KAIST, 3D 구강 스캐닝용 카메라 개발

정기훈 바이오및뇌공학과 교수

카이스트(KAIST)는 바이오및뇌공학과 정기훈(사진) 교수 연구팀이 3차원 구강 스캐닝에 적합한 휴대형 라이트필드 카메라를 개발하는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

기존 구강 스캐너는 큰 크기와 낮은 정확도로 인해 여전히 사용 빈도가 낮아, 적용 범위를 넓히고 실용적인 사용을 위해서는 소형화와 손움직임에 의한 동작 잡음 개선 등이 필요한 상황이다.

이미지 센서의 픽셀에 도달하는 빛의 세기만을 기록하는 일반적인 카메라와 달리 라이트필드 카메라는 마이크로렌즈 어레이를 이미지센서 앞에 배치해 들어오는 빛의 방향을 구분한다. 따라서 한 번의 촬영으로 3차원 광학이미지를 획득할 수 있을 뿐만 아니라 간단한 구조를 가지기 때문에 초소형 제작이 가능하다.

최종 패키징된 라이트필드 카메라 기반 구강 스캐너 및 구강 모형 [KAIST 제공]

연구팀은 3차원 구강 스캐닝을 위해 주 렌즈, 고체 잠입 마이크로렌즈 어레이, 이미지센서 등을 이용한 동작잡음이 없는 초소형 고심도 라이트필드 카메라를 설계·제작했다. 핵심기술은 저굴절률의 고분자 코팅을 통해 마이크로렌즈의 초점거리를 향상한 고체 잠입 마이크로렌즈다. 제작된 라이트필드 카메라는 손떨림에도 둔감하고, 한 번 촬영으로 더 많은 3차원 영상정보를 쉽게 획득할 수 있다.

연구팀은 설계한 라이트필드 카메라 기반의 구강 스캐너를 이용한 휴대 촬영을 통해 동작 잡음 없이 구강 모형의 3차원 재구성 영상 획득에 성공했다. 기존 구강 스캐너에서 주로 쓰이는 복잡한 광학계가 아닌 소형화에 적합한 간단한 구조의 라이트필드 카메라를 이용해 높은 정확도의 3차원 구강 스캐닝이 가능함을 확인했다.

정기훈 교수는 “개발한 라이트필드 카메라는 구강 스캐닝 뿐만 아니라 생체 내 3차원 이미징을 위한 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있을 것”이라며 “내시경, 현미경 등의 다양한 바이오·의료분야는 물론 3차원 산업용 검사장비에 활용하게 될 것으로 기대된다”고 설명했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘에이피엘 바이오엔지니어링(APL Bioengineering)’ 최신호에 게재됐다.

구본혁 기자

nbgkoo@heraldcorp.com