์ธ๊ณต์ง๋ฅ
์ฐ๊ตฌ์๋ค, ์์ํ ์ธ๊ณต ์๊ฐ ์์คํ ๊ฐ๋ฐ
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 제한점을 가지고 있습니다. 예를 들어, 육지와 수중 환경 모두에서 이미지를 처리할 수 있는 시스템은 일반적으로 사용되지 않으며, 일반적으로 반구형 시야각(FOV)에 제한됩니다.
신규 인공 시각 시스템
한국과 미국의 연구자들은 이러한 제한점을 극복하기 위해 양서형 환경에서 작동하는 전방향 이미징 능력을 가진 신규 인공 시각 시스템을 설계했습니다.
이 연구는 Nature Electronics 저널에 발표되었습니다.
한국과학기술원(Gwangju Institute of Science and Technology)의 Young Min Song 교수가 이 연구에 참여했습니다.
“생물학적 영감을 받은 연구는 종종 새로운 개발로 이어지며, 이는 자연을 더 깊이 이해할 수 있도록 해주고, 개발된 이미징 장치는 구조적 및 기능적으로 효과적임을 보장합니다”라고 송 교수는 말합니다.
자연에서 영감
연구팀은 360도 시야각과 양서형 이미징 능력을 가진 육지성 게인 fidler crab에서 영감을 받았습니다. 게는 복합눈의 타원형 눈대에서 판형 시야각 이미징을 가능하게 하는 특징을 가지고 있으며, 또한 평면 각막과 그라데이션 굴절률 프로파일을 통해 양서형 이미징을 가능하게 합니다.
연구자들은 그라데이션 굴절률 프로파일과 평면 마이크로 렌즈를 갖춘 비전 시스템을 개발했으며, 이는 유연한 실리콘 포토다이오드 어레이에 통합되어 구형 구조에 장착되었습니다.
그라데이션 굴절률과 마이크로 렌즈의 평면은 외부 환경의变化에 따른 초점 Shift 효과를 보상하기 위해 최적화되었습니다. 이는 복잡하고 혼란스러울 수 있지만, 연구팀은 이를 다른 매체에서 빛을 동일한 위치에 초점을 맞추는 것으로 생각할 수 있다고 말합니다.
시스템 테스트
연구팀은 시스템의 능력을 테스트하기 위해 광학 시뮬레이션과 공기 및 물에서 이미징 시연을 수행했습니다. 또한, 장치를 물에 반쯤 담그는 방식으로 양서형 이미징을 수행했습니다. 시스템이 생성한 이미지들은 명확했으며, 연구팀은 시스템이 공기와 물 모두에서 300도 수평 및 160도 수직의 전방향 시야각을 가짐을 보여줄 수 있었습니다. 구형 마운트의 직경은 2cm로, 시스템을 컴팩트하고 휴대용으로 만들었습니다.
“우리의 비전 시스템은 가상 또는 증강 현실 또는 자율 주행 자동차의 모든 날씨 시야각과 같은 응용 분야에서 360° 전방향 카메라를 가능하게 할 수 있습니다”라고 송 교수는 말합니다.
