KR102364762B1 - Method for training model for super resolution imaging - Google Patents

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KR102364762B1
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resolution
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윤광진
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주식회사 에스아이에이
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Abstract

According to one embodiment of the present disclosure, disclosed is a deep learning-based super resolution (SR) imaging method, which is performed by a computing device including at least one processor. The method may include the steps of: receiving a first image and a second image at a lower resolution relative to the first image; and matching characteristics regarding a content density between the first image and the second image. In this case, the content of the first image and the content of the second image may be unpaired.

Description

초해상도 이미징을 위한 모델 학습 방법{METHOD FOR TRAINING MODEL FOR SUPER RESOLUTION IMAGING}METHOD FOR TRAINING MODEL FOR SUPER RESOLUTION IMAGING

본 발명은 이미지 모델 학습 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 짝을 이루지 않는(unpaired) 저해상도 이미지와 고해상도 이미지를 이용하여 초해상도(SR: Super Resolution) 이미징을 수행하는 딥러닝 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an image model learning method, and more particularly, to a deep learning technique for performing super-resolution (SR) imaging using an unpaired low-resolution image and a high-resolution image.

초해상도(SR: Super Resolution) 이미징은 저해상도 이미지를 고해상도로 복원하는 기법에 관한 것이다. 딥러닝 기술의 발전에 따라 초해상도 이미징의 기술적 성능 역시 크게 향상되고 있다. 현재 개발되고 있는 대부분의 딥러닝 기반의 초해상도 이미징 방식은 짝을 이루는(paired) 이미지 세트를 사용하여 모델을 학습시킴으로써 수행된다. 짝을 이루는 이미지 세트란, 서로 대응되는 콘텐츠(contents)를 포함하여 상호 연관되는 이미지 세트로서, 자연스러운 매칭(matching) 혹은 결합이 가능한 이미지 세트를 의미한다.Super resolution (SR) imaging relates to a technique for reconstructing a low resolution image to a high resolution. With the development of deep learning technology, the technical performance of super-resolution imaging is also greatly improved. Most of the deep learning-based super-resolution imaging methods currently being developed are performed by training a model using a paired image set. The paired image set is an image set that is correlated with each other including corresponding contents, and refers to an image set that can be naturally matched or combined.

실제 도메인 환경에 따라 짝을 이루는 이미지 세트를 확보하는 것은 매우 어려운 일이기 때문에, 짝을 이루는 이미지 세트를 사용한 모델의 학습은 실용적이지 않은 단점이 있다. 예를 들어, 위성 영상의 경우, 위성 영상을 촬영하는 데 영향을 미치는 수많은 환경적 요인, 기술적 요인으로 인해 짝을 이루는 이미지 세트를 구하는 것이 다른 도메인에 비해 쉽지 않다. 따라서, 위성 영상의 경우, 종래 딥러닝 기반의 초해상도 이미징 방식을 그대로 적용할 수 없으며, 적용한다고 하더라도 그 성능을 담보할 수 없다. 이처럼 짝을 이루는 이미지 세트가 부족한 환경에서는 기존의 방식을 적용하기 어렵기 때문에, 짝을 이루지 않는 이미지 세트를 가지고도 초해상도 이미징을 수행하는 기술에 대한 당 업계의 요구가 증가하고 있는 상황이다.Since it is very difficult to obtain a paired image set according to a real domain environment, training a model using the paired image set is impractical. For example, in the case of satellite imagery, it is not easy to obtain a matching image set compared to other domains due to numerous environmental and technical factors that affect the acquisition of satellite imagery. Therefore, in the case of satellite imagery, the conventional deep learning-based super-resolution imaging method cannot be applied as it is, and even if it is applied, its performance cannot be guaranteed. Since it is difficult to apply the existing method in an environment where there is a shortage of paired image sets, there is an increasing demand in the art for a technology for performing super-resolution imaging even with an unpaired image set.

한국 공개특허 제10-2018-0120478호(2018.11.06)는 생성적 대립 네트워크에 기반한 도메인 간 관계를 학습하는 방법에 관하여 개시한다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2018-0120478 (2018.11.06) discloses a method for learning a relationship between domains based on a generative adversarial network.

본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 딥러닝을 기반으로 짝을 이루지 않는(unpaired) 저해상도 이미지와 고해상도 이미지를 이용하여 초해상도(super resolution) 이미징을 수행하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present disclosure has been made in response to the above-mentioned background technology, and it is an object of the present disclosure to provide a method of performing super-resolution imaging using an unpaired low-resolution image and a high-resolution image based on deep learning. do it with

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위해 본 개시의 일 실시예에 따라 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 딥러닝 기반 초해상도(SR: Super Resolution) 이미징 방법이 개시된다. 상기 방법은, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 초해상도 이미징을 위한 모델 학습 방법으로서, 제 1 이미지 및 상기 제 1 이미지 대비 저해상도의 제 2 이미지를 수신하는 단계; 및 상기 제 1 이미지와 상기 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도(contents density)에 관한 특성을 매칭(matching)시키는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 이미지의 콘텐츠와 상기 제 2 이미지의 콘텐츠는 짝을 이루지 않을(unpaired) 수 있다.A deep learning-based super-resolution (SR) imaging method performed by a computing device according to an embodiment of the present disclosure in order to realize the above-described problem is disclosed. The method comprises: a model learning method for super-resolution imaging performed by a computing device including at least one processor, comprising: receiving a first image and a second image having a lower resolution compared to the first image; and matching a characteristic regarding a contents density between the first image and the second image. In this case, the content of the first image and the content of the second image may be unpaired.

대안적 실시예에서 상기 제 1 이미지와 상기 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키는 단계는, 상기 제 1 이미지와 상기 제 2 이미지 각각의 패치를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the matching of the characteristics regarding the content density between the first image and the second image may include extracting a patch of each of the first image and the second image.

대안적 실시예에서 상기 제 1 이미지와 상기 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키는 단계는, 상기 제 1 이미지의 제 1 패치와 상기 제 2 이미지의 제 2 패치 각각의 특징값을 도출하는 단계; 및 상기 제 1 패치의 특징값과 상기 제 2 패치의 특징값을 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 제 1 패치를 선별하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the step of matching the characteristic regarding the content density between the first image and the second image may include deriving a characteristic value of each of the first patch of the first image and the second patch of the second image. step; and selecting the first patch corresponding to the content density-related characteristic of the second patch based on the characteristic value of the first patch and the characteristic value of the second patch.

대안적 실시예에서 상기 제 1 패치의 특징값과 상기 제 2 패치의 특징값을 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 제 1 패치를 선별하는 단계는, 상기 제 1 패치의 특징값과 상기 제 2 패치의 특징값의 차이를 연산하는 단계; 및 상기 연산된 특징값의 차이를 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 제 1 패치를 선별하는 단계를 포함하는 방법을 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the selecting of the first patch corresponding to the content density characteristic of the second patch based on the characteristic value of the first patch and the characteristic value of the second patch may include: calculating a difference between a feature value of , and a feature value of the second patch; and selecting the first patch corresponding to the content density-related characteristic of the second patch based on the difference between the calculated feature values.

대안적 실시예에서 상기 연산된 특징값의 차이를 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 제 1 패치를 선별하는 단계는, 상기 연산된 특징값의 차이와 임계값을 비교하는 단계; 및 상기 비교의 결과를 기초로, 소정의 조건을 만족하는 제 1 패치를 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 패치로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the step of selecting the first patch corresponding to the characteristic related to the content density of the second patch based on the difference in the calculated characteristic values may include comparing the calculated characteristic value difference with a threshold value. to do; and selecting a first patch that satisfies a predetermined condition as a patch corresponding to a content density characteristic of the second patch, based on a result of the comparison.

대안적 실시예에서 상기 소정의 조건은, 상기 제 1 패치의 특징값과 상기 제 2 패치의 특징값의 차이가 상기 임계값 미만인 경우, 상기 제 1 패치와 상기 제 2 패치 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 대응되는 것으로 판단하는 조건을 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the predetermined condition may include a characteristic regarding a content density between the first patch and the second patch when a difference between the characteristic value of the first patch and the characteristic value of the second patch is less than the threshold value. It may include a condition for determining that it corresponds.

대안적 실시예에서 상기 특징값은, 이미지의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 나타내는 통계적 지표 중 하나인 분산값을 포함할 수 있다.In an alternative embodiment, the feature value may include a variance value, which is one of statistical indicators indicating a feature related to a content density of an image.

대안적 실시예에서 상기 제 2 이미지와 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭된 제 1 이미지를 기초로, 상기 제 2 이미지에 대응되는 저해상도의 이미지를 생성하도록 제 1 모델을 학습시키는 단계; 및 상기 제 1 모델의 출력 이미지를 기초로, 상기 제 2 이미지와 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭된 제 1 이미지에 대응되는 고해상도의 이미지를 생성하도록 제 2 모델을 학습시키는 단계를 더 포함할 수 있다.in an alternative embodiment, training the first model to generate a low-resolution image corresponding to the second image based on the first image in which the characteristic regarding content density is matched with the second image; and based on the output image of the first model, training the second model to generate a high-resolution image corresponding to the first image in which the characteristic related to the content density is matched with the second image. .

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램이 개시된다, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 초해상도 이미징을 위한 모델의 학습을 수행하는 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은: 상기 제 1 이미지 대비 저해상도의 제 2 이미지를 수신하는 동작; 및 상기 제 1 이미지와 상기 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키는 동작을 포함할 수 있다.A computer program stored in a computer readable storage medium is disclosed according to an embodiment of the present disclosure for realizing the above-described tasks, wherein the computer program performs learning of a model for super-resolution imaging when executed in one or more processors to perform the following operations, wherein the operations include: receiving a second image having a lower resolution than the first image; and matching characteristics related to content density between the first image and the second image.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 딥러닝을 기반으로 초해상도 이미징을 수행하는 컴퓨팅 장치가 개시된다. 상기 장치는, 적어도 하나의 코어를 포함하는 프로세서; 상기 프로세서에서 실행가능한 프로그램 코드들을 포함하는 메모리; 및 이미지를 수신하는 네트워크부를 포함하고, 상기 프로세서는, 제 1 이미지와 상기 제 1 이미지 대비 저해상도의 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시킬 수 있다.A computing device for performing super-resolution imaging based on deep learning according to an embodiment of the present disclosure for realizing the above-described problem is disclosed. The apparatus includes: a processor including at least one core; a memory containing program codes executable by the processor; and a network unit for receiving an image, wherein the processor may match a characteristic regarding content density between the first image and the second image having a lower resolution compared to the first image.

본 개시의 일 실시예에 따라, 학습 과정에서 적어도 일부가 업데이트 되는 신경망의 파라미터에 대응하는 데이터 구조가 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체가 개시된다. 상기 뉴럴 네트워크의 동작은 상기 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하고, 상기 데이터의 가공 방법은, 제 1 이미지 및 상기 제 1 이미지 대비 저해상도의 제 2 이미지를 수신하는 단계; 및 상기 제 1 이미지와 상기 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, there is disclosed a computer-readable recording medium storing a data structure corresponding to a parameter of a neural network that is at least partially updated in a learning process. The operation of the neural network is based at least in part on the parameter, and the method of processing the data includes: receiving a first image and a second image having a lower resolution compared to the first image; and matching characteristics regarding content density between the first image and the second image.

본 개시는 딥러닝을 기반으로 짝을 이루지 않는(unpaired) 저해상도(LR: Low Resolution) 이미지 및 고해상도(HR: High Resolution) 이미지를 이용하여 초해상도(SR: Super Resolution) 이미징을 위한 모델을 학습시키는 방법을 제공할 수 있다.The present disclosure uses an unpaired low resolution (LR: Low Resolution) image and a high-resolution (HR: High Resolution) image based on deep learning to train a model for super-resolution (SR) imaging. method can be provided.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 딥러닝을 기반으로 초해상도 이미징을 수행하는 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 초해상도 이미지 생성을 위한 학습 및 추론 과정을 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 초해상도 이미징을 수행하는 딥러닝 모델의 구조를 나타낸 블록 구성도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 딥러닝 모델을 학습시키는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 짝을 이루지 않는 이미지들 간의 특성을 매칭시키는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 환경의 개략도이다.
1 is a block diagram of a computing device that performs super-resolution imaging based on deep learning according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a schematic diagram illustrating a network function according to an embodiment of the present disclosure;
3 is a block diagram illustrating a learning and inference process for generating a super-resolution image of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a block diagram showing the structure of a deep learning model for performing super-resolution imaging according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a flowchart illustrating a process of learning a deep learning model of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a flowchart illustrating a process of matching characteristics between unpaired images of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a schematic diagram of a computing environment according to an embodiment of the present disclosure;

다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 실시예들은 구체적인 설명 없이도 실행할 수 있음이 명백하다.Various embodiments are now described with reference to the drawings. In this specification, various descriptions are presented to provide an understanding of the present disclosure. It is evident that the embodiments may be practiced without specific description.

본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정(procedure), 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다.The terms “component,” “module,” “system,” and the like, as used herein, refer to a computer-related entity, hardware, firmware, software, a combination of software and hardware, or execution of software. For example, a component can be, but is not limited to being, a process running on a processor, a processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, both an application running on a computing device and the computing device may be a component.

하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주될 수 있다. 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화 될 수 있다. 일 컴포넌트는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행될 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터의 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통해 전송되는 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.One or more components may reside within a processor and/or thread of execution. A component may be localized within one computer. A component may be distributed between two or more computers. Also, these components may execute from various computer readable media having various data structures stored therein. Components may communicate via a network such as the Internet with another system, for example, via a signal having one or more data packets (eg, data and/or signals from one component interacting with another component in a local system, distributed system, etc.) may communicate via local and/or remote processes depending on the data being transmitted).

더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해해야 한다.In addition, the term “or” is intended to mean an inclusive “or” rather than an exclusive “or.” That is, unless otherwise specified or clear from context, "X employs A or B" is intended to mean one of the natural implicit substitutions. That is, X employs A; X employs B; or when X employs both A and B, "X employs A or B" may apply to either of these cases. It is also to be understood that the term “and/or” as used herein refers to and includes all possible combinations of one or more of the listed related items.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것으로 이해하여야 한다. 다만, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해해야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로, 문맥상 명확하지 않은 경우에 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석해야 한다.Also, the terms "comprises" and/or "comprising" should be understood to mean that the feature and/or element in question is present. However, it should be understood that the terms "comprises" and/or "comprising" do not exclude the presence or addition of one or more other features, elements and/or groups thereof. Also, unless otherwise specified or indicating a singular form, the singular in the specification and claims should generally be construed to mean “one or more” unless the context clearly indicates.

그리고, "A 또는 B 중 적어도 하나"이라는 용어는, "A만을 포함하는 경우, "B 만을 포함하는 경우, "A와 B의 구성으로 조합된 경우"를 의미하는 것으로 해석해야 한다.And, the term "at least one of A or B" should be interpreted as meaning "when only A is included, when only B is included, when combined with the configuration of A and B".

당업자들은 추가적으로 여기서 개시된 실시예들과 관련되어 설명된 다양한 예시적 논리적 블록들, 구성들, 모듈들, 회로들, 수단들, 로직들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양쪽 모두의 조합들로 구현될 수 있음을 인식해야 한다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명백하게 예시하기 위해, 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 구성들, 수단들, 로직들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성 측면에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어로 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정 애플리케이션(application) 및 설계 제한들에 달려 있다. 숙련된 기술자들은 각각의 특정 애플리케이션들을 위해 다양한 방법들로 설명된 기능성을 구현할 수 있다. 다만, 그러한 구현의 결정들이 본 개시내용의 영역을 벗어나게 하는 것으로 해석해서는 안 된다.Those skilled in the art will further appreciate that the various illustrative logical blocks, configurations, modules, circuits, means, logics, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein may be implemented in electronic hardware, computer software, or combinations of both. It should be recognized that they can be implemented with To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, configurations, means, logics, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application. However, such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.

제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용할 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석해야 할 것이다.Descriptions of the presented embodiments are provided to enable those skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art of the present disclosure. The generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the disclosure. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments presented herein. This invention is to be construed in its widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

본 개시에서 네트워크 함수와 인공 신경망 및 뉴럴 네트워크(neural network)는 상호 교환할 수 있게 사용될 수 있다. In the present disclosure, a network function, an artificial neural network, and a neural network may be used interchangeably.

한편, 본 개시의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 이용된 "이미지", "영상" 또는 "영상 데이터"라는 용어는 이산적 영상 요소들(예컨대, 2차원 영상에 있어서는 픽셀)로 구성된 다차원 데이터를 지칭하며, 달리 말하자면, (예컨대, 비디오 화면에 표시된) 눈으로 볼 수 있는 대상 또는 (예컨대, 등의 픽셀 출력에 대응되는 파일과 같은) 그 대상의 디지털 표현물을 지칭하는 용어이다.On the other hand, the terms “image”, “image” or “image data” used throughout the detailed description and claims of the present disclosure refer to multidimensional data composed of discrete image elements (eg, pixels in a two-dimensional image). In other words, it is a term that refers to a visible object (eg, displayed on a video screen) or a digital representation of that object (eg, a file corresponding to the pixel output of the back).

