연구자들, 수중 및 육상 환경에서 작동하는 인공 시각 시스템 개발

인공 시각 시스템은 자율 주행 자동차, 물체 감지, 스마트 카메라 등 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 이러한 시스템은 종종 생물학적 유기체에서 영감을 받았지만, 현재의 인공 시각 시스템은 몇 가지 제한을 가지고 있습니다. 예를 들어, 일반적으로 육상과 수중 환경에서 모두 이미지를 처리할 수 없습니다. 또한 일반적으로 반구형 필드 오브 뷰(FOV)에 제한됩니다.

신개념 인공 시각 시스템

한국과 미국의 연구자 팀은 이러한 제한을 극복하기 위해 수중과 육상 환경에서 작동하는 신개념 인공 시각 시스템을 설계했습니다. 이 시스템은 전방향 이미징 능력을 가지고 있습니다.

이 연구는 Nature Electronics 저널에 발표되었습니다.

광주과학기술원(Gwangju Institute of Science and Technology)의 Young Min Song 교수가 이 연구에 참여했습니다.

“생물학적 영감을 받은 시각 연구는 종종 새로운 개발로 이어집니다. 이는 자연을 더 깊이 이해할 수 있도록 해주고, 개발된 이미징 장치는 구조적 및 기능적으로 효과적입니다”라고 송 교수는 말합니다.

자연에서 영감

연구팀은 물과 육지 모두에서 영상을 얻는 능력과 360도 시야를 갖춘 육상 게의 일종인 농게에서 영감을 받았습니다. 농게는 복안의 타원체형 눈자루 덕분에 파노라마 영상을 얻을 수 있습니다. 또한 굴절률이 점진적으로 변하는 평평한 각막을 갖추고 있어 물과 육지 모두에서 영상을 얻을 수 있습니다.

연구자들은 굴절률이 점진적으로 변하는 평면 미세 렌즈 배열을 유연한 실리콘 포토다이오드 배열에 통합한 시각 시스템을 개발했습니다. 그런 다음 이를 구형 구조에 부착했습니다.

점진적으로 변하는 굴절률과 미세 렌즈의 평평한 표면은 외부 환경 변화로 인한 초점 이탈 효과를 보정하도록 최적화되었습니다. 이는 복잡하고 혼란스러울 수 있지만, 연구자들은 이를 다른 매체에서 빛을 동일한 위치로 집중시키는 것으로 생각할 수 있다고 말합니다.

시스템 테스트

연구자들은 시스템의 능력을 테스트했습니다. 광학 시뮬레이션과 수중 및 육상 환경에서 이미징 데모를 수행했습니다. 장치를 물에 절반쯤 담가 수륙 양용 영상 촬영을 시연했습니다. 생성된 영상은 선명했으며, 시스템은 수중과 육상 환경에서 모두 300도 수평과 160도 수직의 전방향 시야 필드를 가지고 있었습니다. 구형 마운트의 직경은 2cm로 매우 작아 시스템을 컴팩트하고 휴대용으로 만들었습니다.

“우리의 시각 시스템은 가상 또는 증강 현실 또는 자율 주행 자동차의 모든 날씨 시야에 적용될 수 있는 360도 전방향 카메라를 가능하게 할 수 있습니다”라고 송 교수는 말합니다.