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UNIST 연구진, 왜곡없이 3차원 공간 보다 생생하게 재현하는 기술 개발

기사승인 2019.09.10  22:30:02

이다예

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  ▲ UNIST 전기전자컴퓨터공학부 (오른쪽)심재영 교수와 제1저자인 윤재성 연구원. 울산과학기술원 제공.  
 
   
 
  ▲ 3차원 영상에서 유리면(하늘색)과 허상(붉은색)을 검출한 장면. 울산과학기술원 제공.  
 

3차원 공간을 보다 생생하고 정확하게 재현해낼 수 있는 영상정보 처리기술이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST)은 전기전자컴퓨터공학부 심재영 교수팀이 라이다 스캐너로 얻은 대면적 3차원 영상에서 안에 포함돼 있는 유리면과 그 유리에 반사돼 생긴 허상을 자동으로 찾아낸 뒤, 이를 제거하는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.


라이다 스캐너는 빛을 쏘아 보내고, 돌아오는 거리를 계산해 주변을 인식하기 때문에 광범하고 정확한 데이터를 얻을 수 있는 장비다. 이에 가상현실(VR), 증강현실(AR), 자율주행 등 5G 시대를 이끌어나갈 첨단기술을 뒷받침하는 데 쓰이고 있다.

하지만 빛을 이용하는 라이다 스캐너는 유리를 만나면 반사된 허상을 인식하기 때문에 번거로운 추가 작업이 필요하다. 공간 인식을 위해 쏘아낸 빛이 유리를 투과하기 때문에 의도치 않은 허상과 왜곡이 생기는 거다.

이에 연구진은 유리의 반사 특성을 역이용하는 방법을 고안해 두 단계로 진행했다. 첫 번째는 유리면이 어디에 있는지를 인식하는 것이고, 두 번째는 인식된 유리면을 기준으로 허상의 위치를 추적해 제거하는 것이다.

연구진은 먼저 라이다 스캐너가 회수하는 레이저 펄스에 주목했다.

보통의 경우 레이저는 물체에 한 번 반사돼 돌아온다. 반대로 유리가 있는 경우는, 유리와 유리 뒤편의 물체, 유리 앞면의 물체 등에 반사된 여러 개의 레이저가 돌아온다.

연구진은 레이저가 발사되는 위치와 돌아오는 펄스의 수를 계산하면 유리면의 위치를 알 수 있다는 원리를 이용해 유리면을 검출하는 기술을 개발했다. 이어 유리면의 반사 경로를 추적해 실상과 허상의 위치를 구별하는 알고리즘을 개발했다.

이 기술은 반사가 이뤄질 수 있는 모든 경우의 수를 파악하고, 진상과 허상의 여러 특성을 적용해 만들었다. 이를 활용하면 최대 4장의 유리가 동시에 존재하는 환경에서도 허상과 실상을 구별할 수 있다.

심재영 교수는 “새로운 문제를 해결하는 도전이었기에 실험 데이터 확보부터 알고리즘 성능 평가 방법까지 모두 직접 진행하는 어려움이 있었지만, 이 덕분에 독창적인 원천기술을 확보했다”며 “앞으로 자율주행, VR, AR 등 첨단기술 실현을 위한 고품질 3D 콘텐츠 제작에 도움이 되길 바란다”고 말했다.

과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원으로 이뤄진 이번 연구 논문은 세계적인 권위의 국제학술지 ‘국제전기전자공학회 패턴분석 및 기계지능(IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence)’에 출판될 예정이며, 지난 8월 온라인에 먼저 공개됐다.


이다예 yeda0408@iusm.co.kr

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