본 개시의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 표현된 "제 N(N은 자연수)"이라는 용어는 발명의 구성요소들을 기능적 혹은 구조적 관점에서 상호 구별하기 위해 사용되는 표현으로 이해될 수 있다. "제 N"이라는 용어는 소정의 기준에 따라 구성요소들을 구별하여 표현하기 위해 사용되는 용어로 이해될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에서 동일한 신경망 구조에 기반하나 입출력 데이터 등의 차이로 서로 다른 기능을 수행하는 두 모델은 제 1 모델과 제 2 모델과 같이 제 N 구성이라는 표현을 통해 구별될 수 있다. 또한, 동일한 기능을 수행하나 서로 다른 신경망 구조에 기반하는 두 모델도 제 1 모델과 제 2 모델과 같이 제 N 구성이라는 표현을 통해 구별될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 여러 관점에서 다양한 기준에 따라 구성요소들을 구별하기 위해 "제 N"이라는 용어가 사용될 수 있다.The term “Nth (N is a natural number)” expressed throughout the detailed description and claims of the present disclosure may be understood as an expression used to distinguish elements of the invention from a functional or structural point of view. The term “Nth” may be understood as a term used to distinguish and express components according to a predetermined criterion. For example, in the present disclosure, two models that are based on the same neural network structure but perform different functions due to differences in input/output data, etc. can be distinguished through an expression called an N-th configuration, like the first model and the second model. In addition, two models that perform the same function but are based on different neural network structures can be distinguished through the expression of the N-th configuration like the first model and the second model. However, this is only an example, and the term “Nth” may be used to distinguish components according to various criteria from various viewpoints.

또한, 본 개시의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐 표현된 "제 N-M(N, M은 자연수)"이라는 용어는 발명의 특정 구성(i.e. 제 N 구성)과 연관된 구성요소들을 기능적 혹은 구조적 관점에서 상호 구별하기 위해 사용되는 표현으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 제 1 모델에 포함된 신경망 단위의 구성요소들은 기능 혹은 구조에 따라 제 1-1 모듈(혹은 신경망), 제 1-2 모듈(혹은 신경망) 등과 같이 제 N-M 구성이라는 표현을 통해 구별될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 여러 관점에서 다양한 기준에 따라 구성요소들을 구별하기 위해 "제 N-M"이라는 용어를 사용될 수 있다.In addition, the term “NM (N, M is a natural number)” expressed throughout the detailed description and claims of the present disclosure distinguishes elements associated with a specific configuration (ie, N-th configuration) of the invention from each other from a functional or structural point of view. It can be understood as an expression used for For example, the components of the neural network unit included in the first model are distinguished through the expression of the NM configuration, such as the 1-1 module (or neural network), the 1-2 module (or neural network), etc. according to functions or structures. can be However, this is only an example, and the term “N-M” may be used to distinguish components according to various criteria from various viewpoints.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 딥러닝을 기반으로 초해상도(SR: Super Resolution) 이미징을 수행하는 컴퓨팅 장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a computing device that performs super-resolution (SR) imaging based on deep learning according to an embodiment of the present disclosure.

도 1에 도시된 컴퓨팅 장치(100)의 구성은 간략화 하여 나타낸 예시일 뿐이다. 본 개시의 일 실시예에서 컴퓨팅 장치(100)는 컴퓨팅 장치(100)의 컴퓨팅 환경을 수행하기 위한 다른 구성들이 포함될 수 있고, 개시된 구성들 중 일부만이 컴퓨팅 장치(100)를 구성될 수도 있다. The configuration of the computing device 100 shown in FIG. 1 is only a simplified example. In an embodiment of the present disclosure, the computing device 100 may include other components for performing a computing environment of the computing device 100 , and only some of the disclosed components may constitute the computing device 100 .

컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(130), 네트워크부(150)를 포함할 수 있다.The computing device 100 may include a processor 110 , a memory 130 , and a network unit 150 .

프로세서(110)는 하나 이상의 코어로 구성할 수 있으며, 컴퓨팅 장치의 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 범용 그래픽 처리 장치 (GPGPU: General Purpose Graphics Processing Unit), 텐서 처리 장치(TPU: Tensor Processing Unit) 등의 데이터 분석, 딥러닝을 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(130)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 판독하여 본 개시의 일 실시예에 따른 기계 학습을 위한 데이터 처리를 수행할 수 있다. 본 개시의 일실시예에 따라 프로세서(110)는 신경망의 학습을 위한 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 딥러닝(DL: Deep Learning)에서 학습을 위한 입력 데이터의 처리, 입력 데이터에서의 피처 추출, 오차 계산, 역전파(backpropagation)를 이용한 신경망의 가중치 업데이트 등의 신경망의 학습을 위한 계산을 수행할 수 있다. 프로세서(110)의 CPU, GPGPU, 및 TPU 중 적어도 하나가 네트워크 함수의 학습을 처리할 수 있다. 예를 들어, CPU와 GPGPU가 함께 네트워크 함수를 학습하고, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에서 복수의 컴퓨팅 장치의 프로세서를 함께 사용하여 네트워크 함수의 학습, 네트워크 함수를 이용한 데이터 분류를 처리할 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치에서 수행되는 컴퓨터 프로그램은 CPU, GPGPU 또는 TPU 실행가능 프로그램일 수 있다.The processor 110 may include one or more cores, and may include a central processing unit (CPU), a general purpose graphics processing unit (GPGPU), and a tensor processing unit (TPU) of a computing device. Unit), etc., may include a processor for data analysis and deep learning. The processor 110 may read a computer program stored in the memory 130 to perform data processing for machine learning according to an embodiment of the present disclosure. According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may perform an operation for learning the neural network. The processor 110 is configured to process input data for learning in deep learning (DL), extract features from input data, calculate an error, and update the weight of the neural network using backpropagation for learning of the neural network. calculations can be performed. At least one of a CPU, a GPGPU, and a TPU of the processor 110 may process learning of a network function. For example, the CPU and the GPGPU may learn a network function together and process data classification using the network function. Also, in an embodiment of the present disclosure, learning of a network function and data classification using the network function may be processed by using the processors of a plurality of computing devices together. In addition, the computer program executed in the computing device according to an embodiment of the present disclosure may be a CPU, GPGPU or TPU executable program.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 짝을 이루지 않는(unpaired) 이미지 세트를 기초로 초해상도 이미징을 수행할 수 있다. 이때, 짝을 이루지 않는 이미지 세트는 서로 대응되지 않는 콘텐츠(contents)를 포함하여 상호 독립적인 복수의 이미지들을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 짝을 이루지 않는 이미지 세트는 상호 대응되지 않는 콘텐츠로 인해 자연스러운 특징 매칭(matching) 혹은 결합이 어려운 이미지 세트를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 짝을 이루지 않는 이미지 세트는 서로 다른 구역을 촬영한 위성 이미지들을 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 서로 다른 구역을 촬영한 위성 이미지들로 구성된 이미지 세트를 기초로 딥러닝 모델을 사용하여 저해상도 이미지를 고해상도 이미지로 변환시키는 초해상도 이미징을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the processor 110 may perform super-resolution imaging based on an unpaired image set. In this case, the unpaired image set may be understood as including a plurality of images independent of each other including contents that do not correspond to each other. The unmatched image set may be understood to mean an image set in which natural feature matching or combination is difficult due to non-corresponding content. For example, an unpaired image set may include satellite images of different regions. The processor 110 may perform super-resolution imaging of converting a low-resolution image into a high-resolution image by using a deep learning model based on an image set consisting of satellite images captured in different regions.

프로세서(110)는 짝을 이루지 않는 저해상도 이미지와 고해상도 이미지를 기초로 초해상도 이미징을 위한 딥러닝 모델의 입력 데이터를 생성하는 전처리를 수행할 수 있다. 짝을 이루지 않는 이미지들의 콘텐츠 불일치는 딥러닝 모델의 초해상도 이미징을 위한 학습 성능을 저하시킬 수 밖에 없다. 다시 말해서, 짝을 이루지 않는 이미지들은 콘텐츠가 상이하기 때문에, 딥러닝 모델이 초해상도 이미징을 정상적으로 수행할 수 있도록 딥러닝 모델을 학습시키는데 많은 시간과 비용이 소요될 수 밖에 없다. 따라서, 초해상도 이미징을 위한 딥러닝 모델의 학습 성능을 보다 향상시키기 위해, 프로세서(110)는 저해상도 이미지와 고해상도 이미지 간의 데이터 특성을 매칭시키는 전처리를 수행할 수 있다. 즉, 프로세서(110)는 저해상도 이미지와 고해상도 이미지 간의 콘텐츠 차이를 일정 수준으로 제한시키는 전처리를 통해 콘텐츠 불일치로 인한 학습의 어려움을 해결하고 학습의 효율을 높일 수 있다. The processor 110 may perform preprocessing for generating input data of the deep learning model for super-resolution imaging based on the unpaired low-resolution image and the high-resolution image. Content inconsistency of unpaired images inevitably degrades the learning performance for super-resolution imaging of deep learning models. In other words, since unpaired images have different contents, it inevitably takes a lot of time and money to train the deep learning model so that the deep learning model can perform super-resolution imaging normally. Therefore, in order to further improve the learning performance of the deep learning model for super-resolution imaging, the processor 110 may perform preprocessing for matching data characteristics between the low-resolution image and the high-resolution image. That is, the processor 110 may solve the learning difficulty due to content mismatch and increase the learning efficiency through preprocessing that limits the content difference between the low-resolution image and the high-resolution image to a certain level.

예를 들어, 프로세서(110)는 산림을 촬영한 저해상도의 위성 이미지와 도시를 촬영한 고해상도의 위성 이미지 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시킬 수 있다. 프로세서(110)는 산림을 촬영한 저해상도의 위성 이미지의 일부와 도시를 촬영한 고해상도의 위성 이미지의 일부 각각의 콘텐츠 밀도에 관한 특징값을 추출할 수 있다. 프로세서(110)는 추출된 콘텐츠 밀도에 관한 특징값을 비교하여 산림을 촬영한 저해상도의 위성 이미지의 일부에 대응되는 도시를 촬영한 고해상도의 위성 이미지의 일부를 선별할 수 있다. 이와 같이 프로세서(110)는 콘텐츠가 상이한 저해상도의 위성 이미지의 일부와 고해상도의 위성 이미지의 일부 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시킴으로써, 이미지들 간의 콘텐츠 차이를 제한하여 초해상도 이미징을 위한 딥러닝 모델의 학습 성능을 높일 수 있다.For example, the processor 110 may match a characteristic regarding content density between a low-resolution satellite image of a forest and a high-resolution satellite image of a city. The processor 110 may extract a feature value related to each content density of a part of a low-resolution satellite image of a forest and a part of a high-resolution satellite image of a city. The processor 110 may select a part of a high-resolution satellite image of a city corresponding to a part of a low-resolution satellite image of a forest by comparing the extracted feature values regarding the content density. In this way, the processor 110 limits the content difference between the images by matching the characteristics related to the content density between a part of a low-resolution satellite image with different contents and a part of a high-resolution satellite image of a deep learning model for super-resolution imaging. It can improve learning performance.

프로세서(110)는 상술한 전처리를 통해 데이터 특성이 매칭된 복수의 이미지들을 기초로 초해상도 이미징을 수행하기 위한 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있다. 프로세서(110)는 콘텐츠가 상호 대응되지 않으나 전처리를 통해 콘텐츠 차이가 일정 수준으로 제한된 저해상도 이미지와 고해상도 이미지를 기초로 초해상도 이미징을 만드는 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있다. 이때, 복수의 이미지들의 해상도는 화소의 수에 따라 일반적으로 결정되는 절대적인 기준의 해상도에 따라 구분될 수도 있고, 상대적인 차이로 구분될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 상호 대응되지 않는 콘텐츠를 가지지만 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭된 저해상도 위성 이미지의 일부와 고해상도 위성 이미지의 일부를 기초로 초해상도 이미지를 수행하는 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있다. 프로세서(110)가 학습시키는 딥러닝 모델은 복수의 생성적 적대 신경망(generative adversarial network, GAN) 기반의 모델들을 포함할 수 있다. 딥러닝 모델에 포함된 복수의 생성적 적대 신경망 기반의 모델들은 엔드-투-엔드(end-to-end)로 연결되어, 저해상도 위성 이미지와 고해상도 이미지를 기초로 초해상도 이미지를 생성하도록 학습될 수 있다.The processor 110 may train a deep learning model for performing super-resolution imaging based on a plurality of images having data characteristics matched through the above-described pre-processing. The processor 110 may train a deep learning model that makes super-resolution imaging based on a low-resolution image and a high-resolution image in which the content does not correspond to each other, but the content difference is limited to a certain level through preprocessing. In this case, the resolution of the plurality of images may be divided according to an absolute standard resolution that is generally determined according to the number of pixels, or may be divided by a relative difference. For example, the processor 110 learns a deep learning model that has content that does not correspond to each other but performs a super-resolution image based on a part of a low-resolution satellite image and a part of a high-resolution satellite image in which characteristics related to content density are matched. can do it The deep learning model trained by the processor 110 may include a plurality of generative adversarial network (GAN)-based models. A plurality of generative adversarial neural network-based models included in the deep learning model are connected end-to-end, and can be trained to generate super-resolution images based on low-resolution satellite images and high-resolution images. there is.

본 개시의 일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM: Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM: Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함될 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(130)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다. 전술한 메모리에 대한 기재는 예시일 뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present disclosure, the memory 130 is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, and a card type memory (eg, For example, SD or XD memory), RAM (Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read Memory) -Only Memory), a magnetic memory, a magnetic disk, and an optical disk may include at least one type of storage medium. The computing device 100 may operate in relation to a web storage that performs a storage function of the memory 130 on the Internet. The description of the above-described memory is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

본 개시의 일 실시예에 따른 네트워크부(150)는 임의의 형태의 공지된 유무선 통신 시스템을 사용할 수 있다.The network unit 150 according to an embodiment of the present disclosure may use any type of known wired/wireless communication system.

네트워크부(150)는 이미지들을 외부 시스템으로부터 수신할 수 있다. 예를 들어, 네트워크부(150)는 지상 촬영 이미지들을 인공위성 시스템, 항공 시스템 등으로부터 수신할 수 있다. 지상 촬영 이미지들은 신경망 모델의 학습용 데이터 또는 추론용 데이터일 수 있다. 또한, 지상 촬영 이미지들은 상호 짝을 이루는 이미지들일 수도 있고, 짝을 이루지 않는 이미지들일 수도 있다. 지상 촬영 이미지들은 인공위성, 항공기 등을 통해 촬영된 전자 광학(electro-optic) 영상, 합성 개구면 레이더(SAR: Synthetic Aperture Radar) 영상 등을 모두 포함될 수 있다. 지상 촬영 이미지들은 상술한 예시에 제한되지 않고, 당업자가 이해할 수 있는 범위 내에서 다양하게 구성될 수 있다.The network unit 150 may receive images from an external system. For example, the network unit 150 may receive ground-captured images from a satellite system, an air system, or the like. The ground-captured images may be data for training or inference of a neural network model. Also, the terrestrial photographed images may be images that are mutually paired or images that are not paired. The ground-captured images may include both an electro-optic image and a Synthetic Aperture Radar (SAR) image captured through an artificial satellite, an aircraft, or the like. The ground-captured images are not limited to the above-described examples, and may be variously configured within a range that those skilled in the art can understand.

또한, 네트워크부(150)는 프로세서(110)에 의해 처리된 정보, 데이터를 타 단말과의 통신을 통해 송수신할 수 있다. 예를 들어, 네트워크부(150)는 프로세서(110)에 의해 생성된 초해상도 이미지를 클라이언트(e.g. 타 서버, 사용자 단말 등)로 제공할 수 있다.Also, the network unit 150 may transmit/receive information and data processed by the processor 110 through communication with other terminals. For example, the network unit 150 may provide the super-resolution image generated by the processor 110 to the client (e.g. other servers, user terminals, etc.).

한편, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 클라이언트와 통신을 통해 정보를 송수신하는 컴퓨팅 시스템으로서 서버를 포함할 수 있다. 이때, 클라이언트는 서버에 액세스(Access)될 수 있는 임의의 형태의 단말일 수 있다. 예를 들어, 서버인 컴퓨팅 장치(100)는 인공위성 시스템으로부터 서로 짝을 이루지 않는 지상 촬영 이미지들을 수신하여 초해상도 이미징을 수행하고, 작업 결과로 생성된 초해상도 이미지를 이미지 분석(e.g. 객체 탐지 등)을 위한 서버 혹은 사용자 단말로 제공할 수 있다.Meanwhile, the computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure may include a server as a computing system that transmits and receives information through communication with a client. In this case, the client may be any type of terminal capable of accessing the server. For example, the computing device 100, which is a server, performs super-resolution imaging by receiving unpaired terrestrial images from the satellite system, and image analysis (eg object detection, etc.) on the super-resolution image generated as a result of the operation. It can be provided as a server or user terminal for

추가적인 실시예에서, 컴퓨팅 장치(100)는 임의의 서버에서 생성된 데이터 리소스를 전달받아 추가적인 정보 처리를 수행하는 임의의 형태의 단말을 포함할 수도 있다.In an additional embodiment, the computing device 100 may include any type of terminal that receives a data resource generated from an arbitrary server and performs additional information processing.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 네트워크 함수를 나타낸 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating a network function according to an embodiment of the present disclosure;

본 개시의 일 실시예에 따른 모델은 초해상도 이미징을 수행하기 위한 신경망을 포함될 수 있다. 본 명세서에 걸쳐, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크는 상호 교환 가능한 의미로 사용될 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭할 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다. 신경망들을 구성하는 노드 또는 뉴런들은 하나 이상의 링크에 의해 상호 연결될 수 있다.A model according to an embodiment of the present disclosure may include a neural network for performing super-resolution imaging. Throughout this specification, the terms neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. A neural network may be composed of a set of interconnected computational units that can be generally referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network is configured to include at least one or more nodes. Nodes or neurons constituting the neural networks may be interconnected by one or more links.

