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화재의 인물(과학)
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2019년 01월 31일 (목) 15:51
슈퍼맨 눈, 벽 너머 그림자 분석해 촬영 성공

모퉁이에 숨겨진 사물을 벽에 비친 그림자로 분석해 일반 디지털 카메라로 촬영하는 데 성공했다.

비스듬한 거울이나 자동차의 사이드 미러처럼 볼 수 없는 곳을 보이게 하는 기술은 예로부터 개발되고 있다. 하지만 잠수함의 잠망경처럼 고감도 센서와 첨단 장비를 활용한 아이디어는 복잡하고 비용이 너무 많이 들어 실생활 응용이 어렵다.

그런 가운데, 보스턴 대학(Boston University) 연구팀이 벽에 비치는 그림자를 분석해 보이지 않는 곳에 있는 모니터에 비친 이미지를 일반 디지털 카메라를 사용해 촬영하는 데 성공했다. 연구 결과는 1월 23일(현지 시각) 과학학술지 네이처지에 'Computational periscopy with an ordinary digital camera'라는 논문명으로 게재됐다

연구팀은 먼저 하얀 벽 앞에 카메라를 설치하고 같은 하얀 벽면을 마주 보도록 LCD 화면을 배치했다. 또한 카메라와 이미지 사이에 벽을 사이에 두고 이미지가 카메라에 비치지 않도록 되어있다.

화면에는 단순한 2D 이미지(닌텐도(Nintendo) 버섯, 빨간색 모자가 있는 노란색 이모티콘 또는 보스턴 대학교 이니셜 BU)가 크고 굵은 빨간색 글꼴로 표시된다. 하얀 벽은 잠망경 거울 기능을 했다.

벽이 하얗게 보이는 것은 특정 방향의 빛을 반사하는 거울과는 달리 벽은 반사된 빛을 모든 각도에서 산란시키기 때문이다. 그리고 벽 너머에 있는 LCD 화면에서 발산되는 빛이 하얀 벽에 해당 이미지의 희미한 반그림자가 벽에 투영된다. 연구팀은 장시간 노출 촬영을 하고 디지털 카메라로 흰 벽에 비치는 반그림자를 잡아냈다.

카메라는 LCD 디스플레이가 어디에 있는지 모르기 때문에 흰 벽을 분석하고 반그림자가 투영되는 위치를 추측. 빨강·초록·파랑(RGB) 3색을 식별 알고리즘에 의해 분석해 LCD 디스플레이에 표시된 이미지를 재현했다. 논문에 따르면 숨겨진 물체를 재현하는 데까지 48초가 걸린다.

실제로 재현한 이미지는 위 그림의 왼쪽이 LCD 디스플레이에 표시된 이미지다. 왼쪽에서 두 번째에 있는 것이 첫 번째 발견된 반그림자, 그리고 오른쪽 3개 이미지는 분석을 거듭한 결과 출력된 이미지다. 분석을 거듭할수록 정확도가 높아졌다. 특히 버섯과 모자를 쓴 소년의 반그림자는 사람의 눈으로 보면 거의 차이가 없다. 특히 1번째 분석에서 이미 버섯과 소년을 구별할 수 있다.

논문 저자 중 한명인 보스톤대학 전자공학자 비베트 고얄(Vivek Goyal) 교수는 "이 기술은 기존의 하드웨어를 사용하고 있다. 우리가 사용한 카메라는 스마트폰 카메라와 본질적인 차이는 없다. 따라서 스마트폰용 앱을 제공할 수도 있다"고 말했다.

특히 "이 새로운 기술이 가장 널리 쓰일 곳 중 하나로 자율주행차량으로 교차로 및 주차 시 사각 지대를 파악할 수 있다"고 설명했다. 또한 기능을 확대해 이미지뿐만 아니라 비디오카메라처럼 움직이는 영상도 재현할 계획이라고 밝혔다.

 
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