빛은 항상 직진합니다. 그 때문에 일반 카메라로는 장애물에 가로막힌 빛을 촬영할 수 없습니다. 그렇다면, 시선에 잡히지 않는 영상 정보를 측정하는 것은 불가능할까요? 반사된 빛의 산란광을 추적하면 시선에 잡히지 않는 정보도 볼 수 있으며, 이와 같은 기술을 비시선 영상기술(non-line-of-sight imaging)이라고 합니다. 실현된다면 이 기술은 자율 주행, 의료 영상, 보안 영상, 재난 구호, 로보틱스 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있을 것으로 예상합니다.

그림. 미래의 비시선 영상기술 응용 시나리오: 장애물로 가려진 시선을 미리 확보하여 전방 교통사고를 미리 경고하는 자율주행시스템의 예

본 기술은 레이저 펄스와 싱글 포톤 센서들과 같은 장비로 이미징 영역을 순차적으로 스캐닝하여 입력 데이터를 획득합니다. 입력 영상을 다차원 공간으로 매핑하고 최적화 알고리즘을 이용해서 수 시간에 걸친 복원을 하면, 가려졌던 공간의 3차원 공간 정보를 얻을 수 있습니다. 하지만 기존 비시선 영상 기술은 각각 한 시간이 넘는 입력 영상 샘플링과 복원 연산 과정을 거쳐야만 3차원 영상을 복원할 수 있으며, 복원 알고리즘으로 해를 구하기 위해서는 물체 표면 성질에 대한 다양한 가정 조건들이 필요합니다.

이에 본 과제는 기존 비시선 영상 기술의 본질적인 한계를 극복하고, 일상생활에 좀 더 자유롭게 사용할 수 있도록 새로운 패러다임을 제시하고자 합니다. 기존의 스캐닝 방식이 아닌 스냅샷 방식으로 영상을 입력받아 바로 3차원 영상을 획득할 수 있으며, 더 나아가 고도의 소형화를 통해 실험실 환경에 제한받지 않는 새로운 비시선 영상 기술을 개발하는 것이 목표입니다.  

본 과제는 스냅샷 기반 비시선 영상 기술을 위한 하드웨어부터 인공지능 기반 3차원 영상 복원 소프트웨어에 이르는 원천 기술을 개발할 예정입니다. 본 연구팀은 계산 영상학(computational imaging) 분야 및 인공지능기반 영상 처리 분야에서 세계적으로 인정받는 선행연구를 수행해왔으며, 본 과제를 통해 비시선 영상 기술의 새로운 패러다임을 제공하고, 이를 실현하기 위한 원천 기술을 개발하여, 장애물에 가려진 물체의 모습을 찍을 수 있는 새로운 영상 기술의 미래를 제안하고자 합니다.