신경망 내에서, 링크를 통해 연결된 하나 이상의 노드들은 상대적으로 입력 노드 및 출력 노드의 관계를 형성할 수 있다. 입력 노드 및 출력 노드의 개념은 상대적인 것으로서, 하나의 노드에 대하여 출력 노드 관계에 있는 임의의 노드는 다른 노드와의 관계에서 입력 노드 관계에 있을 수 있으며, 그 역도 성립될 수 있다. 상술한 바와 같이, 입력 노드 대 출력 노드 관계는 링크를 중심으로 생성될 수 있다. 하나의 입력 노드에 하나 이상의 출력 노드가 링크를 통해 연결될 수 있으며, 그 역도 성립될 수 있다.In the neural network, one or more nodes connected through a link may relatively form a relationship between an input node and an output node. The concepts of an input node and an output node are relative, and any node in an output node relationship with respect to one node may be in an input node relationship in a relationship with another node, and vice versa. As described above, an input node-to-output node relationship may be created around a link. One or more output nodes may be connected to one input node through a link, and vice versa.

하나의 링크를 통해 연결된 입력 노드 및 출력 노드 관계에서, 출력 노드의 데이터는 입력 노드에 입력된 데이터에 기초하여 그 값이 결정될 수 있다. 여기서 입력 노드와 출력 노드를 상호 연결하는 링크는 가중치(weight)를 가질 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드 값을 결정될 수 있다.In the relationship between the input node and the output node connected through one link, the value of the data of the output node may be determined based on data input to the input node. Here, a link interconnecting the input node and the output node may have a weight. The weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order for the neural network to perform a desired function. For example, when one or more input nodes are interconnected to one output node by respective links, the output node sets values input to input nodes connected to the output node and links corresponding to the respective input nodes. An output node value may be determined based on the weight.

상술한 바와 같이, 신경망은 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 링크를 통해 상호 연결되어 신경망 내에서 입력 노드 및 출력 노드 관계를 형성한다. 신경망 내에서 노드들과 링크들의 개수 및 노드들과 링크들 사이의 연관 관계, 링크들 각각에 부여된 가중치의 값에 따라, 신경망의 특성이 결정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 개수의 노드 및 링크들이 존재하고, 링크들의 가중치 값이 상이한 두 신경망이 존재하는 경우, 두 개의 신경망들은 서로 상이한 것으로 인식될 수 있다.As described above, in a neural network, one or more nodes are interconnected through one or more links to form an input node and an output node relationship in the neural network. The characteristics of the neural network may be determined according to the number of nodes and links in the neural network, the correlation between the nodes and the links, and the value of a weight assigned to each of the links. For example, when the same number of nodes and links exist and there are two neural networks having different weight values of the links, the two neural networks may be recognized as different from each other.

신경망은 하나 이상의 노드들의 집합으로 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들의 부분 집합은 레이어(layer)를 구성될 수 있다. 신경망을 구성하는 노드들 중 일부는, 최초 입력 노드로부터의 거리들에 기초하여, 하나의 레이어(layer)를 구성될 수 있다. 예를 들어, 최초 입력 노드로부터 거리가 N인 노드들의 집합은, N 레이어를 구성될 수 있다. 최초 입력 노드로부터 거리는, 최초 입력 노드로부터 해당 노드까지 도달하기 위해 거쳐야 하는 링크들의 최소 개수에 의해 정의될 수 있다. 이러한 레이어의 정의는 설명을 위한 임의적인 것으로서, 신경망 내에서 레이어의 차수는 상술한 것과 상이한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 노드들의 레이어는 최종 출력 노드로부터 거리에 의해 정의될 수도 있다.A neural network may consist of a set of one or more nodes. A subset of nodes constituting the neural network may constitute a layer. Some of the nodes constituting the neural network may constitute one layer based on distances from the initial input node. For example, a set of nodes having a distance of N from an initial input node may constitute N layers. The distance from the initial input node may be defined by the minimum number of links that must be passed to reach the corresponding node from the initial input node. The definition of such a layer is arbitrary for explanation, and the order of the layer in the neural network may be defined in a different way than the above-described method. For example, a layer of nodes may be defined by a distance from the final output node.

최초 입력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서 링크를 거치지 않고 데이터가 직접 입력되는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또는, 신경망 네트워크 내에서, 링크를 기준으로 한 노드 간의 관계에 있어서, 링크로 연결된 다른 입력 노드들을 가지지 않는 노드들을 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 최종 출력 노드는 신경망 내의 노드들 중 다른 노드들과의 관계에서, 출력 노드를 가지지 않는 하나 이상의 노드들을 의미할 수 있다. 또한, 히든 노드는 최초 입력 노드 및 최후 출력 노드가 아닌 신경망을 구성하는 노드들을 의미할 수 있다.The initial input node may mean one or more nodes to which data is directly input without going through a link in a relationship with other nodes among nodes in the neural network. Alternatively, in a relationship between nodes based on a link in a neural network, it may mean nodes that do not have other input nodes connected by a link. Similarly, the final output node may refer to one or more nodes that do not have an output node in relation to other nodes among nodes in the neural network. In addition, the hidden node may mean nodes constituting the neural network other than the first input node and the last output node.

본 개시의 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드 개수가 출력 레이어의 노드의 개수와 동일할 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하다가 다시 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드 개수가 출력 레이어의 노드의 개수 보다. 적을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 감소하는 형태의 신경망일 수 있다. 또한, 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 입력 레이어의 노드 개수가 출력 레이어의 노드의 개수보다. 많을 수 있으며, 입력 레이어에서 히든 레이어로 진행됨에 따라 노드의 수가 증가하는 형태의 신경망일 수 있다. 본 개시의 또 다른 일 실시예에 따른 신경망은 상술한 신경망들의 조합된 형태의 신경망일 수 있다.The neural network according to an embodiment of the present disclosure may have the same number of nodes in the input layer as the number of nodes in the output layer, and may be a neural network in which the number of nodes decreases and then increases again as the input layer progresses from the input layer to the hidden layer. there is. In addition, in the neural network according to another embodiment of the present disclosure, the number of nodes in the input layer is greater than the number of nodes in the output layer. It may be small, and it may be a neural network in which the number of nodes decreases as it progresses from the input layer to the hidden layer. In addition, in the neural network according to another embodiment of the present disclosure, the number of nodes in the input layer is higher than the number of nodes in the output layer. There may be many, and it may be a neural network in which the number of nodes increases as the input layer progresses to the hidden layer. The neural network according to another embodiment of the present disclosure may be a neural network in a combined form of the aforementioned neural networks.

딥 뉴럴 네트워크(DNN: Deep Neural Network, 심층신경망)는 입력 레이어와 출력 레이어 외에 복수의 히든 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크를 이용하면 데이터의 잠재적인 구조(latent structures)를 파악할 수 있다. 즉, 이미지, 글, 비디오, 음성, 음악의 잠재적인 구조(예를 들어, 어떤 물체가 이미지에 있는지, 글의 내용과 감정이 무엇인지, 음성의 내용과 감정이 무엇인지 등)를 파악할 수 있다. 딥 뉴럴 네트워크는 컨볼루션 뉴럴 네트워크(CNN: Convolutional Neural Network), 리커런트 뉴럴 네트워크(RNN: Recurrent Neural Network), 오토 인코더(Auto Encoder), 제한 볼츠만 머신(RBM: Restricted Boltzmann Machine), 심층 신뢰 네트워크(DBN: Deep Belief Network), Q 네트워크, U 네트워크, 샴 네트워크, 적대적 생성 네트워크(GAN: Generative Adversarial Network) 등을 포함될 수 있다. 전술한 딥 뉴럴 네트워크의 기재는 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다. A deep neural network (DNN) may refer to a neural network including a plurality of hidden layers in addition to an input layer and an output layer. Deep neural networks can be used to identify the latent structures of data. In other words, it can identify the potential structure of images, text, video, voice, and music (e.g., what objects are in the image, what the text and emotions are, what the content and emotions of speech are, etc.) . Deep neural networks are Convolutional Neural Network (CNN), Recurrent Neural Network (RNN), Auto Encoder, Restricted Boltzmann Machine (RBM), Deep Trust Network ( DBN: Deep Belief Network), a Q network, a U network, a Siamese network, a Generative Adversarial Network (GAN), etc. may be included. The description of the deep neural network described above is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.

본 개시의 일 실시예에서 네트워크 함수는 오토 인코더(autoencoder)를 포함될 수도 있다. 오토 인코더는 입력 데이터와 유사한 출력 데이터를 출력하기 위한 인공 신경망의 일종일 수 있다. 오토 인코더는 적어도 하나의 히든 레이어를 포함될 수 있으며, 홀수 개의 히든 레이어를 입출력 레이어 사이에 배치될 수 있다. 각각의 레이어의 노드의 수는 입력 레이어의 노드의 수에서 병목 레이어(인코딩)라는 중간 레이어로 축소되었다가, 병목 레이어에서 출력 레이어(입력 레이어와 대칭)로 축소와 대칭되어 확장될 수도 있다. 오토 인코더는 비선형 차원 감소를 수행할 수 있다. 입력 레이어 및 출력 레이어의 수는 입력 데이터의 전처리 이후에 차원과 대응될 수 있다. 오토 인코더 구조에서 인코더에 포함된 히든 레이어의 노드의 수는 입력 레이어에서 멀어질수록 감소하는 구조를 가질 수 있다. 병목 레이어(인코더와 디코더 사이에 위치하는 가장 적은 노드를 가진 레이어)의 노드의 수는 너무 작은 경우 충분한 양의 정보가 전달되지 않을 수 있으므로, 특정 수 이상(예를 들어, 입력 레이어의 절반 이상 등)으로 유지될 수도 있다.In an embodiment of the present disclosure, the network function may include an autoencoder. The auto-encoder may be a kind of artificial neural network for outputting output data similar to input data. The auto encoder may include at least one hidden layer, and an odd number of hidden layers may be disposed between the input/output layers. The number of nodes in each layer may be reduced from the number of nodes of the input layer to an intermediate layer called the bottleneck layer (encoding), and then expanded symmetrically with reduction from the bottleneck layer to the output layer (symmetrically with the input layer). The auto-encoder can perform non-linear dimensionality reduction. The number of input layers and output layers may correspond to a dimension after preprocessing the input data. In the auto-encoder structure, the number of nodes of the hidden layer included in the encoder may have a structure that decreases as the distance from the input layer increases. If the number of nodes in the bottleneck layer (the layer with the fewest nodes located between the encoder and decoder) is too small, a sufficient amount of information may not be conveyed, so a certain number or more (e.g., more than half of the input layer, etc.) ) may be maintained.

뉴럴 네트워크는 교사 학습, 비교사 학습(unsupervised learning), 반교사 학습(semi supervised learning), 또는 강화 학습 중 적어도 하나의 방식으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습은 뉴럴 네트워크가 특정한 동작을 수행하기 위한 지식을 뉴럴 네트워크에 적용하는 과정일 수 있다.The neural network may be trained by at least one of teacher learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, and reinforcement learning. Learning of the neural network may be a process of applying knowledge for the neural network to perform a specific operation to the neural network.

뉴럴 네트워크는 출력의 오류를 최소화하는 방향으로 학습될 수 있다. 뉴럴 네트워크의 학습에서 반복적으로 학습 데이터를 뉴럴 네트워크에 입력시키고 학습 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 출력과 타깃의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 뉴럴 네트워크의 에러를 뉴럴 네트워크의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation)하여 뉴럴 네트워크의 각 노드의 가중치를 업데이트 하는 과정이다. 교사 학습의 경우 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링 되어있는 학습 데이터를 사용하며(즉, 라벨링 된 학습 데이터), 비교사 학습의 경우는 각각의 학습 데이터에 정답이 라벨링 되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 교사 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링 된 데이터일 수 있다. 라벨링 된 학습 데이터가 뉴럴 네트워크에 입력되고, 뉴럴 네트워크의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교함으로써 오류(Error)를 계산할 수 있다. 다른 예로, 데이터 분류에 관한 비교사 학습의 경우 입력인 학습 데이터가 뉴럴 네트워크 출력과 비교됨으로써 오류를 계산할 수 있다. 계산된 오류는 뉴럴 네트워크에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 뉴럴 네트워크의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트할 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 뉴럴 네트워크의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성될 수 있다. 학습률은 뉴럴 네트워크의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 뉴럴 네트워크의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 뉴럴 네트워크가 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다.A neural network can be trained in a way that minimizes output errors. In the training of a neural network, iteratively inputs the training data to the neural network, calculates the output of the neural network and the target error for the training data, and calculates the error of the neural network from the output layer of the neural network to the input layer in the direction to reduce the error. It is a process of updating the weight of each node in the neural network by backpropagation in the direction. In the case of teacher learning, learning data in which the correct answer is labeled in each learning data is used (ie, labeled learning data), and in the case of comparative learning, the correct answer may not be labeled in each learning data. That is, for example, learning data in the case of teacher learning related to data classification may be data in which categories are labeled in each of the learning data. The labeled training data is input to the neural network, and an error can be calculated by comparing the output (category) of the neural network with the label of the training data. As another example, in the case of comparative learning about data classification, an error may be calculated by comparing the input training data with the neural network output. The calculated error is back propagated in the reverse direction (ie, from the output layer to the input layer) in the neural network, and the connection weight of each node of each layer of the neural network may be updated according to the back propagation. The change amount of the connection weight of each node to be updated may be determined according to a learning rate. The computation of the neural network on the input data and the backpropagation of errors may constitute a learning cycle (epoch). The learning rate may be applied differently according to the number of repetitions of the learning cycle of the neural network. For example, in the early stage of learning of a neural network, a high learning rate can be used to enable the neural network to quickly obtain a certain level of performance, thereby increasing efficiency, and using a low learning rate at a later stage of learning can increase accuracy.

뉴럴 네트워크의 학습에서 일반적으로 학습 데이터는 실제 데이터(즉, 학습된 뉴럴 네트워크를 이용하여 처리하고자 하는 데이터)의 부분집합일 수 있으며, 따라서, 학습 데이터에 대한 오류는 감소하나 실제 데이터에 대해서는 오류가 증가하는 학습 사이클이 존재할 수 있다. 과적합(overfitting)은 이처럼 학습 데이터에 과하게 학습하여 실제 데이터에 대한 오류가 증가하는 현상이다. 예를 들어, 노란색 고양이를 보여 고양이를 학습한 뉴럴 네트워크가 노란색 이외의 고양이를 보고는 고양이임을 인식하지 못하는 현상이 과적합의 일종일 수 있다. 과적합은 머신러닝 알고리즘의 오류를 증가시키는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 과적합을 막기 위하여 다양한 최적화 방법이 사용될 수 있다. 과적합을 막기 위해서는 학습 데이터를 증가시키거나, 레귤러라이제이션(regularization), 학습의 과정에서 네트워크의 노드 일부를 비활성화하는 드롭아웃(dropout), 배치 정규화 레이어(batch normalization layer)의 활용 등의 방법이 적용될 수 있다.In the training of neural networks, in general, the training data may be a subset of real data (that is, data to be processed using the trained neural network), and thus, the error on the training data is reduced, but the error on the real data is reduced. There may be increasing learning cycles. Overfitting is a phenomenon in which errors on actual data increase due to over-learning on training data. For example, a phenomenon in which a neural network that has learned a cat by seeing a yellow cat does not recognize that it is a cat when it sees a cat other than yellow may be a type of overfitting. Overfitting can act as a cause of increasing errors in machine learning algorithms. In order to prevent such overfitting, various optimization methods can be used. In order to prevent overfitting, methods such as increasing the training data, regularization, dropout that deactivate some nodes of the network in the process of learning, and the use of a batch normalization layer can be applied.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 초해상도 이미지 생성을 위한 학습 및 추론 과정을 나타낸 블록 구성도이다. 3 is a block diagram illustrating a learning and inference process for generating a super-resolution image of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.

