45㎞ 떨어진 사람도 식별…중국 ‘초장거리 AI 카메라’ 개발

중국의 과학자들이 약 45㎞ 떨어져 있는 사람 크기의 피사체를 알아볼 수 있는 새로운 카메라 촬영 기술을 만들어냈다고 영국 데일리메일 등 외신이 11일 전했다.

보도에 따르면, 중국과학기술대(USTC) 판지안웨이 교수(양자물리·양자정보연구부)가 이끄는 연구진은 레이저 이미지 기술과 첨단 인공지능(AI) 소프트웨어를 결합한 카메라 촬영 신기술을 개발해 장거리 촬영 시 나타나는 노이즈 문제를 현저하게 줄일 수 있었다고 미 코넬대 운영 온라인 논문공개 사이트 아카이브(arXiv) 4월22일자에 게재했다.

지구상에서 몇 ㎞ 이상 떨어져 있는 피사체를 촬영하는 기술은 꽤 까다롭다. 먼 거리에 있는 피사체로부터 반사돼 나온 빛을 충분히 포착하기가 쉽지 않고 대기 중 습기와 먼지 탓에 이미지에 왜곡이 생기고 심지어 도시의 경우 스모그와 미세먼지 등 대기오염 물질이 노이즈를 발생시켜 이미지의 해상도를 떨어뜨리기 때문이다.


하지만 판 교수와 동료 교수들 그리고 연구원들은 ‘단일광자 라이다’(LiDAR·Light Detection And Ranging)라는 최신 기술에 자체 개발한 AI 소프트웨어를 결합함으로써 장거리 촬영 시 발생하는 노이즈 문제를 최소화할 수 있었다.

여기서 단일광자 라이다는 레이저를 조사해 피사체로부터 반사된 단일광자가 검출기까지 돌아오는 데 걸리는 시간과 강도 그리고 주파수 변화를 계산해 피사체와의 거리와 속도 그리고 형상 등을 측정할 수 있어 자율주행차의 핵심 기술로 주목받고 있다.

연구진은 단일광자 라이다에 ‘게이팅’(gating)이라는 신기술을 사용한 AI 소프트웨어를 결합해 카메라의 시계(물체가 보이는 범위)에 피사체가 아닌 물질들로부터 반사돼 발생하는 노이즈를 제거할 수 있다.



즉 중국 연구진이 개발한 카메라 기술은 단일광자 라이다 기술로 피사체까지의 거리를 파악함과 동시에 AI 소프트웨어를 통해 그 순간의 시그니처(물체의 한 특성 또는 일련의 특성)가 아닌 다른 모은 특성을 무시해 노이즈를 최소화할 수 있다는 것이다. 또한 이런 기능 덕분에 카메라는 특정 거리를 설정해 촬영할 수도 있다.

또한 단일광자 라이다는 1550㎚ 파장의 적외선 레이저를 사용한다는 점에서 검출기에 손상을 가할 수 있는 태양 광자를 걸러낼 수 있다.

이에 따라 연구진은 상하이 충밍섬에 있는 20층 건물에 카메라를 설치하고 약 45㎞ 떨어진 강 건너 푸둥 항공관리국 검물을 촬영하는 실험을 시행했다. 그 결과 망원경을 통해 얻은 광학 이미지는 노이즈만 보일뿐 아무것도 찍히지 않지만 라이다 기술을 이용한 촬영기법으로는 60㎝ 해상도에 해당하는 건물 창문이 나타난 이미지를 촬영할 수 있는 것으로 나타났다.

이에 대해 연구논문 주저자인 리정핑 연구원은 “우리 결과는 초고해상도, 고속, 저전력 3D 광학 이미징을 위한 새로운 장을 열었다”고 말했다.

특히 연구진이 만들어낸 카메라는 크기가 신발상자 정도로 작은 편이어서 소형 항공기 등에 부착할 수 있다. 또한 이를 통해 공중 감시와 원격 신원 파악 등 정찰·감시 분야에 활용할 수 있는 것으로 알려졌다.

이제 연구진은 이 카메라의 해상도를 수백㎞ 떨어진 피사체도 파악할 수 있는 수준으로 높이기 위해 연구를 계속하고 있는 것으로 전해졌다.

사진=USTC

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr