 가치 증대 ▪ 대형지구관측위성 (WorldView-4, ~0.3m resolution)* ▪ 소형지구관측위성 (SpaceEye-X, ~0.5m resolution) $60M $835M++ * Estimated price of WorldView-4: http://www.spacepolicyonline.com/news/enhancedview-news-not-so-rosy-for-geoeye
- 30. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 30 SuperResolution • 공개된 SuperResolution 모델의 한계 ▪ ImageNet, MSCOCO를 이용한 학습 모델 ▪ 과연 지구에 나타나는 모든 물체와 패턴에 대해서 학습하려면? • 고민거리 ▪ 레이어 수백개 이상의 ‘딥’러닝 모델이 필요한가? ▪ 지구를 샘플링해서 가장 효과적으로 나타낼 수 있는 데이터셋 구축 ▪ 사람들이 관심있는 대상에만 적용 • 획기적인 결과를 만들어내진 못하고 있음 ▪ 같이 도전 하실 분?
- 32. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 32 결론 • 위성영상 분석 시장 ▪ 딥러닝/인공지능 기술의 발달로 그동안 축적된 위성영상에 대한 분석 고도화 ▪ 데이터에 대한 갈증: 실리콘밸리 중심 스타트업들 ▪ 주요 서비스: 물체인식, 영상분할, 변화탐지, 시계열 예측 ▪ 운영 플랫폼: 클라우드 = 위성영상 + 분석기술 + 서비스플랫폼 • 쎄트렉아이 신기술개발팀 ▪ 알고리즘: Open innovation ▪ GPU기반 컴퓨팅: Amazon Web Service, Google Cloud Platform ▪ 데이터셋: 상대적으로 데이터 접근 용이 ▷ SIIS를 통한 위성영상 공급 ▷ 지구관측위성 자체 개발 공급 ▷ 해외 수출 위성에 대한 영상 판매 대행 • 새로운 가치와 목적에 대한 탐구 ▪ 전세계 사람들에게 미래에 대한 현명한 결정을 하는데 보탬이 될 수 있는 지식 제공
- 33. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 33 같이 도전하실 분? • 사업 모델 Minimum Value Product 소프트웨어 주도적 개발 • 프로토타입 모델 작성/테스트/평가 수행 (Python) • GPU 장비를 활용한 팀 협업 개발환경 구축 및 관리 • 인공지능 연구팀과 협력하여 기술적 논의 수행 및 신규 아이디어 도출 Software Engineer (Computer Vision) • 위성영상 활용 분야 도출 • 사업 모델 딥러닝 기술 적용 및 검증 • 프로토타입 모델 작성/테스트/평가 수행 • 기술적 논의 수행 및 신규 아이디어 도출 • 딥러닝 관련 연구 커뮤니티와 지속적인 관계를 맺으며, 신규 인력 채용과 새로운 방법론 개발에 주도적인 방안 제시 • 사내 딥러닝 분석기술 개발 기여 Research Scientist (Machine Learning / Deep Learning) • 인공지능 연구팀과 협력하여 기술적 논의 수행 및 신규 아이디어 도출 • Geospatial 팀 지원 업무 (데이터 가공 및 전처리) • 이미지 태깅 프로그램 개발 및 관리 • 데이터 가시화 기능 개발 및 관리 Internship (Deep Learning / Data Operation) • 대용량 항공/위성영상 데이터 자동화 처리 소프트웨어 개발 및 유지보수 • 영상 입력, 공간변화, 정규화, 영상정합 등 기본적인 파이프라인 개발 및 유지보수 • 공간정보활용 서비스 개발 • 인공지능 연구팀, 컴퓨터 비전팀과 협력하여 알고리즘 명세화 및 기술적 논의 수행 및 신규 아이디어 도출 Software Engineer (Geospatial Analysis)
- 34. 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 우주기상 통합예보시스템 구축 (I) 34 For Further Contact Incredible Amount of Satellite Image + Innovative Champions Contribution to Better World? 전태균 신기술개발팀, 쎄트렉아이 Contact: [email protected] Taegyun Jeon Jamyoung Koo SeungHyun Jeon Jeongyeol Choe Hongbae Kim Sungdong Park