도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)의 프로세서(110)는 초해상도 이미지(13)를 생성하는 딥러닝 모델을 효율적으로 학습시키기 위해 입력 데이터들 간의 데이터 특성을 매칭시키는 전처리를 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 제 1 이미지(11) 및 제 1 이미지(11) 대비 저해상도의 제 2 이미지(12) 간의 데이터 특성을 매칭시키는 연산을 수행할 수 있다. 제 1 이미지(11)의 콘텐츠와 제 2 이미지(12)의 콘텐츠는 상호 대응되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제 1 이미지(11)는 특정 지역을 촬영한 위성 이미지를 포함될 수 있다. 제 2 이미지(12)는 제 1 이미지(11)와 다른 지역을 촬영한 위성 이미지로서, 제 1 이미지(11)에 비해 상대적으로 저해상도의 이미지를 포함될 수 있다. 이처럼 제 1 이미지(11)와 제 2 이미지(12)는 객체, 배경, 스타일 등 콘텐츠를 구성하는 요소들이 상이한 이미지일 수 있다. 제 1 이미지(11)와 제 2 이미지(12) 간의 해상도의 차이는 이미지들 간의 상대적인 비교에 기반하는 것일 수도 있고, 화소의 수에 따라 결정되는 해상도 기준(e.g. HD: High Definition 등)에 기반하는 것일 수도 있다.Referring to FIG. 3 , the processor 110 of the computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure evaluates data characteristics between input data in order to efficiently train a deep learning model generating a super-resolution image 13 . Matching preprocessing can be performed. The processor 110 may perform an operation for matching data characteristics between the first image 11 and the second image 12 having a lower resolution compared to the first image 11 . The content of the first image 11 and the content of the second image 12 may not correspond to each other. For example, the first image 11 may include a satellite image of a specific area. The second image 12 is a satellite image obtained by photographing an area different from the first image 11 , and may include a relatively low-resolution image compared to the first image 11 . As such, the first image 11 and the second image 12 may be images in which elements constituting content, such as an object, a background, and a style, are different. The difference in resolution between the first image 11 and the second image 12 may be based on a relative comparison between images, or based on a resolution standard (eg HD: High Definition, etc.) determined according to the number of pixels. it may be

프로세서(110)는 매칭 모듈(220)을 이용하여 고해상도의 제 1 이미지(11) 및 저해상도의 제 2 이미지(12) 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시킬 수 있다. 프로세서(110)는 제 1 이미지(11)의 적어도 일부와 제 2 이미지(12)의 적어도 일부 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 기초로 딥러닝 모델의 학습을 위한 제 1 이미지(11)의 적어도 일부를 선별할 수 있다. 여기서 콘텐츠 밀도는 이미지의 통계적 특성을 이용해 파악될 수 있다. 콘텐츠 밀도는 이미지의 일부 영역에서 취득한 이미지 통계를 이용해 유의미한 콘텐츠가 존재하는 비율을 나타내는 지표로 이해될 수 있다.The processor 110 may use the matching module 220 to match characteristics related to content density between the high-resolution first image 11 and the low-resolution second image 12 . The processor 110 generates at least a portion of the first image 11 for training of the deep learning model based on the characteristic regarding the content density between at least a portion of the first image 11 and at least a portion of the second image 12 . can be selected Here, the content density may be determined using statistical characteristics of the image. The content density may be understood as an index indicating the proportion of meaningful content using image statistics obtained from a partial region of an image.

예를 들어, 한 이미지에서 구름 한 점 없는 하늘이 담긴 영역과 사람의 얼굴이 담긴 영역의 이미지 통계는 서로 다를 수 있다. 또한, 한 이미지에서 사람의 얼굴이 담긴 영역의 콘텐츠 밀도가 하늘을 담은 영역보다 더욱 높을 수 있다. 전술한 예시를 통해 알 수 있듯이, 프로세서(110)는 이미지 일부분(혹은 영상 패치)의 이미지 통계를 이용해 콘텐츠 밀도를 추정할 수 있고, 이를 이용해 콘텐츠 밀도가 비슷한 두 개의 패치를 획득할 수 있다.For example, in an image, image statistics for an area containing a cloudless sky and an area containing a human face may be different. Also, in an image, the content density of an area containing a human face may be higher than that of an area containing the sky. As can be seen from the above example, the processor 110 may estimate the content density using image statistics of a part of an image (or image patch), and may obtain two patches having similar content densities using this.

콘텐츠 밀도는 이미지의 특정 영역을 기준으로 하는 이미지의 통계적 특성을 나타내는 지표로 이해될 수 있다. 콘텐츠 밀도는 이미지의 특정 영역 내에서 유의미한 콘텐츠가 존재하는 비율을 나타내는 지표로 이해될 수 있다.Content density may be understood as an index indicating statistical characteristics of an image based on a specific region of the image. The content density may be understood as an index indicating the proportion of meaningful content in a specific area of an image.

예를 들어, 위성이 정해진 궤도를 돌며 도심을 촬영한 이미지에는 빌딩만이 포함된 영역, 구름에 의해 빌딩이 부분적으로 가려진 영역, 구름에 의해 모든 객체가 가려져 어떤 객체도 식별되지 않는 영역이 존재할 수 있다. 각 영역 별로 동일 크기의 패치를 추출하여 비교한다고 가정하면, 빌딩이라는 콘텐츠를 기준으로 구름에 의해 가려진 정도에 따라 콘텐츠 밀도가 패치 별로 달라질 수 있다. 빌딩만이 포함된 영역의 패치는 구름에 의해 빌딩이 부분적으로 가려진 영역의 패치에 비해 콘텐츠 밀도가 높다고 볼 수 있다. 또한, 구름에 의해 빌딩이 부분적으로 가려진 영역의 패치는 구름에 의해 모든 객체가 가려진 영역의 패치에 비해 콘텐츠 밀도가 높다고 볼 수 있다. 전술한 예시를 통해 알 수 있듯이, 콘텐츠 밀도는 동일한 크기의 영역을 기준으로 이미지 내에 얼만큼 순도 높은 콘텐츠가 포함되어 있는지를 나타내는 것으로 이해될 수 있다.For example, in an image of a city center with a satellite orbiting a fixed orbit, there may be an area that contains only buildings, an area where buildings are partially covered by clouds, and an area where no objects are identified because all objects are obscured by clouds. there is. Assuming that patches of the same size are extracted and compared for each area, the content density may vary for each patch depending on the degree to which the building content is covered by clouds. It can be seen that a patch in an area containing only buildings has a higher content density than a patch in an area in which buildings are partially covered by clouds. Also, it can be seen that the patch in the area where the building is partially covered by the cloud has a higher content density than the patch in the area in which all objects are covered by the cloud. As can be seen from the above example, the content density may be understood as indicating how high-purity content is included in an image based on an area of the same size.

프로세서(110)는 제 1 이미지(11)와 제 2 이미지(12) 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키기 위해, 제 1 이미지(11)와 제 2 이미지(12) 각각의 패치를 추출할 수 있다. 프로세서(110)는 제 1 이미지(11)와 제 2 이미지(12) 각각으로부터 상호 대응되는 크기의 패치를 추출할 수 있다. 제 1 이미지(11)와 제 2 이미지(12)는 콘텐츠가 상호 대응되지 않기 때문에, 이미지 자체로는 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키기 어렵다. 따라서, 짝을 이루지 않는 이미지 간 차이를 최대한 제한하여 효율적인 학습이 수행될 수 있도록 하기 위한 목적에 따라, 프로세서(110)는 이미지들(11, 22) 각각의 패치를 추출하고, 패치 단위로 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키는 작업을 수행할 수 있다. 이때, 패치는 이미지를 구성하는 픽셀들의 집합일 수도 있고, 사전 결정된 기준에 따라 일정한 크기로 추출되는 이미지의 적어도 일부일 수도 있다.The processor 110 may extract each patch of the first image 11 and the second image 12 in order to match the characteristics regarding the content density between the first image 11 and the second image 12 . . The processor 110 may extract patches of corresponding sizes from each of the first image 11 and the second image 12 . Since the contents of the first image 11 and the second image 12 do not correspond to each other, it is difficult to match the characteristics of the content density with the image itself. Therefore, according to the purpose of limiting the difference between unpaired images as much as possible so that efficient learning can be performed, the processor 110 extracts a patch of each of the images 11 and 22, and the content density in the patch unit It is possible to perform a task of matching the characteristics of . In this case, the patch may be a set of pixels constituting the image, or may be at least a part of the image extracted with a predetermined size according to a predetermined criterion.

프로세서(110)는 제 1 이미지(11)와 제 2 이미지(12) 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키기 위해, 제 1 이미지(11)의 패치(이하, 제 1 패치)와 제 2 이미지(12)의 패치(이하, 제 2 패치) 각각의 특징값을 도출할 수 있다. 프로세서(110)는 제 1 패치와 제 2 패치 각각의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 나타내는 특징값을 도출할 수 있다. 예를 들어, 짝을 이루지 않는 제 1 이미지(11)와 제 2 이미지(12)는 서로 독립적이므로, 완전히 관련 없는 콘텐츠를 포함할 뿐만 아니라 다양한 정도(degree)의 이미지 통계값을 포함할 수 있다. 즉, 두 이미지(11, 12)가 짝을 이루지 않기 때문에 통계값의 정도의 차이가 발생하므로, 이러한 차이를 제한함으로써 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭될 수 있다. 따라서, 프로세서(110)는 패치 내의 콘텐츠에 관한 분산값, 평균값 등과 같은 통계값을 각 패치의 특징값으로 추출하여 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키는데 사용할 수 있다. 상술한 특징값의 구체적인 기재는 하나의 예시일 뿐이므로, 특징값의 종류는 상술한 예시를 기초로 당업자가 이해할 수 있는 범위에서 다양하게 구성될 수 있다.The processor 110 is configured to match a characteristic regarding content density between the first image 11 and the second image 12 , a patch (hereinafter, a first patch) of the first image 11 and a second image 12 . ) of each patch (hereinafter, the second patch) may be derived. The processor 110 may derive a feature value representing a characteristic regarding the content density of each of the first patch and the second patch. For example, unpaired first image 11 and second image 12 are independent of each other, and thus may contain completely unrelated content as well as varying degrees of image statistics. That is, since the two images 11 and 12 are not paired, a difference in the degree of statistical values occurs. By limiting the difference, the characteristics regarding the content density can be matched. Accordingly, the processor 110 may extract statistical values such as variance values and average values of the contents in the patch as feature values of each patch and use them to match the characteristics related to the content density. Since the detailed description of the above-described characteristic values is only one example, the types of characteristic values may be variously configured within a range that can be understood by those skilled in the art based on the above-described examples.

프로세서(110)는 제 1 패치의 특징값과 제 2 패치의 특징값을 기초로, 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 제 1 패치를 선별할 수 있다. 프로세서(110)는 제 1 패치의 특징값과 제 2 패치의 특징값을 비교하여 제 2 패치와 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭되는 제 1 패치를 결정할 수 있다. 즉, 제 1 이미지(11)와 제 2 이미지(12) 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키는 것은 제 2 이미지(12)와 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 대응되는 제 1 이미지(11)의 적어도 일부를 선별하는 작업으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 제 1 패치의 통계값과 제 2 패치의 통계값을 비교하여 제 2 패치의 통계값과의 차이가 적은 제 1 패치를 딥러닝 모델의 학습 데이터로 선별할 수 있다. 프로세서(110)는 제 1 패치의 통계값과 제 2 패치의 통계값을 기초로 사전 결정된 임계값과의 비교 연산을 통해 제 2 패치와 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭되는 제 1 패치를 학습 데이터로 결정할 수 있다.The processor 110 may select the first patch corresponding to the characteristic regarding the content density of the second patch based on the characteristic value of the first patch and the characteristic value of the second patch. The processor 110 may compare the feature value of the first patch with the feature value of the second patch to determine the first patch that matches the content density feature with the second patch. That is, matching the characteristics regarding the content density between the first image 11 and the second image 12 means that at least a portion of the first image 11 to which the characteristics regarding the content density and the second image 12 correspond to each other. It can be understood as a selection operation. For example, the processor 110 compares the statistical value of the first patch with the statistical value of the second patch, and selects the first patch with a small difference from the statistical value of the second patch as the training data of the deep learning model. there is. The processor 110 uses, as training data, the first patch matching the characteristics related to the second patch and the content density through a comparison operation between the statistical value of the first patch and a predetermined threshold value based on the statistical value of the second patch. can decide

프로세서(110)는 제 2 이미지(12)와 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭된 제 1 이미지 및 제 2 이미지(12)를 기초로 이미지의 해상도 변환을 수행하는 제 1 모델(300)을 학습시킬 수 있다. 프로세서(110)는 제 2 이미지(12)의 패치와 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭된 제 1 이미지의 패치 및 제 2 이미지(12)의 패치를 제 1 모델(300)에 입력하여 제 2 이미지(12)에 대응되는 저해상도의 이미지를 생성하도록 제 1 모델(300)을 학습시킬 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 제 2 패치를 GT(ground truth)로 하여 제 1 패치의 해상도를 감소(degradation)시키도록 제 1 모델(300)을 학습시킬 수 있다. 제 1 모델(300)의 학습은 다음의 [수학식 1]과 같이 표현되는 해상도 감소를 위한 함수를 잘 추정하도록 수행되는 것으로 당업자에 의해 이해될 수 있다.The processor 110 may train the first model 300 that performs resolution conversion of the image based on the first image and the second image 12 in which the second image 12 and the characteristics related to the content density are matched. there is. The processor 110 inputs the patch of the first image and the patch of the second image 12, in which the patch of the second image 12 and the characteristic related to the content density are matched, to the first model 300 to input the second image ( The first model 300 may be trained to generate a low-resolution image corresponding to 12). For example, the processor 110 may train the first model 300 to decrease the resolution of the first patch by using the second patch as a ground truth (GT). It may be understood by those skilled in the art that the learning of the first model 300 is performed to well estimate a function for resolution reduction expressed as in Equation 1 below.

Figure 112021052540474-pat00001
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여기서, k는 커널(kernel), n은 노이즈(noise), s는 스케일 인자(scale factor)를 나타낸다. k 및 n 값을 알 수 없으므로, (x*k)↓s를 깊게 쌓은 신경망에 대응시켜 제 1 모델(300)이 상술한 함수에 대응되는 연산을 수행하도록 함으로써, 프로세서(110)는 제 1 모델(300)이 제 1 패치의 해상도를 조절하도록 학습시킬 수 있다. 다시 말해서, 제 1 모델(300)은 제 1 패치와 제 2 패치를 기초로 제 1 패치를 제 2 패치에 대응되는 저해상도로 변환시키도록 학습될 수 있다. 이때, 제 1 이미지(11)와 제 2 이미지(12)의 콘텐츠 특징이 상호 대응되지 않기 때문에, 제 2 이미지(12)를 GT(ground truth)를 하여 특징을 매칭시키는 일반적인 신경망 구조를 갖는 모델을 제 1 모델(300)로 사용하기는 어렵다. 따라서, 전술한 문제를 해결하기 위해, 본 개시의 제 1 모델(300)로는 제 1 패치를 생성자(generator)의 입력, 제 2 패치를 판별자(discriminator)의 GT(ground truth)로 하는 생성적 적대 신경망 기반의 모델이 사용될 수 있다.Here, k denotes a kernel, n denotes noise, and s denotes a scale factor. Since the values of k and n are unknown, (x*k)↓ s corresponds to the deep-stacked neural network so that the first model 300 performs an operation corresponding to the above-described function, so that the processor 110 is the first model The 300 may be taught to adjust the resolution of the first patch. In other words, the first model 300 may be trained to convert the first patch to a low resolution corresponding to the second patch based on the first patch and the second patch. At this time, since the content features of the first image 11 and the second image 12 do not correspond to each other, a model having a general neural network structure that matches the features by performing GT (ground truth) on the second image 12 is used. It is difficult to use as the first model 300 . Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, in the first model 300 of the present disclosure, the first patch is the input of the generator and the second patch is the GT (ground truth) of the discriminator. An adversarial neural network-based model may be used.

프로세서(110)는 제 1 모델(300)의 출력 이미지 및 제 1 이미지(11)를 기초로 이미지의 해상도 변환을 수행하는 제 2 모델(400)을 학습시킬 수 있다. 프로세서(110)는 제 1 모델(300)의 출력 이미지 및 제 1 이미지(11)를 제 2 모델(400)에 입력하여 제 1 이미지(11)에 대응되는 고해상도의 이미지를 생성하도록 제 2 모델(400)을 학습시킬 수 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 제 1 이미지(11)를 기초로 하여 제 1 모델(300)의 출력 이미지의 해상도를 향상시키도록 제 2 모델(400)을 학습시킬 수 있다. 다시 말해서, 제 2 모델(400)은 제 1 이미지(11)와 제 1 모델(300)의 출력 이미지를 기초로 제 2 이미지(12)에 대응되는 저해상도의 이미지를 고해상도로 변환시키도록 학습될 수 있다. 이때, 본 개시의 제 2 모델(400)로는 제 1 모델(300)의 출력 이미지를 생성자의 입력, 제 1 이미지(11)를 판별자의 GT(ground truth)로 하는 생성적 적대 신경망 기반의 모델이 사용될 수 있다.The processor 110 may train the second model 400 that performs resolution conversion of an image based on the output image of the first model 300 and the first image 11 . The processor 110 inputs the output image and the first image 11 of the first model 300 to the second model 400 to generate a high-resolution image corresponding to the first image 11 ( 400) can be learned. For example, the processor 110 may train the second model 400 to improve the resolution of the output image of the first model 300 based on the first image 11 . In other words, the second model 400 can be learned to convert the low-resolution image corresponding to the second image 12 to high-resolution based on the first image 11 and the output image of the first model 300 . there is. At this time, as the second model 400 of the present disclosure, there is a generative adversarial neural network-based model in which the output image of the first model 300 is the input of the generator and the first image 11 is the ground truth (GT) of the discriminator. can be used

프로세서(110)는 전술한 바에 따라 사전 학습된 제 1 모델(300) 및 제 2 모델(400)을 사용하여 짝을 이루지 않는 이미지에 대한 초해상도 이미징을 수행할 수 있다. 프로세서(110)는 사전 학습된 제 1 모델(300) 및 제 2 모델(400)을 통해 저해상도 이미지와 짝을 이루지 않는 고해상도 이미지를 기초로 저해상도 이미지와 짝을 이루는 초해상도 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 제 1 이미지(11)를 고해상도의 입력 이미지, 제 2 이미지(12)를 제 1 이미지와 짝을 이루지 않는 저해상도의 이미지로 가정하면, 제 2 이미지(15)와 짝을 이루는 초해상도 이미지를 생성하기 위해, 프로세서(110)는 앞서 서술한 바에 따라 사전 학습된 제 1 모델(300) 및 제 2 모델(400)을 사용할 수 있다. 제 1 모델(300)은 제 1 이미지(11)를 입력 받아 제 2 이미지(12)에 대응되는 저해상도의 이미지를 생성할 수 있다. 제 2 모델(400)은 제 1 모델(300)에 의해 생성된 저해상도의 이미지를 입력 받아 제 1 이미지(11)에 대응되는 해상도의 초해상도 이미지(13)를 생성할 수 있다. 이와 같은 제 1 모델(300) 및 제 2 모델(400)을 활용한 프로세서(110)의 동작을 통해 짝을 이루지 않는 이미지 세트로도 저해상도의 이미지에 대한 해상도를 개선하는 초해상도 이미징을 효과적으로 수행할 수 있다.The processor 110 may perform super-resolution imaging on unpaired images using the first model 300 and the second model 400 pre-trained as described above. The processor 110 may generate a super-resolution image paired with the low-resolution image based on the high-resolution image that is not paired with the low-resolution image through the pre-trained first model 300 and the second model 400 . For example, in FIG. 3 , assuming that the first image 11 is a high-resolution input image and the second image 12 is a low-resolution image that is not paired with the first image, pairing with the second image 15 is In order to generate the super-resolution image, the processor 110 may use the first model 300 and the second model 400 pre-trained as described above. The first model 300 may receive the first image 11 and generate a low-resolution image corresponding to the second image 12 . The second model 400 may receive the low-resolution image generated by the first model 300 and generate a super-resolution image 13 having a resolution corresponding to the first image 11 . Through the operation of the processor 110 using the first model 300 and the second model 400, super-resolution imaging that improves the resolution of low-resolution images even with unpaired image sets can be effectively performed. can

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 초해상도 이미징을 수행하는 딥러닝 모델의 구조를 나타낸 블록 구성도이다.4 is a block diagram showing the structure of a deep learning model for performing super-resolution imaging according to an embodiment of the present disclosure.

