YOLO-드론: 고고도에서의 공중 실시간 밀집 소형 객체 탐지

무인 항공기(UAV)는 원격 탐사 객체 탐지 기술을 탑재한 드론으로, 컴퓨터 비전 분야에서 주요 연구 주제 중 하나로 빠르게 부상하고 있으며, 광범위한 응용 분야를 확보하고 있다. 비록 UAV 원격 탐사 시스템은 다양한 객체를 탐지할 수 있는 능력을 지니고 있지만, 객체 크기, 이미지 품질 저하, 실시간 처리 제약 등의 요인으로 인해 소형 객체의 신뢰성 있는 탐지가 어려운 문제가 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 실시간 객체 탐지 알고리즘인 YOLO-Drone이 제안되었으며, 이는 두 개의 새로운 UAV 플랫폼과 특정 조명원(실리콘 기반 골드 LED)에 적용되었다. YOLO-Drone의 주요 혁신점은 다음과 같다: 1) 새로운 백본 구조인 Darknet59 도입; 2) 공간 피라미드 풀링과 세 개의 아트로스 공간 피라미드 풀링 모듈을 통합한 복합 특징 집약 모듈 MSPP-FPN 개발; 3) 손실 함수로 일반화된 교차 과잉 영역(GIoU) 사용. 성능 평가를 위해 UAVDT 및 VisDrone 두 가지 벤치마크 데이터셋과, 실리콘 기반 골드 LED 조명 하에서 야간에 수집한 자체 제작 데이터셋이 활용되었다. 실험 결과, UAVDT 및 VisDrone 데이터셋에서 제안된 YOLO-Drone은 기존 최고 수준(SOTA)의 객체 탐지 기법보다 각각 mAP를 10.13%, 8.59% 향상시켰다. UAVDT에서 YOLO-Drone은 53 FPS의 높은 실시간 추론 속도와 최대 mAP 34.04%를 달성하였다. 특히 실리콘 기반 골드 LED 조명 조건에서 YOLO-Drone은 mAP 최고 87.71%를 기록하며, 일반 조명 하에서의 YOLO 시리즈 대비 뛰어난 성능을 보였다. 결론적으로, 제안된 YOLO-Drone은 드론 응용 분야의 객체 탐지, 특히 실리콘 기반 골드 LED 기술이 뛰어난 성능을 발휘하는 야간 탐지 작업에 매우 효과적인 솔루션임을 입증하였다.