'AI'로 3차원 영상도 고화질로 얻는다

- KAIST 예종철 교수팀, 뇌 신경세포 등 3차원 고화질 영상기술 개발

대규모 3차원 영상 고화질 복원. 쥐 대뇌 반구 전체에 해당하는 대규모 3차원 영상에 해당 기술을 적용하여 고화질 복원하였다. 다양한 생물 조직 구조에도 화질 향상이 효과적으로 가능한 것을 볼 수 있다. 오른쪽 밑 2차원 영상들은 그림 2열에서 노란색 박스로 표시된 부분을 고화질로 별도 촬영한 비교본과 비교 검증했다. [KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 김재철 AI 대학원 예종철 교수 연구팀이 서울대학교 장성호 교수팀, 포스텍 김기현 교수팀과 공동연구를 통해 형광 현미경의 오랜 문제인 이방성(Anisotropy)을 해결해, 3차원 영상 화질을 획기적으로 끌어올리는 인공지능 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

이방성 문제란 형광 현미경으로 3차원 영상을 획득하는 데 있어 빛의 성질로 인해 영상 공간 방향 간에 적게는 2~3배, 많게는 10배까지도 화질 차이가 발생하는 문제를 뜻한다. 예를 들면 3차원 영상을 보는 각도마다 화질의 차이가 발생하는 것이다.

연구팀은 수학적 기법인 최적 수송이론 기반을 둔 새로운 인공지능 시스템을 개발해 공초점 현미경과 광 시트 현미경에 적용했다. 기존 인공지능 기법들과는 다르게, 인공지능 학습 데이터가 따로 필요하지 않고, 하나의 3차원 영상만으로도 인공지능 학습에 적용할 수 있다는 점에서 획기적이라 볼 수 있으며, 생물학 연구자들에게 생물 표본의 3차원 고화질 영상 획득에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.

예종철 KAIST 김재철 AI대학원 교수.[KAIST 제공]

예종철 교수는 “3차원 영상 획득에 있어 극복하기 어려웠던 현미경의 물리적 한계를 인공지능 기술을 통해 뛰어넘었다”면서 “비지도 학습 기반으로 훈련이 진행되기 때문에, 다양한 많은 종류의 3차원 영상 촬영 기법에도 확장 적용 가능하며, 또한 인공지능 연구의 새로운 응용을 개척했다는 데 의미가 있다ˮ고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 6월 8일자 온라인판에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com