도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)의 프로세서(110)에 포함된 매칭 모듈(200)은 제 1 모델(300) 및 제 2 모델(400)의 학습을 위한 입력 데이터를 생성하기 위해, 제 2 이미지(22)의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 제 1 이미지(21)의 적어도 일부(23)를 선별할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the matching module 200 included in the processor 110 of the computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure is used for learning the first model 300 and the second model 400 . In order to generate input data, at least a portion 23 of the first image 21 corresponding to the characteristic relating to the content density of the second image 22 may be selected.

예를 들어, 매칭 모듈(200)은 제 1 이미지(21)의 적어도 일부(23)에 해당하는 제 1 패치와 제 2 이미지(22)의 적어도 일부에 해당하는 제 2 패치를 생성할 수 있다. 이때, 각 패치는 상호 대응되는 크기일 수 있다. 매칭 모듈(200)은 제 1 이미지(21)의 적어도 일부(23)에 해당하는 제 1 패치의 특징값과 제 2 이미지(22)의 적어도 일부에 해당하는 제 2 패치의 특징값의 차이를 연산할 수 있다. 예를 들어, 매칭 모듈(200)은 도심을 촬영한 고해상도 이미지와 산림을 촬영한 저해상도 이미지로부터 각각 패치를 추출할 수 있다. 매칭 모듈(200)은 도심을 촬영한 고해상도 이미지의 패치에서 콘텐츠의 분포를 나타내는 통계값인 분산값을 특징값으로 추출할 수 있다. 매칭 모듈(200)은 산림을 촬영한 저해상도 이미지의 패치에서 콘텐츠의 분포를 나타내는 통계값인 분산값을 특징값으로 추출할 수 있다. 매칭 모듈(200)은 두 이미지 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키기 위해 각 패치의 분산값의 차이를 연산할 수 있다.For example, the matching module 200 may generate a first patch corresponding to at least a portion 23 of the first image 21 and a second patch corresponding to at least a portion of the second image 22 . In this case, each patch may have a size corresponding to each other. The matching module 200 calculates a difference between a feature value of the first patch corresponding to at least a part 23 of the first image 21 and a feature value of a second patch corresponding to at least a part of the second image 22 . can do. For example, the matching module 200 may extract each patch from a high-resolution image of a city center and a low-resolution image of a forest. The matching module 200 may extract, as a feature value, a variance value, which is a statistical value indicating the distribution of content, in a patch of a high-resolution image of a city center. The matching module 200 may extract, as a feature value, a variance value, which is a statistical value indicating the distribution of content in a patch of a low-resolution image of a forest. The matching module 200 may calculate a difference between the variance values of each patch in order to match the characteristics related to the content density between the two images.

매칭 모듈(200)은 제 1 패치의 특징값 및 제 2 패치의 특징값 간의 차이를 기초로, 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 제 1 패치를 선별할 수 있다. 매칭 모듈(200)은 제 1 패치의 특징값 및 제 2 패치의 특징값 간의 차이와 임계값을 비교할 수 있다. 매칭 모듈(200)은 비교의 결과를 기초로 소정의 조건을 만족하는 제 1 패치를 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 패치로 선택할 수 있다. 이때, 소정의 조건은 제 1 패치의 특징값과 제 2 패치의 특징값의 차이가 임계값 미만인 경우, 제 1 패치와 제 2 패치 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 대응되는 것으로 판단하는 조건일 수 있다.The matching module 200 may select the first patch corresponding to the characteristic regarding the content density of the second patch based on a difference between the characteristic value of the first patch and the characteristic value of the second patch. The matching module 200 may compare a difference between the feature value of the first patch and the feature value of the second patch and a threshold value. The matching module 200 may select a first patch that satisfies a predetermined condition as a patch corresponding to the content density characteristic of the second patch based on the result of the comparison. In this case, the predetermined condition may be a condition in which, when the difference between the characteristic value of the first patch and the characteristic value of the second patch is less than a threshold value, it is determined that the characteristic regarding the content density between the first patch and the second patch corresponds. .

예를 들어, 매칭 모듈(200)은 도심을 촬영한 고해상도 이미지의 패치의 분산값과 산림을 촬영한 저해상도 이미지의 패치의 분산값 간의 차이를 사전 결정된 임계값과 비교할 수 있다. 이때, 임계값은 사용자의 충분한 사전지식을 바탕으로 경험적으로 사전 결정되거나 혹은 임의의 알고리즘에 의해 정의될 수 있다. 매칭 모듈(200)은 분산값의 차이가 임계값보다 큰지 혹은 작은지를 판단할 수 있다. 분산값의 차이가 임계값보다 큰 경우, 매칭 모듈(200)은 제 1 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응되지 않는 것으로 결정할 수 있다. 다시 말해서, 분산값의 차이가 임계값 이상인 것으로 판단된 경우, 매칭 모듈(200)은 연산에 사용된 제 1 패치가 제 2 패치와 콘텐츠 밀도의 차이가 큰 것으로 판단하고 학습 데이터에서 제외시킬 수 있다. 반대로 분산값의 차이가 임계값보다 작은 경우, 매칭 모듈(200)은 제 1 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응되는 것으로 결정할 수 있다. 다시 말해서, 분산값의 차이가 임계값 미만인 것으로 판단된 경우, 매칭 모듈(200)은 연산에 사용된 제 1 패치가 제 2 패치와 콘텐츠 밀도의 차이가 적은 것으로 판단하고 학습 데이터로 선정할 수 있다.For example, the matching module 200 may compare a difference between a variance value of a patch of a high-resolution image photographing a city center and a variance value of a patch of a low-resolution image photographing a forest with a predetermined threshold value. In this case, the threshold value may be determined empirically based on the user's sufficient prior knowledge or may be defined by an arbitrary algorithm. The matching module 200 may determine whether the difference between the variance values is greater than or less than a threshold value. When the difference between the variance values is greater than the threshold value, the matching module 200 may determine that the content density characteristic of the first patch does not correspond to the content density characteristic of the second patch. In other words, when it is determined that the difference in variance value is equal to or greater than the threshold value, the matching module 200 determines that the first patch used for calculation has a large difference in content density from the second patch, and may be excluded from the training data. . Conversely, when the difference between the variance values is smaller than the threshold value, the matching module 200 may determine that the content density characteristic of the first patch corresponds to the content density characteristic of the second patch. In other words, when it is determined that the difference between the variance values is less than the threshold value, the matching module 200 determines that the first patch used for the calculation has a small difference in content density from the second patch and selects it as training data. .

본 개시의 일 실시예에 따라, 상술한 제 1 패치를 선별하기 위한 소정의 조건은 다음의 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a predetermined condition for selecting the above-described first patch may be expressed as the following [Equation 2].

Figure 112021052540474-pat00002
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이때,

Figure 112021052540474-pat00003
는 제 1 패치의 분산값,
Figure 112021052540474-pat00004
는 제 2 패치의 분산값,
Figure 112021052540474-pat00005
는 제 1 패치와 제 2 패치의 분산 차이를 제어하는 임계값을 나타낸다. [수학식 2]를 참조하면, 매칭 모듈(200)은 분산값의 차이의 절대값이 임계값 미만인 조건을 만족하는 제 1 패치를 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응되는 패치로 선별한다는 것을 알 수 있다. 한편, 특징값의 예시로 설명한 분산값은 패치에서 표현하는 콘텐츠와 관련도가 높다. 따라서, 분산값이 큰 패치에는 풍부한 콘텐츠가 포함되어 있는 것으로 이해될 수 있다. 다만, 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 나타내는 특징값으로 설명한 분산값은 하나의 예시일 뿐이므로, 당업자가 이해할 수 있는 범위에서 다양한 특징값들이 적용될 수 있다. At this time,
Figure 112021052540474-pat00003
is the variance of the first patch,
Figure 112021052540474-pat00004
is the variance of the second patch,
Figure 112021052540474-pat00005
denotes a threshold value controlling the variance difference between the first patch and the second patch. Referring to [Equation 2], the matching module 200 selects the first patch that satisfies the condition that the absolute value of the difference in variance is less than the threshold value as a patch corresponding to the content density characteristic of the second patch. it can be seen that On the other hand, the variance value described as an example of the feature value is highly related to the content expressed in the patch. Accordingly, it can be understood that a patch having a large variance value includes rich content. However, since the dispersion value described as a characteristic value indicating a characteristic related to the content density is only an example, various characteristic values may be applied within a range that can be understood by those skilled in the art.

도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따라 고해상도 이미지를 저해상도 이미지로 변환시키는 제 1 모델(300)은 제 1 이미지(21)의 적어도 일부인 제 1 패치(23)를 입력 받아 제 2 이미지(22)에 대응되는 저해상도의 이미지를 생성하는 제 1-1 신경망(310), 제 2 이미지(22)를 GT(ground truth)로 하여 제 1-1 신경망(310)을 통해 생성된 저해상도의 제 3 이미지(24)를 판별하는 제 1-2 신경망(320)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , a first model 300 that converts a high-resolution image into a low-resolution image according to an embodiment of the present disclosure receives a first patch 23 that is at least a part of the first image 21 and receives a second image A 1-1 neural network 310 that generates a low-resolution image corresponding to (22), a low-resolution second neural network 310 generated through the 1-1 neural network 310 using the second image 22 as GT (ground truth) 3 may include a 1-2 neural network 320 for discriminating the image 24 .

제 1-1 신경망(310)은 제 1 패치(23)를 입력 받아 제 2 이미지(22)에 가까운 저해상도의 이미지인 제 3 이미지(24)를 생성할 수 있다. 이때, 제 1 패치(23)는 매칭 모듈(200)을 통해 제 1 모델(300)에 입력되는 제 2 이미지(22)와 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭된 이미지일 수 있다. 제 1-1 신경망(310)은 제 2 이미지(22)를 기준으로 제 1 패치(23)의 해상도를 고해상도에서 저해상도로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1-1 신경망(310)은 제 1 패치(23)의 해상도를 조절하는 생성적 적대 신경망의 생성자로 이해될 수 있다. 따라서, 제 1-1 신경망(310)은 후술할 제 1-2 신경망(320)이 제 2 이미지(22)와 제 3 이미지(24)의 구별이 어렵도록 제 2 이미지(22)의 해상도에 가까운 제 3 이미지(24)를 생성하는 것을 목표로 한다. 즉, 제 1-1 신경망(310)은 제 1-2 신경망(320)과의 경쟁을 통해 제 1 패치(23)로부터 제 2 이미지(22)에 대응되는 제 3 이미지(24)를 생성하도록 학습될 수 있다.The 1-1 neural network 310 may receive the first patch 23 and generate a third image 24 that is a low-resolution image close to the second image 22 . In this case, the first patch 23 may be an image in which the properties related to the content density are matched with the second image 22 input to the first model 300 through the matching module 200 . The 1-1 neural network 310 may convert the resolution of the first patch 23 from a high resolution to a low resolution based on the second image 22 . For example, the 1-1 neural network 310 may be understood as a generator of a generative adversarial neural network that adjusts the resolution of the first patch 23 . Therefore, the 1-1 neural network 310 is close to the resolution of the second image 22 so that the 1-2 neural network 320, which will be described later, makes it difficult to distinguish the second image 22 and the third image 24. It aims to create a third image 24 . That is, the 1-1 neural network 310 learns to generate the third image 24 corresponding to the second image 22 from the first patch 23 through competition with the 1-2 neural network 320 . can be

제 2-1 신경망(410)은 제 3 이미지(24)를 입력 받아 제 1 이미지(21)에 가까운 고해상도의 이미지인 제 4 이미지(25)를 생성할 수 있다. 제 2-1 신경망(410)은 제 1 이미지(21)를 기준으로 제 3 이미지(24)의 해상도를 저해상도에서 고해상도로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 제 2-1 신경망(410)은 제 3 이미지(24)의 해상도를 조절하는 생성적 적대 신경망의 생성자로 이해될 수 있다. 따라서, 제 2-1 신경망(410)은 후술할 제 2-2 신경망(420)이 제 1 이미지(21)와 제 4 이미지(25)의 구별이 어렵도록 제 1 이미지(21)의 해상도에 가까운 제 4 이미지(25)를 생성하는 것을 목표로 한다. 즉, 제 2-1 신경망(410)은 제 2-2 신경망(420)과의 경쟁을 통해 제 3 이미지(24)로부터 제 1 이미지(21)에 대응되는 제 4 이미지(25)를 생성하도록 학습될 수 있다.The 2-1 neural network 410 may receive the third image 24 and generate a fourth image 25 that is a high-resolution image close to the first image 21 . The 2-1 neural network 410 may convert the resolution of the third image 24 from a low resolution to a high resolution based on the first image 21 . For example, the 2-1 th neural network 410 may be understood as a generator of a generative adversarial neural network that adjusts the resolution of the third image 24 . Therefore, the 2-1 neural network 410 is close to the resolution of the first image 21 so that the 2-2 neural network 420 to be described later makes it difficult to distinguish the first image 21 from the fourth image 25 . It aims to create a fourth image 25 . That is, the 2-1 neural network 410 learns to generate the fourth image 25 corresponding to the first image 21 from the third image 24 through competition with the 2-2 neural network 420 . can be

도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 딥러닝 모델을 학습시키는 과정을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a process of learning a deep learning model of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.

도 5를 참조하면, S110 단계에서, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 콘텐츠가 상호 대응되지 않는 복수의 이미지들을 포함하는 이미지 세트를 외부 시스템으로부터 수신할 수 있다. 이때, 이미지 세트에 포함된 복수의 이미지들은 서로 다른 해상도를 갖는 이미지일 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 이미지 및 제 1 이미지 대비 저해상도의 이미지인 제 2 이미지를 포함하는 이미지 세트를 데이터베이스 서버로부터 송신 받을 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)로 수신된 이미지 세트는 후술될 단계에서 초해상도 이미징을 수행하기 위한 딥러닝 모델을 학습시키기 위해 사용될 수 있다.Referring to FIG. 5 , in step S110 , the computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure may receive an image set including a plurality of images whose contents do not correspond to each other from an external system. In this case, the plurality of images included in the image set may be images having different resolutions. For example, the computing device 100 may receive an image set including a first image and a second image having a lower resolution than the first image from the database server. The image set received by the computing device 100 may be used to train a deep learning model for performing super-resolution imaging in a step to be described later.

S120 단계에서, 컴퓨팅 장치(100)는 S110 단계에서 수신한 제 1 이미지 및 제 1 이미지 대비 저해상도의 이미지인 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도에 따른 특성을 매칭시킬 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 이미지 및 제 2 이미지로부터 이미지의 적어도 일부인 제 1 패치 및 제 2 패치를 각각 추출할 수 있다. 그리고, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 패치 및 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시키기 위하여 제 1 패치 및 제 2 패치 각각의 데이터 특징값을 추출할 수 있다. 이때, 특징값은 이미지의 콘텐츠 밀도를 나타내는 평균값 혹은 분산값을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 추출된 데이터 특징값을 기초로 소정의 조건을 만족하는 제 1 패치 및 제 2 패치를 매칭할 수 있다. 이때, 특징값을 기초로 한 소정의 조건은 특징값들 간의 차이와 임계값을 비교하는 조건으로서, 제 1 패치와 제 2 패치 각각의 특징값 간의 차이가 임계값 미만으로 판단되는 경우에 제 1 패치를 제 2 패치에 매칭되는 패치로 선별하는 조건을 포함할 수 있다. In operation S120 , the computing device 100 may match characteristics according to the content density between the first image received in operation S110 and the second image having a lower resolution than the first image. For example, the computing device 100 may extract a first patch and a second patch that are at least a part of an image from the first image and the second image, respectively. In addition, the computing device 100 may extract data feature values of each of the first patch and the second patch in order to match the characteristics related to the content density of the first patch and the second patch. In this case, the feature value may include an average value or a variance value indicating the content density of the image. The computing device 100 may match the first patch and the second patch that satisfy a predetermined condition based on the extracted data feature value. In this case, the predetermined condition based on the feature value is a condition for comparing the difference between the feature values and the threshold value. It may include a condition for selecting the patch as a patch matching the second patch.

