KAIST, 3차원 표정인식용 인공지능 라이트필드 카메라 개발
KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈, 이도헌 교수 공동연구팀이 근적외선 기반 라이트필드 카메라와 인공지능기술을 융합하여 얼굴의 감정표현을 구분하는 기술을 개발했다고 밝혔다
연구 배경
표정 또는 감정 판독 기술은 장애인의 소통, 원격진료 등의 의료 정보뿐만 아니라 사회 인지, 인간-기계 상호작용과 같은 다양한 연구에 활발하게 적용되고 있다.
이를 위해 얼굴의 2차원, 3차원, 또는 열 이미지를 통한 특징 추출을 이용하는 방법들이 쓰이고 있다. 3차원 이미지는 2차원 또는 열 이미지에 비해 얼굴의 방향과 자세, 주변 광 조건에 대해 표정 판독에 필요한 정보를 보다 안정적으로 제공한다.
특히, 라이트필드 카메라는 초소형으로 제작하기에 적합하고 정확도 높은 3차원 재구성 이미지를 얻을 수 있어 얼굴인식 분야에서의 적용이 시도되고 있다. 하지만 여전히 라이트 필드 카메라를 통해 얼굴의 3차원 정보를 정확하고 정량적으로 획득하는 것에 어려움이 있어 표정 또는 감정 판독 기술에 쓰이기 위해서는 정확도 높은 라이트필드 카메라의 개발이 필요하다.
연구 내용
연구에서는 근적외선 VCSEL 광원과 근적외선 대역필터를 이용하여 얼굴에서 일어나는 빛 반사로 인한 3차원 재구성 정확도 저하를 줄이고, 미세렌즈 사이의 광학 크로스토크를 제거하여 조명불변성 및 고대비도를 갖는 라이트필드 카메라를 제작하였다. 이를 통해 높은 정확도의 3차원 얼굴 이미지를 획득할 수 있었고, 인공지능 기계 학습을 이용해서 피험자의 표정을 구분하였다.
기대 효과
제작한 근적외선 기반 라이트필드 카메라는 현장 진단, 모바일 헬스케어, 사회 인지, 인간-기계 상호작용 등의 분야에서 표정과 감정을 정량적으로 분석하기 위한 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 정기훈 교수는 “연구팀이 개발한 초소형 라이트필드 카메라는 정량적으로 인간의 표정과 감정을 분석하기 위한 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 연구의 의미를 설명했다.
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