KAIST, 3차원 구강 스캐닝용 휴대용 카메라 개발

치과 검진뿐 아니라 내시경, 현미경 등 적용 가능

정기훈 KAIST 바이오및뇌공학과 교수팀은 3차원 구강 스캐닝에 적합한 '초소형 고심도 라이트필드 카메라'를 개발했다. 사진은 구강 스캐닝용 라이트필드 카메라를 만드는 데 활용한 고체 잠입 마이크로렌즈 어레이(왼쪽)와, 이 카메라로 만든 구강 스캐너와 구강 모형(오른쪽)./KAIST

국내 연구진이 치과 치료 전에 입 안쪽을 석고 모형으로 뜨는 대신 3차원으로 스캔할 수 있는 카메라를 개발했다. 치과 검진용뿐 아니라 내시경, 현미경 등 다양한 분야에서 쓰일 전망이다.

KAIST는 정기훈 바이오및뇌공학과 교수와 권재명 박사과정 연구원팀이 3차원 구강 스캐닝에 적합한 ‘초소형 고심도 라이트필드 카메라’를 개발했다고 6일 밝혔다.

이전에도 입 안을 모형으로 뜨는 인상채득 대신 3차원으로 스캔하는 장비가 있었다. 하지만 장비 크기가 너무 크고 정확도가 낮아 실용도가 매우 낮았다. 구강에 쓰이는 만큼 장비 크기를 줄이고, 손을 움직일 때마다 잡음이 나타나는 현상을 개선할 필요가 있었다.

연구진이 개발한 라이트필드 카메라는 이미지센서 앞에 마이크로렌즈 어레이를 배치해 이런 문제점을 해결했다. 일반 카메라는 이미지센서만 들어 있어 여기에 도달하는 빛의 세기만 픽셀 단위로 기록한다. 하지만 연구진은 지름 수십~수백㎛인 미세렌즈를 배열해 만든 마이크로렌즈 어레이를 넣어 빛의 방향까지 구분한다. 그래서 한번만 촬영해도 3차원 광학 이미지를 얻을 수 있고, 구조가 간단해 장비 자체를 초소형으로 만들 수 있다. 휴대하기가 편할 뿐 아니라 손떨림에도 비교적 정확한 영상을 얻을 수 있다.

연구팀은 이 초소형 고심도 라이트필드 카메라 기반의 구강 스캐너를 이용해 휴대 촬영한 결과 잡음 없이 선명한 3차원 구강 영상을 얻는 데 성공했다. 기존 구강 스캐너와 달리 소형화에 적합한 간단한 라이트필드 카메라만으로도 정교한 3차원 구강 스캐닝이 가능함을 확인했다.

정기훈 교수는 “이 카메라는 구강 스캐닝 뿐만 아니라 생체 내 3차원 이미징을 위한 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있다”며 “내시경, 현미경 등의 다양한 바이오·의료 분야는 물론 3차원 산업용 검사 장비에 쓰일 것”이라고 기대했다.

이 연구 결과는 지난달 28일 국제학술지 ‘에이피엘 바이오엔지니어링’에 실렸다.

참고 자료

APL Bioengineering(2023) DOI: 10.1063/5.0155862

'초소형 고심도 라이트필드 카메라' 기반 구강 스캐너로 찍은 3차원 구강 영상./KAIST

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