S130 단계에서, 컴퓨팅 장치(100)는 S120 단계를 통해 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 상호 매칭된 복수의 이미지들 중 고해상도의 이미지의 해상도를 조절하도록 딥러닝 모델에 포함된 제 1 모델을 학습시킬 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 서로 짝을 이루지 않으나 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭된 고해상도의 이미지와 저해상도의 이미지를 기초로 고해상도의 이미지의 해상도를 감소시키도록 제 1 모델을 학습시킬 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 모델이 S120 단계를 통해 제 2 이미지의 패치와 콘텐츠 밀도에 따른 특성이 매칭된 제 1 이미지의 패치를 입력 받아, 제 2 이미지에 대응되는 저해상도의 이미지를 생성하도록 제 1 모델을 학습시킬 수 있다. 이때, 제 1 이미지의 콘텐츠는 제 2 이미지의 콘텐츠에 대응되지 않는다.In step S130, the computing device 100 may train the first model included in the deep learning model to adjust the resolution of a high-resolution image among a plurality of images whose characteristics related to content density are matched with each other through step S120. . The computing device 100 may train the first model to reduce the resolution of the high-resolution image based on the high-resolution image and the low-resolution image that are not paired with each other but have matching characteristics regarding content density. For example, the computing device 100 receives the patch of the first image in which the first model matches the patch of the second image and the characteristic according to the content density through step S120, and a low-resolution image corresponding to the second image. The first model can be trained to generate In this case, the content of the first image does not correspond to the content of the second image.

S140 단계에서, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 모델을 통해 생성된 저해상도의 이미지의 해상도를 조절하도록 딥러닝 모델에 포함된 제 2 모델을 학습시킬 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 모델을 통해 생성된 저해상도의 이미지를 고해상도로 개선하도록 제 2 모델을 학습시킬 수 있다. 이때, 제 2 모델은 제 1 모델과 엔드-투-엔드로 연결될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 제 2 모델이 제 1 모델의 출력 이미지를 입력 받아, 제 1 이미지에 대응되는 고해상도의 이미지를 생성하도록 제 2 모델을 학습시킬 수 있다. 다시 말해서, 컴퓨팅 장치(100)는 제 2 모델이 제 1 이미지를 입력 받은 제 1 모델의 출력 이미지로부터 제 2 이미지와 짝을 이룰 수 있는 고해상도의 이미지를 생성할 수 있도록 제 2 모델을 학습시킬 수 있다.In step S140 , the computing device 100 may train the second model included in the deep learning model to adjust the resolution of the low-resolution image generated through the first model. The computing device 100 may train the second model to improve the low-resolution image generated through the first model to high resolution. In this case, the second model may be connected end-to-end with the first model. For example, the computing device 100 may train the second model so that the second model receives an output image of the first model and generates a high-resolution image corresponding to the first image. In other words, the computing device 100 may train the second model to generate a high-resolution image that can be paired with the second image from the output image of the first model to which the second model has received the first image. there is.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 짝을 이루지 않는 이미지들 간의 특성을 매칭시키는 과정을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a process of matching characteristics between unpaired images of a computing device according to an embodiment of the present disclosure.

도 6를 참조하면, S210 단계에서, 본 개시의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(100)는 초해상도 이미징을 수행하기 위해서 제 1 이미지와 제 1 이미지 대비 상대적으로 저해상도의 이미지인 제 2 이미지를 수신할 수 있다. 이때, 제 1 이미지 및 제 2 이미지의 콘텐츠는 각각 대응되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제 1 이미지는 도심을 촬영한 고해상도의 위성 이미지일 수 있다. 제 2 이미지는 농경지를 촬영한 저해상도의 위성 이미지일 수 있다. 제 1 이미지는 도심의 빌딩, 도로 등을 콘텐츠로 포함하는 반면, 제 2 이미지는 농경지의 농작물, 토지 등을 콘텐츠로 포함하므로, 제 1 이미지와 제 2 이미지는 서로 상이한 콘텐츠를 포함하는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 제 1 이미지와 제 2 이미지는 콘텐츠가 상호 대응되지 않아 짝을 이루지 않는 이미지로 볼 수 있다.Referring to FIG. 6 , in step S210 , the computing device 100 according to an embodiment of the present disclosure receives a first image and a second image that is a relatively low-resolution image compared to the first image in order to perform super-resolution imaging. can do. In this case, the contents of the first image and the second image may not correspond to each other. For example, the first image may be a high-resolution satellite image of a city center. The second image may be a low-resolution satellite image of agricultural land. Since the first image contains buildings and roads in the city center as content, while the second image contains crops, land, etc. of agricultural land as content, the first image and the second image can be viewed as including different content from each other. there is. Accordingly, the first image and the second image may be viewed as unpaired images because the contents do not correspond to each other.

S220 단계에서, 초해상도 이미징을 위한 딥러닝 모델의 효율적인 학습을 위해, 컴퓨팅 장치(100)는 S210 단계에서 설명된 제 1 이미지 및 제 2 이미지로부터 각각의 콘텐츠 밀도에 대응하는 특징값을 도출할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 제 1 이미지 및 제 2 이미지의 콘텐츠 밀도에 대응하는 특징값으로 분산값 및/또는 평균값 등을 도출할 수 있다. 이때, 분산값 및/또는 평균값은 이미지의 콘텐츠 밀도와 대응될 수 있다. 즉, 특징값은 특징값의 추출을 위한 대상이 되는 이미지의 특정 영역을 기준으로 콘텐츠 밀도가 어떻게 분포되었는지를 나타내는 지표로 이해될 수 있다. 분산값, 평균값 등과 같은 상기 예시는 설명의 이해를 돕기 위한 예시이며, 특징값의 범주를 한정하진 않는다.In step S220, for efficient learning of the deep learning model for super-resolution imaging, the computing device 100 may derive a feature value corresponding to each content density from the first image and the second image described in step S210. there is. For example, the computing device 100 may derive a variance value and/or an average value as a feature value corresponding to the content density of the first image and the second image. In this case, the variance value and/or the average value may correspond to the content density of the image. That is, the feature value may be understood as an index indicating how the content density is distributed based on a specific region of an image that is a target for extracting the feature value. The above examples, such as variance values and average values, are examples for helping understanding of the description, and do not limit the scope of the feature values.

S230 단계에서, 컴퓨팅 장치(100)는 S220 단계에서 도출된 콘텐츠 밀도에 대응되는 특징값을 기초로 소정의 조건을 만족하는 제 2 이미지의 적어도 일부의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 적어도 일부의 제 1 이미지를 선별하여 이미지를 매칭할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(100)는 입력된 이미지들 간의 분산값의 차이를 임계값과 비교하여 이미지들 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 매칭시킬 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 분산값의 차이가 임계값 미만인 제 1 이미지와 제 2 이미지를 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 상호 매칭되는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 임계값은 사용자의 경험에 의한 사전지식을 바탕으로 사전 결정되거나, 임의의 알고리즘 등에 의해 정의될 수 있다. 컴퓨팅 장치(100)는 제 2 이미지와 매칭된 제 1 이미지의 적어도 일부를 제 2 이미지와 함께 초해상도 이미징을 위한 딥러닝 모델의 입력으로 사용할 수 있다.In step S230 , the computing device 100 performs at least a part corresponding to the content density characteristic of at least a part of the second image that satisfies a predetermined condition based on the feature value corresponding to the content density derived in step S220 . 1 You can select an image to match the image. For example, the computing device 100 may match a characteristic regarding content density between images by comparing a difference in variance between input images with a threshold value. The computing device 100 may determine that the characteristics related to the content density match the first image and the second image in which the difference between the variance values is less than a threshold value. In this case, the threshold value may be predetermined based on prior knowledge based on the user's experience, or may be defined by an arbitrary algorithm or the like. The computing device 100 may use at least a portion of the first image matched with the second image as an input of a deep learning model for super-resolution imaging together with the second image.

도 7은 본 개시의 실시예들이 구현될 수 있는 컴퓨팅 환경에 대한 간략하고 일반적인 개략도이다.7 is a simplified and general schematic diagram of a computing environment in which embodiments of the present disclosure may be implemented.

본 개시가 일반적으로 컴퓨팅 장치에 의해 구현할 수 있는 것으로 전술되었지만, 당업자라면 본 개시가 하나 이상의 컴퓨터 상에서 실행될 수 있는 컴퓨터 실행가능 명령어 및/또는 기타 프로그램 모듈들과 결합되어 및/또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로써 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.Although the present disclosure has been described above as being generally capable of being implemented by a computing device, those skilled in the art will appreciate that this disclosure can be executed on one or more computers in combination with computer-executable instructions and/or other program modules and/or in combination of hardware and software. It will be well known that it can be implemented as

일반적으로, 프로그램 모듈은 특정의 태스크를 수행하거나 특정의 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 컴포넌트, 데이터 구조, 기타 등등을 포함한다. 또한, 당업자라면 본 개시의 방법이 단일-프로세서 또는 멀티프로세서 컴퓨터 시스템, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터는 물론 퍼스널 컴퓨터, 핸드헬드(Handheld) 컴퓨팅 장치, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램가능 가전 제품, 기타 등등(이들 각각은 하나 이상의 연관된 장치와 연결되어 동작될 수 있음)을 비롯한 다른 컴퓨터 시스템 구성으로 실시될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.Generally, program modules include routines, programs, components, data structures, etc. that perform particular tasks or implement particular abstract data types. In addition, those skilled in the art will appreciate that the methods of the present disclosure can be applied to single-processor or multiprocessor computer systems, minicomputers, mainframe computers as well as personal computers, handheld computing devices, microprocessor-based or programmable consumer electronics, and the like. It will be appreciated that each of these may be implemented in other computer system configurations, including those capable of being operated in connection with one or more associated devices.

본 개시의 설명된 실시예들은 또한 어떤 태스크들이 통신 네트워크를 통해 연결되어 있는 원격 처리 장치들에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경에서 실시될 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치 둘 다에 위치될 수 있다.The described embodiments of the present disclosure may also be practiced in distributed computing environments where certain tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network. In a distributed computing environment, program modules may be located in both local and remote memory storage devices.

컴퓨터는 통상적으로 다양한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 매체는 그 어떤 것이든지 컴퓨터 판독가능 매체가 될 수 있고, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적(transitory) 및 비일시적(non-transitory) 매체, 이동식 및 비-이동식 매체를 포함한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 및 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보를 저장하는 임의의 방법 또는 기술로 구현되는 휘발성 및 비휘발성 매체, 일시적 및 비-일시적 매체, 이동식 및 비이동식 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, DVD(Digital Video Disk) 또는 기타 광 디스크 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 기타 자기 저장 장치, 또는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있고 원하는 정보를 저장하는 데 사용할 수 있는 임의의 기타 매체를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.Computers typically include a variety of computer-readable media. Any medium accessible by a computer can be a computer-readable medium, and such computer-readable media includes volatile and nonvolatile media, transitory and non-transitory media, removable and non-transitory media. including removable media. By way of example, and not limitation, computer-readable media may include computer-readable storage media and computer-readable transmission media. Computer readable storage media includes volatile and nonvolatile media, temporary and non-transitory media, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. includes media. A computer-readable storage medium may be RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, Digital Video Disk (DVD) or other optical disk storage device, magnetic cassette, magnetic tape, magnetic disk storage device, or other magnetic storage device. device, or any other medium that can be accessed by a computer and used to store the desired information.

컴퓨터 판독가능 전송 매체는 통상적으로 반송파(carrier wave) 또는 기타 전송 메커니즘(transport mechanism)과 같은 피변조 데이터 신호(modulated data signal)에 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터 등을 구현하고 모든 정보 전달 매체를 포함한다. 피변조 데이터 신호라는 용어는 신호 내에 정보를 인코딩하도록 그 신호의 특성들 중 하나 이상을 설정 또는 변경시킨 신호를 의미한다. 제한이 아닌 예로서, 컴퓨터 판독가능 전송 매체는 유선 네트워크 또는 직접 배선 접속(direct-wired connection)과 같은 유선 매체, 그리고 음향, RF, 적외선, 기타 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함한다. 상술된 매체들 중 임의의 것의 조합도 역시 컴퓨터 판독가능 전송 매체의 범위 안에 포함되는 것으로 한다.Computer readable transmission media typically embodies computer readable instructions, data structures, program modules or other data, etc. in a modulated data signal such as a carrier wave or other transport mechanism, and Includes all information delivery media. The term modulated data signal means a signal in which one or more of the characteristics of the signal is set or changed so as to encode information in the signal. By way of example, and not limitation, computer-readable transmission media includes wired media such as a wired network or direct-wired connection, and wireless media such as acoustic, RF, infrared, and other wireless media. Combinations of any of the above are also intended to be included within the scope of computer-readable transmission media.

컴퓨터(1102)를 포함하는 본 개시의 여러가지 측면들을 구현하는 예시 적인 환경(1100)이 나타내어져 있으며, 컴퓨터(1102)는 처리 장치(1104), 시스템 메모리(1106) 및 시스템 버스(1108)를 포함한다. 시스템 버스(1108)는 시스템 메모리(1106)(이에 한정되지 않음)를 비롯한 시스템 컴포넌트들을 처리 장치(1104)에 연결시킨다. 처리 장치(1104)는 다양한 상용 프로세서들 중 임의의 프로세서일 수 있다. 듀얼 프로세서 및 기타 멀티프로세서 아키텍처도 역시 처리 장치(1104)로서 이용할 수 있다.An example environment 1100 implementing various aspects of the present disclosure is shown including a computer 1102 , the computer 1102 including a processing unit 1104 , a system memory 1106 , and a system bus 1108 . do. A system bus 1108 couples system components, including but not limited to system memory 1106 , to the processing device 1104 . The processing device 1104 may be any of a variety of commercially available processors. Dual processor and other multiprocessor architectures may also be used as processing unit 1104 .

시스템 버스(1108)는 메모리 버스, 주변장치 버스, 및 다양한 상용 버스 아키텍처 중 임의의 것을 사용하는 로컬 버스에 추가적으로 상호 연결될 수 있는 몇 가지 유형의 버스 구조 중 임의의 것일 수 있다. 시스템 메모리(1106)는 판독 전용 메모리(ROM)(1110) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1112)를 포함한다. 기본 입/출력 시스템(BIOS)은 ROM, EPROM, EEPROM 등의 비휘발성 메모리(1110)에 저장되며, 이 BIOS는 시동 중과 같은 때에 컴퓨터(1102) 내의 구성요소들 간에 정보를 전송하는 일을 돕는 기본적인 루틴을 포함한다. RAM(1112)은 또한 데이터를 캐싱하기 위한 정적 RAM 등의 고속 RAM을 포함될 수 있다.The system bus 1108 may be any of several types of bus structures that may further interconnect a memory bus, a peripheral bus, and a local bus using any of a variety of commercial bus architectures. System memory 1106 includes read only memory (ROM) 1110 and random access memory (RAM) 1112 . A basic input/output system (BIOS) is stored in non-volatile memory 1110, such as ROM, EPROM, EEPROM, etc., the BIOS is the basic input/output system (BIOS) that helps transfer information between components within computer 1102, such as during startup. contains routines. RAM 1112 may also include high-speed RAM, such as static RAM, for caching data.

이들 드라이브 및 그와 연관된 컴퓨터 판독가능 매체는 데이터, 데이터 구조, 컴퓨터 실행가능 명령어, 기타 등등의 비휘발성 저장을 제공한다. 컴퓨터(1102)의 경우, 드라이브 및 매체는 임의의 데이터를 적당한 디지털 형식으로 저장하는 것에 대응한다. 상기에서의 컴퓨터 판독가능 매체에 대한 설명이 HDD, 이동식 자기 디스크, 및 CD 또는 DVD 등의 이동식 광 매체를 언급하고 있지만, 당업자라면 집 드라이브(zip drive), 자기 카세트, 플래쉬 메모리 카드, 카트리지, 기타 등등의 컴퓨터에 의해 판독가능한 다른 유형의 매체도 역시 예시 적인 운영 환경에서 사용될 수 있으며 또 임의의 이러한 매체가 본 개시의 방법들을 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어를 포함될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.These drives and their associated computer-readable media provide non-volatile storage of data, data structures, computer-executable instructions, and the like. In the case of computer 1102, drives and media correspond to storing any data in a suitable digital format. Although the description of computer readable media above refers to HDDs, removable magnetic disks, and removable optical media such as CDs or DVDs, those skilled in the art will use zip drives, magnetic cassettes, flash memory cards, cartridges, etc. It will be appreciated that other tangible computer-readable media, such as, etc., may also be used in the example operating environment and that any such media may contain computer-executable instructions for performing the methods of the present disclosure.

운영 체제(1130), 하나 이상의 애플리케이션 프로그램(1132), 기타 프로그램 모듈(1134) 및 프로그램 데이터(1136)를 비롯한 다수의 프로그램 모듈이 드라이브 및 RAM(1112)에 저장될 수 있다. 운영 체제, 애플리케이션, 모듈 및/또는 데이터의 전부 또는 그 일부분이 또한 RAM(1112)에 캐싱될 수 있다. 본 개시가 여러가지 상업적으로 이용가능한 운영 체제 또는 운영 체제들의 조합에서 구현될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.A number of program modules may be stored in the drive and RAM 1112 , including an operating system 1130 , one or more application programs 1132 , other program modules 1134 , and program data 1136 . All or portions of the operating system, applications, modules, and/or data may also be cached in RAM 1112 . It will be appreciated that the present disclosure may be implemented in various commercially available operating systems or combinations of operating systems.

