논문명 : Light-Field Camera for Fast Switching of Time-Sequential Two-dimensional and Three-dimensional Image Capturing at Video Rate

저널명 : IEEE Transactions on Industrial Electronics

- 교신저자: 김학린 교수 (경북대학교 전자공학부)

- 제1저자: 주경일 박사 (경북대학교 전자공학부)

- 공동저자: 박민규 박사 (경북대학교 전자공학부), 박희원 석사 (경북대학교 전자공학부), 이태현 박사과정생 (경북대학교 전자공학부), 권기철 박사 (충북대학교, 정보통신공학부), 임영태 박사 (충북대학교, 정보통신공학부), Munkh-Uchral Erdenebat (충북대학교, 정보통신공학부), 이현 연구원 (ETRI), 이광순 박사 (ETRI), 김남 교수 (충북대학교, 정보통신공학부)

경북대학교 전자공학부 김학린 교수 연구팀의 3D 이미징 기술에 대한 연구 성과가 “IEEE Transactions on Industrial Electronics”에 게재되었다. 논문이 게재된 저널은 JCR 기준 “Instruments & Instrumentation” 카테고리 분야에서 최고 수준의 저널 (JCR 카테고리 61편 중 1위)로, 해당 연구성과는 충북대학교, 한국전자통신연구원과의 공동연구를 통해 이루어졌다.

논문에서 제시한 light-field (LF) 3D imaging 기술은 단일 시점/심도 영상만 획득 가능한 일반 이미징 광학계와는 달리 곤충의 겹눈 구조와 같은 광학적 특징을 가지는 microlens array를 이용하여 기초영상 이미지 세트 정보를 획득 후, 사용자가 원하는 시점 영상(directional view image) 또는 깊이 영상(depth-refocused image)을 임의로 복원/획득할 수 있는 3차원 이미징 기술이다. 기존 passive microlens array 기반의 LF 3D imaging 기술의 경우, 이러한 3차원 이미징 기능을 얻는 대신에 기존 2D imaging 기술 대비 복원된 이미지 영상의 해상도가 급격히 저하된다는 한계점이 있었다. 이 논문에서는 polarization-dependent-switching microlens array (편광의존형 스위칭 마이크로 렌즈 어레이) 소자 기술 및 이의 고속 스위칭 시분할 구동 기술을 제시하고 있으며, 이를 통해 하나의 광학계에서 고해상도의 2차원 영상 이미징 및 functional LF 3차원 영상 이미징을 동시에 구현할 수 있는 “time-sequential 2D/3D switching LF imaging system”을 선보였다. 이 기술은 1000 fps급의 고속 영상 촬영 조건에서도 고해상도 2차원 동영상과 3차원 light-field 동영상을 동시에 촬영할 수 있음을 보여주었으며, 이를 통해 움직이는 물체에 대한 고해상도 2차원 초고속 촬영 동영상 및 3차원 물체의 directional-view 및 depth-slice 동영상들을 high-frame-rate 조건에서도 복원/재생하였다.

본 연구에서 개발된 2D/3D switchable LF imaging optical system은 초소형 광모듈로 2D/3D 영상을 실시간 획득할 수 있는 광학 기술로써, 무인로봇 비젼 시스템, 스마트 드론 기술, 바이오 현미경 등과 같은 다양한 실시간 2D/3D 이미징 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

해당 연구 성과는 경북대학교 이달의 우수논문으로 선정되었다.