2019.09.16(월)

다아라매거진 로고

e-book

검색 폼

3차원 영상서 자동으로 왜곡 검출·제거 기술 개발

번거로운 작업 없애 빠른 가상현실, 증강현실 구현

3차원 영상서 자동으로 왜곡 검출·제거 기술 개발 - 다아라매거진 기술이슈
(a) 라이다 스캐너는 360° 공간을 각 부분으로 나눠 레이저 펄스를 조사하고 이를 회수해 공간을 인식한다. (b) 회수된 레이저 펄스는 각각 3차원 점을 형성하는데, (c) 돌아온 펄스의 개수를 보면, 형성된 3차원 점이 많은 부분에 유리가 위치하고 있음을 알 수 있다.

최근 가장 주목받는 기술이 있다면 바로 자율주행과 증강현실(AR), 가상현실(VR)이다. 이들 기술에 공통으로 필요한 기술은 ‘3차원 공간에 대한 데이터 확보’에 있다.

원활한 서비스를 위한 ‘고품질의 실세계 장면’이나 ‘3차원 지도’를 확보하기 위한 기술에 대한 수요 역시 증가 추세다. 이 가운데 라이다(LiDAR) 스캐너는 정밀한 데이터를 제공한다는 점 때문에 관심이 모아지고 있다.

라이다 스캐너는 레이저를 조사(照射)하고 되돌아온 빛의 이동시간을 계산해 피사체까지의 거리를 측정하는 장비로, 360° 실세계에 대한 대용량 고정밀 3차원 점 군집 데이터를 제공한다는 강점을 갖고 있다. 하지만 라이다 스캐너에도 약점은 있다.

현대 도시의 건물들은 기능적, 디자인적 완성도를 위해 외벽과 내부에 유리를 사용하는 경우가 많다. 이런 유리 구조물은 레이저와 같은 빛을 투과 · 반사하는 특성을 갖는다. 따라서 유리 구조물이 많은 환경에서 라이다 스캐너를 사용하면, 레이저 펄스가 유리면에 투과, 반사되면서 유리 맞은편의 형상 데이터까지 인식해 허상을 생성하게 된다. 왜곡된 허상 데이터는 3차원 장면을 복원하고 분석하는 등 컴퓨터 비전 알고리즘의 성능을 저하하는 원인이 된다.

3차원 영상서 자동으로 왜곡 검출·제거 기술 개발 - 다아라매거진 기술이슈
가운데 유리면을 기준으로 주어진 회색 화분의 3차원 점에 대해 가능한 모든 레이저 펄스의 경로를 계산한다. 다중 경로 중에서 회색 화분에 대응되는 실제 검은색 화분의 3차원 점을 찾고, 대응점 간의 유사도를 계산하여 회색 화분을 허상으로 판단한다.

국내 연구진이 이처럼 대용량 3차원 영상에서 왜곡된 허상을 자동으로 검출하고 제거하는 기술을 개발하는데 성공했다. 하나의 유리면이 존재할 경우뿐 아니라 복수의 유리 구조물이 존재하는 상황에서도 적용할 수 있다.

UNIST(총장 정무영) 전기전자컴퓨터공학부 심재영 교수팀이 라이다 스캐너로 획득한 대면적 3차원 영상에서 자동으로 유리면을 찾고, 여기에 반사된 허상을 제거하는 기술을 개발했다. 이 기술을 이용하면 추가 작업 없이도 정확한 데이터를 확보할 수 있어 VR, AR을 위한 3차원 세계 구현에 큰 힘이 될 전망이다.

연구진이 개발한 기술은 라이다 스캐너의 영상에서 허상을 제거하는 최초의 기술이며, 유리면이 여러 개 함께 존재하더라도 왜곡을 제거할 수 있는 장점도 있다.
제1저자 윤재성 연구원(전기전자공학과 석·박사통합과정)은 “건물에 설치된 유리는 공간 데이터를 정확하게 획득하는 데 어려움을 주는 존재”라며 “하지만 거꾸로 유리의 반사 특성을 이용하면 일일이 허상을 제거하지 않아도 정확한 3차원 데이터를 얻을 수 있다”고 설명했다.

연구진은 두 단계의 과정을 통해 유리면에 의한 왜곡을 제거했다. 우선, 유리면이 어디에 있는지를 인식하는 것이고, 다음으로, 인식된 유리면을 기준으로 허상의 위치를 추적해 제거하는 것이다.


3차원 영상서 자동으로 왜곡 검출·제거 기술 개발 - 다아라매거진 기술이슈
라이다 스캐너에서 확보한 3차원 영상. 연구진이 개발한 기술을 적용한 결과, 하늘색으로 표현된 부분이 유리면으로 검출됐다. 이어 이를 기준으로 붉은색으로 표시된 부분이 유리면에 반사된 허상으로 판별됐다.

유리면의 위치는 라이다 스캐너에서 회수되는 레이저 펄스의 개수를 통해 알 수 있다. 보통 레이저 하나가 발사되면 반사된 레이저는 한 번만 회수된다. 하지만 유리면에서는 ‘유리에 한 번 반사된 레이저’와 ‘유리를 통과해 물체에서 반사된 레이저’까지 나타나 반사된 레이저 숫자가 늘어난다. 즉, 돌아온 레이저가 많은 부분이 유리면인 것을 알 수 있다.

이렇게 유리면을 찾은 후에는 미리 프로그래밍된 알고리즘을 토대로 유리면에 반사된 허상의 위치를 계산한다. 연구진은 유리의 반사 경로를 거꾸로 추적하는 계산법을 통해 진상과 허상을 구분해 제거하는 기술까지 확보했다.

심재영 교수는 “새로운 문제를 해결하는 도전이었기에 실험 데이터 확보부터 알고리즘 성능 평가 방법까지 모두 직접 진행하는 어려움도 있었지만, 그 덕분에 독창적인 원천기술을 확보했다”며 “향후 자율주행, VR, AR 등 첨단기술 실현을 위한 고품질 3D 콘텐츠 제작에 도움이 되길 바란다”고 말했다.
트위터 페이스북 카카오스토리 네이버블로그 네이버 밴드 PDF

0 / 1000

많이 본 뉴스

1991년 창간  다아라매거진

1991년 창간 다아라매거진

[통권 335호]
제29 - 09월

e-Book 보기

산업전시회 일정

미리가보는 전시회

제호 : 다아라매거진등록번호 : 서울 라 00047등록일/발행일 : 2005년 9월 21일

사업자등록번호 : 113-81-39299 발행/편집인 : 김영환

주소 : 서울시 구로구 경인로 53길 15 중앙유통단지 업무 A동 7층

고객센터 1588-0914

팩스 : 02-2616-6005

이메일 : cs@daara.co.kr

상담시간 : 오전 9시~오후 6시

대통령표창