사용자는 하나 이상의 유선/무선 입력 장치, 예를 들어, 키보드(1138) 및 마우스(1140) 등의 포인팅 장치를 통해 컴퓨터(1102)에 명령 및 정보를 입력될 수 있다. 기타 입력 장치(도시 생략)로는 마이크, IR 리모컨, 조이스틱, 게임 패드, 스타일러스 펜, 터치 스크린, 기타 등등이 있을 수 있다. 이들 및 기타 입력 장치가 종종 시스템 버스(1108)에 연결되어 있는 입력 장치 인터페이스(1142)를 통해 처리 장치(1104)에 연결되지만, 병렬 포트, IEEE 1394 직렬 포트, 게임 포트, USB 포트, IR 인터페이스, 기타 등등의 기타 인터페이스에 의해 연결될 수 있다.A user may enter commands and information into the computer 1102 via one or more wired/wireless input devices, for example, a keyboard 1138 and a pointing device such as a mouse 1140 . Other input devices (not shown) may include a microphone, IR remote control, joystick, gamepad, stylus pen, touch screen, and the like. Although these and other input devices are connected to the processing unit 1104 through an input device interface 1142 that is often connected to the system bus 1108, parallel ports, IEEE 1394 serial ports, game ports, USB ports, IR interfaces, It may be connected by other interfaces, etc.

모니터(1144) 또는 다른 유형의 디스플레이 장치도 역시 비디오 어댑터(1146) 등의 인터페이스를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 모니터(1144)에 부가하여, 컴퓨터는 일반적으로 스피커, 프린터, 기타 등등의 기타 주변 출력 장치(도시 생략)를 포함한다.A monitor 1144 or other type of display device is also coupled to the system bus 1108 via an interface, such as a video adapter 1146 . In addition to the monitor 1144, the computer typically includes other peripheral output devices (not shown), such as speakers, printers, and the like.

컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신을 통한 원격 컴퓨터(들)(1148) 등의 하나 이상의 원격 컴퓨터로의 논리적 연결을 사용하여 네트워크화 된 환경에서 동작될 수 있다. 원격 컴퓨터(들)(1148)는 워크스테이션, 컴퓨팅 디바이스 컴퓨터, 라우터, 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 마이크로프로세서-기반 오락 기기, 피어 장치 또는 기타 통상의 네트워크 노드일 수 있으며, 일반적으로 컴퓨터(1102)에 대해 기술된 구성요소들 중 다수 또는 그 전부를 포함하지만, 간략함을 위해, 메모리 저장 장치(1150)만이 도시되어 있다. 도시되어 있는 논리적 연결은 근거리 통신망(LAN)(1152) 및/또는 더 큰 네트워크, 예를 들어, 원거리 통신망(WAN)(1154)에의 유선/무선 연결을 포함한다. 이러한 LAN 및 WAN 네트워킹 환경은 사무실 및 회사에서 일반적인 것이며, 인트라넷 등의 전사적 컴퓨터 네트워크(enterprise-wide Computer network)를 용이하게 해주며, 이들 모두는 전세계 컴퓨터 네트워크, 예를 들어, 인터넷에 연결될 수 있다.Computer 1102 may be operated in a networked environment using logical connections to one or more remote computers, such as remote computer(s) 1148 via wired and/or wireless communications. Remote computer(s) 1148 may be workstations, computing device computers, routers, personal computers, portable computers, microprocessor-based entertainment devices, peer devices, or other common network nodes, and are typically connected to computer 1102 . Although it includes many or all of the components described for it, only memory storage device 1150 is shown for simplicity. The logical connections shown include wired/wireless connections to a local area network (LAN) 1152 and/or a larger network, eg, a wide area network (WAN) 1154 . Such LAN and WAN networking environments are common in offices and companies, and facilitate enterprise-wide computer networks, such as intranets, all of which can be connected to a worldwide computer network, for example, the Internet.

LAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 유선 및/또는 무선 통신 네트워크 인터페이스 또는 어댑터(1156)를 통해 로컬 네트워크(1152)에 연결된다. 어댑터(1156)는 LAN(1152)에의 유선 또는 무선 통신을 용이하게 해줄 수 있으며, 이 LAN(1152)은 또한 무선 어댑터(1156)와 통신하기 위해 그에 설치되어 있는 무선 액세스 포인트를 포함하고 있다. WAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 컴퓨터(1102)는 모뎀(1158)을 포함할 수 있거나, WAN(1154) 상의 통신 컴퓨팅 디바이스에 연결되거나, 또는 인터넷을 통하는 등, WAN(1154)을 통해 통신을 설정하는 기타 수단을 갖는다. 내장형 또는 외장형 및 유선 또는 무선 장치일 수 있는 모뎀(1158)은 직렬 포트 인터페이스(1142)를 통해 시스템 버스(1108)에 연결된다. 네트워크화 된 환경에서, 컴퓨터(1102)에 대해 설명된 프로그램 모듈들 또는 그의 일부분이 원격 메모리/저장 장치(1150)에 저장될 수 있다. 도시된 네트워크 연결이 예시 적인 것이며 컴퓨터들 사이에 통신 링크를 설정하는 기타 수단이 사용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.When used in a LAN networking environment, the computer 1102 is coupled to the local network 1152 through a wired and/or wireless communication network interface or adapter 1156 . Adapter 1156 may facilitate wired or wireless communication to LAN 1152 , which LAN 1152 also includes a wireless access point installed therein for communicating with wireless adapter 1156 . When used in a WAN networking environment, the computer 1102 may include a modem 1158, be connected to a communication computing device on the WAN 1154, or establish communications over the WAN 1154, such as over the Internet. have other means. A modem 1158 , which may be internal or external and a wired or wireless device, is coupled to the system bus 1108 via a serial port interface 1142 . In a networked environment, program modules described for computer 1102 , or portions thereof, may be stored in remote memory/storage device 1150 . It will be appreciated that the network connections shown are exemplary and other means of establishing a communication link between the computers may be used.

컴퓨터(1102)는 무선 통신으로 배치되어 동작하는 임의의 무선 장치 또는 개체, 예를 들어, 프린터, 스캐너, 데스크톱 및/또는 휴대용 컴퓨터, PDA(Portable Data Assistant), 통신 위성, 무선 검출가능 태그와 연관된 임의의 장비 또는 장소, 및 전화와 통신을 하는 동작을 한다. 이것은 적어도 Wi-Fi 및 블루투스 무선 기술을 포함한다. 따라서, 통신은 종래의 네트워크에서와 같이 미리 정의된 구조이거나 단순하게 적어도 2개의 장치 사이의 애드혹 통신(ad hoc communication)일 수 있다.Computer 1102 may be associated with any wireless device or object that is deployed and operates in wireless communication, eg, printers, scanners, desktop and/or portable computers, Portable Data Assistants (PDAs), communication satellites, wireless detectable tags. It operates to communicate with any device or place, and phone. This includes at least Wi-Fi and Bluetooth wireless technologies. Accordingly, the communication may be a predefined structure as in a conventional network or may simply be an ad hoc communication between at least two devices.

Wi-Fi(Wireless Fidelity)는 유선 없이도 인터넷 등으로의 연결을 가능하게 해준다. Wi-Fi는 이러한 장치, 예를 들어, 컴퓨터가 실내에서 및 실외에서, 즉, 기지국의 통화권 내의 아무 곳에서나 데이터를 전송 및 수신될 수 있게 해주는 셀 전화와 같은 무선 기술이다. Wi-Fi 네트워크는 안전하고 신뢰성 있으며 고속인 무선 연결을 제공하기 위해 IEEE 802.11(A, B, G, 기타)이라고 하는 무선 기술을 사용한다. 컴퓨터를 서로에, 인터넷에 및 유선 네트워크(IEEE 802.3 또는 이더넷을 사용함)에 연결시키기 위해 Wi-Fi가 사용될 수 있다. Wi-Fi 네트워크는 비인가 2.4GHz 및 5GHz 무선 대역에서, 예를 들어, 11Mbps(802.11a) 또는 54 Mbps(802.11b) 데이터 레이트로 동작하거나, 양 대역(듀얼 대역)을 포함하는 제품에서 동작될 수 있다.Wi-Fi (Wireless Fidelity) makes it possible to connect to the Internet, etc. without a wired connection. Wi-Fi is a wireless technology such as cell phones that allows these devices, eg, computers, to transmit and receive data indoors and outdoors, ie anywhere within range of a base station. Wi-Fi networks use a radio technology called IEEE 802.11 (A, B, G, etc) to provide secure, reliable, and high-speed wireless connections. Wi-Fi can be used to connect computers to each other, to the Internet, and to wired networks (using IEEE 802.3 or Ethernet). Wi-Fi networks can operate in unlicensed 2.4 GHz and 5 GHz radio bands, for example, at 11 Mbps (802.11a) or 54 Mbps (802.11b) data rates, or in products that include both bands (dual band). there is.

한편, 본 개시의 일 실시예에 따라 데이터 구조를 저장한 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다.On the other hand, a computer-readable medium storing a data structure according to an embodiment of the present disclosure is disclosed.

데이터 구조는 데이터에 효율적인 접근 및 수정을 가능하게 하는 데이터의 조직, 관리, 저장을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정 문제(예를 들어, 최단 시간으로 데이터 검색, 데이터 저장, 데이터 수정) 해결을 위한 데이터의 조직을 의미할 수 있다. 데이터 구조는 특정한 데이터 처리 기능을 지원하도록 설계된, 데이터 요소들 간의 물리적이거나 논리적인 관계로 정의될 수도 있다. 데이터 요소들 간의 논리적인 관계는 사용자 정의 데이터 요소들 간의 연결관계를 포함될 수 있다. 데이터 요소들 간의 물리적인 관계는 컴퓨터 판독가능 저장매체(예를 들어, 영구 저장 장치)에 물리적으로 저장되어 있는 데이터 요소들 간의 실제 관계를 포함될 수 있다. 데이터 구조는 구체적으로 데이터의 집합, 데이터 간의 관계, 데이터에 적용될 수 있는 함수 또는 명령어를 포함할 수 있다. 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 컴퓨팅 장치는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산을 수행할 수 있다. 구체적으로 컴퓨팅 장치는 효과적으로 설계된 데이터 구조를 통해 연산, 읽기, 삽입, 삭제, 비교, 교환, 검색의 효율성을 높일 수 있다.The data structure may refer to the organization, management, and storage of data that enables efficient access and modification of data. A data structure may refer to an organization of data to solve a specific problem (eg, data retrieval, data storage, and data modification in the shortest time). A data structure may be defined as a physical or logical relationship between data elements designed to support a particular data processing function. The logical relationship between data elements may include a connection relationship between user-defined data elements. Physical relationships between data elements may include actual relationships between data elements physically stored on a computer-readable storage medium (eg, persistent storage). A data structure may specifically include a set of data, relationships between data, and functions or instructions applicable to data. Through an effectively designed data structure, the computing device can perform an operation while using the resource of the computing device to a minimum. Specifically, the computing device may increase the efficiency of operations, reads, insertions, deletions, comparisons, exchanges, and retrievals through effectively designed data structures.

데이터 구조는 데이터 구조의 형태에 따라 선형 데이터 구조와 비선형 데이터 구조로 구분될 수 있다. 선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 하나의 데이터만이 연결되는 구조일 수 있다. 선형 데이터 구조는 리스트(list), 스택(stack), 큐(queue), 데크(deque)를 포함할 수 있다. 리스트는 내부적으로 순서가 존재하는 일련의 데이터 집합을 의미할 수 있다. 리스트는 연결 리스트(linked list)를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 각각의 데이터가 포인터를 가지고 한 줄로 연결되어 있는 방식으로 데이터가 연결된 데이터 구조일 수 있다. 연결 리스트에서 포인터는 다음이나 이전 데이터와의 연결 정보를 포함할 수 있다. 연결 리스트는 형태에 따라 단일 연결 리스트, 이중 연결 리스트 및 원형 연결 리스트로 표현될 수 있다. 스택은 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조일 수 있다. 스택은 데이터 구조의 한 쪽 끝에서만 데이터를 처리(예를 들어, 삽입 또는 삭제)될 수 있는 선형 데이터 구조일 수 있다. 스택에 저장된 데이터는 늦게 들어갈수록 빨리 나오는 데이터 구조(LIFO: Last In First Out)일 수 있다. 큐는 제한적으로 데이터에 접근할 수 있는 데이터 나열 구조로서, 스택과 달리 늦게 저장된 데이터일수록 늦게 나오는 데이터 구조(FIFO: First In First Out)일 수 있다. 데크는 데이터 구조의 양 쪽 끝에서 데이터를 처리할 수 있는 데이터 구조일 수 있다.A data structure may be classified into a linear data structure and a non-linear data structure according to the type of the data structure. The linear data structure may be a structure in which only one piece of data is connected after one piece of data. A linear data structure may include a list, a stack, a queue, and a deque. A list may mean a set of data in which an order exists internally. The list may include a linked list. The linked list may be a data structure in which data is linked in such a way that each data is linked in a line with a pointer. In a linked list, a pointer may contain information about a link with the next or previous data. A linked list may be expressed as a single linked list, a doubly linked list, and a circularly linked list according to a shape. A stack can be a data enumeration structure with limited access to data. A stack can be a linear data structure in which data can be processed (eg, inserted or deleted) only at one end of the data structure. The data stored in the stack may be a data structure (LIFO: Last In First Out) that enters later and comes out earlier. A queue is a data listing structure that can access data with limited access, and unlike a stack, the data stored later may be a data structure that comes out later (FIFO: First In First Out). A deck can be a data structure that can process data at either end of the data structure.

비선형 데이터 구조는 하나의 데이터 뒤에 복수개의 데이터가 연결되는 구조일 수 있다. 비선형 데이터 구조는 그래프(graph) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조는 정점(vertex)과 간선(edge)으로 정의될 수 있으며 간선은 서로 다른 두개의 정점을 연결하는 선을 포함할 수 있다. 그래프 데이터 구조 트리(tree) 데이터 구조를 포함할 수 있다. 트리 데이터 구조는 트리에 포함된 복수개의 정점 중에서 서로 다른 두개의 정점을 연결시키는 경로가 하나인 데이터 구조일 수 있다. 즉, 그래프 데이터 구조에서 루프(loop)를 형성하지 않는 데이터 구조일 수 있다.The non-linear data structure may be a structure in which a plurality of data is connected after one data. The non-linear data structure may include a graph data structure. A graph data structure may be defined as a vertex and an edge, and an edge may include a line connecting two different vertices. A graph data structure may include a tree data structure. The tree data structure may be a data structure in which one path connects two different vertices among a plurality of vertices included in the tree. That is, it may be a data structure that does not form a loop in the graph data structure.

본 명세서에 걸쳐, 연산 모델, 신경망, 네트워크 함수, 뉴럴 네트워크는 동일한 의미로 사용될 수 있다. 이하에서는 신경망으로 통일하여 기술한다. 데이터 구조는 신경망을 포함할 수 있다. 그리고 신경망을 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 또한 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실함수 등을 포함할 수 있다. 신경망을 포함한 데이터 구조는 상기 개시된 구성들 중 임의의 구성 요소들을 포함할 수 있다. 즉, 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망에 의한 처리를 위하여 전처리된 데이터, 신경망에 입력되는 데이터, 신경망의 가중치, 신경망의 하이퍼 파라미터, 신경망으로부터 획득한 데이터, 신경망의 각 노드 또는 레이어와 연관된 활성 함수, 신경망의 학습을 위한 손실함수 등 전부 또는 이들의 임의의 조합을 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 구성들 이외에도, 신경망을 포함한 데이터 구조는 신경망의 특성을 결정하는 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 구조는 신경망의 연산 과정에 사용되거나 발생되는 모든 형태의 데이터를 포함할 수 있으며 전술한 사항에 제한되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 판독가능 기록 매체 및/또는 컴퓨터 판독가능 전송 매체를 포함할 수 있다. 신경망은 일반적으로 노드라 지칭될 수 있는 상호 연결된 계산 단위들의 집합으로 구성될 수 있다. 이러한 노드들은 뉴런(neuron)들로 지칭될 수도 있다. 신경망은 적어도 하나 이상의 노드들을 포함하여 구성된다.Throughout this specification, computational model, neural network, network function, and neural network may be used interchangeably. Hereinafter, the neural network is unified and described. The data structure may include a neural network. And the data structure including the neural network may be stored in a computer-readable medium. Data structures, including neural networks, also include preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data obtained from the neural network, activation functions associated with each node or layer of the neural network, and neural networks. It may include a loss function for learning of . A data structure comprising a neural network may include any of the components disclosed above. That is, the data structure including the neural network includes preprocessed data for processing by the neural network, data input to the neural network, weights of the neural network, hyperparameters of the neural network, data obtained from the neural network, activation functions associated with each node or layer of the neural network, It may be configured to include all or any combination thereof, such as a loss function for learning of a neural network. In addition to the above-described configurations, a data structure including a neural network may include any other information that determines a characteristic of a neural network. In addition, the data structure may include all types of data used or generated in the operation process of the neural network, and is not limited to the above. Computer-readable media may include computer-readable recording media and/or computer-readable transmission media. A neural network may be composed of a set of interconnected computational units, which may generally be referred to as nodes. These nodes may also be referred to as neurons. A neural network is configured by including at least one or more nodes.

데이터 구조는 신경망에 입력되는 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터를 포함하는 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 신경망 학습 과정에서 입력되는 학습 데이터 및/또는 학습이 완료된 신경망에 입력되는 입력 데이터를 포함할 수 있다. 신경망에 입력되는 데이터는 전처리(pre-processing)를 거친 데이터 및/또는 전처리 대상이 되는 데이터를 포함할 수 있다. 전처리는 데이터를 신경망에 입력시키기 위한 데이터 처리 과정을 포함할 수 있다. 따라서 데이터 구조는 전처리 대상이 되는 데이터 및 전처리로 발생되는 데이터를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include data input to the neural network. A data structure including data input to the neural network may be stored in a computer-readable medium. The data input to the neural network may include learning data input in a neural network learning process and/or input data input to the neural network in which learning is completed. Data input to the neural network may include pre-processing data and/or pre-processing target data. The preprocessing may include a data processing process for inputting data into the neural network. Accordingly, the data structure may include data to be pre-processed and data generated by pre-processing. The above-described data structure is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.

데이터 구조는 신경망의 가중치를 포함할 수 있다. (본 명세서에서 가중치, 파라미터는 동일한 의미로 사용될 수 있다.) 그리고 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 신경망은 복수개의 가중치를 포함할 수 있다. 가중치는 가변적일 수 있으며, 신경망이 원하는 기능을 수행하기 위해, 사용자 또는 알고리즘에 의해 가변 될 수 있다. 예를 들어, 하나의 출력 노드에 하나 이상의 입력 노드가 각각의 링크에 의해 상호 연결된 경우, 출력 노드는 상기 출력 노드와 연결된 입력 노드들에 입력된 값들 및 각각의 입력 노드들에 대응하는 링크에 설정된 가중치에 기초하여 출력 노드에서 출력되는 데이터 값을 결정할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include the weights of the neural network. (In this specification, weight and parameter may be used interchangeably.) And the data structure including the weight of the neural network may be stored in a computer-readable medium. The neural network may include a plurality of weights. The weight may be variable, and may be changed by a user or an algorithm in order for the neural network to perform a desired function. For example, when one or more input nodes are interconnected to one output node by respective links, the output node sets values input to input nodes connected to the output node and links corresponding to the respective input nodes. A data value output from the output node may be determined based on the weight. The above-described data structure is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.

제한이 아닌 예로서, 가중치는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치는 학습 사이클이 시작되는 시점의 가중치 및/또는 학습 사이클 동안 가변되는 가중치를 포함할 수 있다. 신경망 학습이 완료된 가중치는 학습 사이클이 완료된 가중치를 포함할 수 있다. 따라서 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 신경망 학습 과정에서 가변되는 가중치 및/또는 신경망 학습이 완료된 가중치를 포함한 데이터 구조를 포함할 수 있다. 그러므로, 상술한 가중치 및/또는 각 가중치의 조합은 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조에 포함되는 것으로 한다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.By way of example and not limitation, the weight may include a weight variable in a neural network learning process and/or a weight in which neural network learning is completed. The variable weight in the neural network learning process may include a weight at a time point at which a learning cycle starts and/or a weight variable during the learning cycle. The weight for which neural network learning is completed may include a weight for which a learning cycle is completed. Accordingly, the data structure including the weights of the neural network may include a data structure including the weights that vary in the neural network learning process and/or the weights on which the neural network learning is completed. Therefore, it is assumed that the above-described weights and/or combinations of weights are included in the data structure including the weights of the neural network. The above-described data structure is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.

신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화(serialization) 과정을 거친 후 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예를 들어, 메모리, 하드 디스크)에 저장될 수 있다. 직렬화는 데이터 구조를 동일하거나 다른 컴퓨팅 장치에 저장하고 나중에 다시 재구성하여 사용될 수 있는 형태로 변환하는 과정일 수 있다. 컴퓨팅 장치는 데이터 구조를 직렬화 하여 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 직렬화된 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 역직렬화(deserialization)를 통해 동일한 컴퓨팅 장치 또는 다른 컴퓨팅 장치에서 재구성될 수 있다. 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 직렬화에 한정되는 것은 아니다. 나아가 신경망의 가중치를 포함한 데이터 구조는 컴퓨팅 장치의 자원을 최소한으로 사용하면서 연산의 효율을 높이기 위한 데이터 구조(예를 들어, 비선형 데이터 구조에서 B-tree, Trie, M-way search TREE, AVL tree, red-black tree)를 포함할 수 있다. 전술한 사항은 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure including the weights of the neural network may be stored in a computer-readable storage medium (eg, memory, hard disk) after being serialized. Serialization can be the process of converting a data structure into a form that can be used by storing it on the same or different computing device and reconstructing it later. The computing device may serialize the data structure to transmit/receive data over the network. A data structure including weights of the serialized neural network may be reconstructed in the same computing device or in another computing device through deserialization. The data structure including the weight of the neural network is not limited to serialization. Furthermore, the data structure including the weights of the neural network is a data structure to increase computational efficiency while using the resources of the computing device to a minimum (e.g., B-tree, Trie, M-way search TREE, AVL tree, red-black tree). The foregoing is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.

데이터 구조는 신경망의 하이퍼 파라미터(hyper-parameter)를 포함할 수 있다. 그리고 신경망의 하이퍼 파라미터를 포함한 데이터 구조는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다. 하이퍼 파라미터는 사용자에 의해 가변되는 변수일 수 있다. 하이퍼 파라미터는 예를 들어, 학습률(learning rate), 비용 함수(cost function), 학습 사이클 반복 횟수, 가중치 초기화(weight Initialization)(예를 들어, 가중치 초기화 대상이 되는 가중치 값의 범위 설정), hidden unit 개수(예를 들어, 히든 레이어의 개수, 히든 레이어의 노드 수)를 포함할 수 있다. 전술한 데이터 구조는 예시일 뿐 본 개시는 이에 제한되지 않는다.The data structure may include hyper-parameters of the neural network. In addition, the data structure including the hyperparameters of the neural network may be stored in a computer-readable medium. The hyper parameter may be a variable variable by a user. Hyperparameters include, for example, a learning rate, a cost function, the number of repetitions of a learning cycle, weight initialization (eg, setting a range of weight values to be initialized for weights), hidden unit The number (eg, the number of hidden layers, the number of nodes of the hidden layer) may be included. The above-described data structure is merely an example, and the present disclosure is not limited thereto.

본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서 참조할 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수 있다.One of ordinary skill in the art of this disclosure will understand that information and signals may be represented using any of a variety of different technologies and techniques. For example, data, instructions, instructions, information, signals, bits, symbols and chips to which reference may be made in the above description include voltages, currents, electromagnetic waves, magnetic fields or particles, optical fields particles or particles, or any combination thereof.

본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시 적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 소프트웨어로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시 적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.Those of ordinary skill in the art of the present disclosure will recognize that the various illustrative logical blocks, modules, processors, means, circuits, and algorithm steps described in connection with the embodiments disclosed herein include electronic hardware, (convenience For this purpose, it will be understood that it may be implemented by various forms of program or design code (referred to herein as software) or a combination of both. To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends upon the particular application and design constraints imposed on the overall system. A person skilled in the art of the present disclosure may implement the described functionality in various ways for each specific application, but such implementation decisions should not be interpreted as a departure from the scope of the present disclosure.

여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 제조 물품은 임의의 컴퓨터-판독가능 저장장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 저장매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다.The various embodiments presented herein may be implemented as methods, apparatus, or articles of manufacture using standard programming and/or engineering techniques. The term article of manufacture includes a computer program, carrier, or media accessible from any computer-readable storage device. For example, computer-readable storage media include magnetic storage devices (eg, hard disks, floppy disks, magnetic strips, etc.), optical disks (eg, CDs, DVDs, etc.), smart cards, and flash drives. memory devices (eg, EEPROMs, cards, sticks, key drives, etc.). Also, various storage media presented herein include one or more devices and/or other machine-readable media for storing information.

제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시 적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.It is understood that the specific order or hierarchy of steps in the presented processes is an example of exemplary approaches. Based on design priorities, it is to be understood that the specific order or hierarchy of steps in the processes may be rearranged within the scope of the present disclosure. The appended method claims present elements of the various steps in a sample order, but are not meant to be limited to the specific order or hierarchy presented.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석해야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present disclosure. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present disclosure. Thus, the present disclosure is not intended to be limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (12)

적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는, 이미지 내에 존재하는 콘텐츠의 비율을 나타내는 콘텐츠 밀도를 활용하여 초해상도(SR: Super Resolution) 이미징을 위한 모델을 학습시키는 방법으로서,
제 1 이미지 및 상기 제 1 이미지 대비 저해상도의 제 2 이미지를 수신하는 단계; 및
상기 제 1 이미지와 상기 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도(contents density)에 관한 특성을 매칭(matching)시키는 단계;
를 포함하되,
상기 특성을 매칭시키는 단계는,
상기 제 1 이미지로 부터 추출된 제 1 패치와 상기 제 2 이미지로 부터 추출된 제 2 패치 각각의 특징값을 출력하는 단계; 및
상기 각각의 특징값을 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응되는 제 1 패치를 선별하는 단계;
를 포함하는,
방법.
A method of training a model for super resolution (SR) imaging by utilizing a content density representing a proportion of content present in an image, performed by a computing device comprising at least one processor, the method comprising:
Receiving a first image and a second image having a lower resolution compared to the first image; and
matching a characteristic regarding a contents density between the first image and the second image;
including,
Matching the characteristics comprises:
outputting feature values of each of the first patch extracted from the first image and the second patch extracted from the second image; and
selecting a first patch corresponding to a characteristic related to a content density of the second patch based on each of the characteristic values;
containing,
method.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 이미지의 콘텐츠와 상기 제 2 이미지의 콘텐츠는 상호 대응되지 않는 것인,
방법.
The method of claim 1,
The content of the first image and the content of the second image do not correspond to each other,
method.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 패치의 특징값과 상기 제 2 패치의 특징값을 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 제 1 패치를 선별하는 단계는,
상기 제 1 패치의 특징값과 상기 제 2 패치의 특징값의 차이를 연산하는 단계; 및
상기 연산된 특징값의 차이를 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 제 1 패치를 선별하는 단계;
를 포함하는,
방법.
The method of claim 1,
Selecting the first patch corresponding to the content density characteristic of the second patch based on the characteristic value of the first patch and the characteristic value of the second patch includes:
calculating a difference between the feature value of the first patch and the feature value of the second patch; and
selecting a first patch corresponding to a characteristic related to a content density of the second patch based on the difference in the calculated characteristic values;
containing,
method.
제 5 항에 있어서,
상기 연산된 특징값의 차이를 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 제 1 패치를 선별하는 단계는,
상기 연산된 특징값의 차이와 임계값을 비교하는 단계; 및
상기 비교의 결과를 기초로, 소정의 조건을 만족하는 제 1 패치를 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응하는 패치로 선택하는 단계;
를 포함하는,
방법.
6. The method of claim 5,
The step of selecting the first patch corresponding to the characteristic related to the content density of the second patch based on the difference in the calculated feature values includes:
comparing the difference between the calculated feature values and a threshold value; and
selecting a first patch satisfying a predetermined condition as a patch corresponding to a content density characteristic of the second patch based on a result of the comparison;
containing,
method.
제 6 항에 있어서,
상기 소정의 조건은,
상기 제 1 패치의 특징값과 상기 제 2 패치의 특징값의 차이가 상기 임계값 미만인 경우, 상기 제 1 패치와 상기 제 2 패치 간의 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 대응되는 것으로 판단하는 조건;
을 포함하는,
방법.
7. The method of claim 6,
The predetermined condition is
a condition for determining that a content density characteristic between the first patch and the second patch corresponds to a difference between the characteristic value of the first patch and the characteristic value of the second patch is less than the threshold value;
containing,
method.
제 1 항에 있어서,
상기 특징값은,
이미지의 콘텐츠 밀도에 관한 특성을 나타내는 통계적 지표 중 하나인 분산값;
을 포함하는,
방법.
The method of claim 1,
The feature value is
a variance value, which is one of the statistical indices indicating the characteristics of the content density of an image;
containing,
method.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 이미지와 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭된 제 1 이미지를 기초로, 상기 제 2 이미지에 대응되는 저해상도의 이미지를 생성하도록 제 1 모델을 학습시키는 단계; 및
상기 제 1 모델의 출력 이미지를 기초로, 상기 제 2 이미지와 콘텐츠 밀도에 관한 특성이 매칭된 제 1 이미지에 대응되는 고해상도의 이미지를 생성하도록 제 2 모델을 학습시키는 단계;
를 더 포함하는,
방법.
The method of claim 1,
training the first model to generate a low-resolution image corresponding to the second image, based on the first image in which the second image and the content density characteristics are matched; and
training a second model to generate a high-resolution image corresponding to the first image in which the characteristic related to the content density is matched with the second image based on the output image of the first model;
further comprising,
method.
컴퓨터 판독가능 저장 매체 저장된 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 경우, 이미지 내에 존재하는 콘텐츠의 비율을 나타내는 콘텐츠 밀도를 활용하여 초해상도(SR: Super Resolution) 이미징을 위한 모델의 학습을 수행하는 이하의 동작들을 수행하도록 하며, 상기 동작들은:
제 1 이미지 및 상기 제 1 이미지 대비 저해상도의 제 2 이미지를 수신하는 동작; 및
상기 제 1 이미지와 상기 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도(contents density)에 관한 특성을 매칭(matching)시키는 동작;
을 포함하되,
상기 특성을 매칭시키는 동작은,
상기 제 1 이미지로 부터 추출된 제 1 패치와 상기 제 2 이미지로 부터 추출된 제 2 패치 각각의 특징값을 출력하는 동작; 및
상기 각각의 특징값을 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응되는 제 1 패치를 선별하는 동작;
을 포함하는,
컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored in a computer readable storage medium, wherein the computer program, when executed on one or more processors, utilizes a content density representing a proportion of content present in an image to train a model for super resolution (SR) imaging. to perform the following operations for performing:
receiving a first image and a second image having a lower resolution compared to the first image; and
matching a characteristic regarding a contents density between the first image and the second image;
including,
The operation of matching the characteristics is,
outputting feature values of each of the first patch extracted from the first image and the second patch extracted from the second image; and
selecting a first patch corresponding to a characteristic related to a content density of the second patch based on each of the characteristic values;
containing,
A computer program stored in a computer-readable storage medium.
이미지 내에 존재하는 콘텐츠의 비율을 나타내는 콘텐츠 밀도를 활용하여, 초해상도(SR: Super Resolution) 이미징을 위한 모델의 학습을 수행하는 컴퓨팅 장치로서,
적어도 하나의 코어를 포함하는 프로세서;
상기 프로세서에서 실행가능한 프로그램 코드들을 포함하는 메모리; 및
이미지를 수신하는 네트워크부;
를 포함하고,
상기 프로세서는,
제 1 이미지와 상기 제 1 이미지 대비 저해상도의 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도(contents density)에 관한 특성을 매칭(matching)시키되,
상기 특성을 매칭 시키는 것은:
상기 제 1 이미지로 부터 출력된 제 1 패치와 상기 제 2 이미지로 부터 추출된 제 2 패치 각각의 특징값을 출력하는것, 및
상기 각각의 특징값을 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응되는 제 1 패치를 선별하는 것;
을 포함하는,
장치.
A computing device that performs training of a model for super-resolution (SR) imaging by utilizing a content density that represents the proportion of content present in an image, comprising:
a processor including at least one core;
a memory containing program codes executable by the processor; and
a network unit for receiving an image;
including,
The processor is
Matching the characteristics regarding the content density between the first image and the second image of lower resolution compared to the first image,
Matching the above characteristics is:
outputting feature values of each of the first patch output from the first image and the second patch extracted from the second image; and
selecting a first patch corresponding to a characteristic related to a content density of the second patch based on each of the characteristic values;
containing,
Device.
뉴럴 네트워크의 파라미터의 적어도 일부를 업데이트하는 학습 과정과 관련된 가공된 데이터에 대응하는 데이터 구조가 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서, 상기 뉴럴 네트워크의 동작은 상기 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하고, 상기 데이터의 가공 방법은,
제 1 이미지 및 상기 제 1 이미지 대비 저해상도의 제 2 이미지를 수신하는 단계; 및
상기 제 1 이미지와 상기 제 2 이미지 간의 콘텐츠 밀도(contents density)에 관한 특성을 매칭(matching)시키는 단계;
를 포함하되,
상기 특성을 매칭시키는 단계는,
상기 제 1 이미지로 부터 추출된 제 1 패치와 상기 제 2 이미지로 부터 추출된 제 2 패치 각각의 특징값을 출력하는 단계; 및
상기 각각의 특징값을 기초로, 상기 제 2 패치의 콘텐츠 밀도에 관한 특성에 대응되는 제 1 패치를 선별하는 단계;
를 포함하고,
상기 콘텐츠 밀도는 이미지 내에 존재하는 콘텐츠의 비율을 나타내는,
데이터 구조가 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
A computer-readable recording medium storing a data structure corresponding to processed data related to a learning process of updating at least a part of a parameter of a neural network, wherein an operation of the neural network is based at least in part on the parameter, and the processing of the data Way,
Receiving a first image and a second image having a lower resolution compared to the first image; and
matching a characteristic regarding a contents density between the first image and the second image;
including,
Matching the characteristics comprises:
outputting feature values of each of the first patch extracted from the first image and the second patch extracted from the second image; and
selecting a first patch corresponding to a characteristic related to a content density of the second patch based on each of the characteristic values;
including,
wherein the content density represents the proportion of content present in the image;
A computer-readable recording medium having a data structure stored thereon.
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US20210082092A1 (en) * 2019-09-12 2021-03-18 International Business Machines Corporation Artifact removal in medical imaging

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