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정확도 높아진 '인간 표정·감정 분석' 인공지능 카메라 개발

송고시간2022-01-07 11:51

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한국과학기술원(KAIST)은 7일 바이오 및 뇌공학과 정기훈·이도헌 교수 공동연구팀이 근적외선 기반의 라이트필드 카메라와 인공지능(AI) 기술을 융합해 사람의 얼굴 감정·표현을 구분하는 기술을 개발했다고 밝혔다.

정기훈 교수는 "연구팀이 개발한 초소형 라이트필드 카메라는 인간 표정과 감정을 분석하기 위한 새로운 플랫폼"이라며 "모바일 헬스케어, 현장 진단, 인간·기계 상호작용 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

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카이스트 연구팀, 근적외선 기반 라이트필드 카메라·인공지역 기술 융합

한국과학기술원(KAIST) 전경
한국과학기술원(KAIST) 전경

[KAIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 김준호 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 7일 바이오 및 뇌공학과 정기훈·이도헌 교수 공동연구팀이 근적외선 기반의 라이트필드 카메라와 인공지능(AI) 기술을 융합해 사람의 얼굴 감정·표현을 구분하는 기술을 개발했다고 밝혔다.

한 번 촬영으로 빛의 공간·방향 정보를 알 수 있는 라이트필드 카메라는 다시점 영상, 디지털 재초점, 3차원 영상 획득 등으로 다양한 영상을 재구성할 수 있어 주목받는 촬영 기술이다.

3차원 이미지에서는 2차원 또는 열 이미지보다 얼굴 방향·자세, 표정 판독에 필요한 정보가 안정적이다.

다만 실내조명에 따른 그림자, 미세렌즈 사이 광학 크로스토크(영상 겹침) 때문에 이미지 대비도와 3차원 재구성 정확도가 낮아지는 한계를 보였다.

근적외선 기반 라이트필드 카메라의 모식도와 미세배열 렌즈의 현미경 영상, 최종 제작된 라이트필드 카메라.[한국과학기술원(KAIST) 제공. 재판매 및 DB 금지]

근적외선 기반 라이트필드 카메라의 모식도와 미세배열 렌즈의 현미경 영상, 최종 제작된 라이트필드 카메라.[한국과학기술원(KAIST) 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 라이트필드 카메라에 근적외선 영역의 수직 공진형 표면발광레이저(VCSEL) 광원과 근적외선 대역 필터를 적용해 이러한 문제를 해결했다.

연구팀은 얼굴 정면 기준 0도·30도·60도 각도에서 비치는 외부 조명에 근적외선 대역필터를 사용해 최대 54%까지 영상 재구성 오류를 줄였다.

가시광선과 근적외선 영역을 흡수하는 광 흡수층을 미세렌즈 사이에 제작하는 방식으로 영상 겹침을 최소화해 이미지 대비도를 기존보다 2.1배가량 향상하는 데도 성공했다.

또 3차원 얼굴 이미지에서 AI 학습 등을 통해 표정을 성공적으로 구분해 냈고, 분류 정확도는 평균 85%를 보였다.

정기훈 교수는 "연구팀이 개발한 초소형 라이트필드 카메라는 인간 표정과 감정을 분석하기 위한 새로운 플랫폼"이라며 "모바일 헬스케어, 현장 진단, 인간·기계 상호작용 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스트 인텔리전트 시스템스'(Advanced Intelligent Systems)에 지난해 12월 16일 온라인 게재됐다.

근적외선 기반 라이트필드 카메라를 이용해 획득한 표정별 거리지도 및 주요 3차원 얼굴 특징[한국과학기술원(KAIST) 제공. 재판매 및 DB 금지]

근적외선 기반 라이트필드 카메라를 이용해 획득한 표정별 거리지도 및 주요 3차원 얼굴 특징[한국과학기술원(KAIST) 제공. 재판매 및 DB 금지]

kjunho@yna.co.kr

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