연구원들은 LED 룸 조명과 스마트폰으로 3D 이미지를 획득합니다.

LED가 기존 조명 시스템을 대체함에 따라 일상 조명에 더 스마트한 기능을 제공합니다. 스마트폰을 사용하여 집에서 LED 조명을 어둡게 할 수 있지만 연구원들은 3D 이미징을 위한 간단한 조명 시스템을 만들기 위해 동적으로 제어되는 LED를 활용하여 이를 한 단계 더 발전시켰습니다.

연구원들은 카메라를 조명과 동기화하기 위한 복잡한 수동 프로세스 없이 휴대폰과 LED를 사용하여 3D 광학 이미징을 수행할 수 있음을 입증했습니다.

Emma Le Francois는 "실내 영역에 스마트 조명 시스템을 배포하면 실내의 모든 카메라가 조명을 사용하고 주변 환경에서 3D 정보를 검색할 수 있습니다."라고 말했습니다. “LED는 광통신, 가시광선 포지셔닝 및 이미징과 같은 다양한 애플리케이션을 위해 탐색되고 있습니다. 언젠가는 실내 조명에 사용되는 LED 스마트 조명 시스템이 이러한 모든 용도에 동시에 사용될 수 있을 것입니다.”

인간의 시각은 두 눈으로 약간 다른 두 방향에서 장면을 볼 때 깊이 정보를 재구성하기 위해 뇌에 의존합니다. 하나의 감지기 또는 카메라가 여러 방향에서 오는 조명과 결합되는 측광 스테레오 이미징이라는 방법을 사용하여 깊이 정보를 얻을 수도 있습니다. 이 조명 설정을 통해 이미지를 다른 그림자로 기록할 수 있으며, 이를 3D 이미지를 재구성하는 데 사용할 수 있습니다.

측광 스테레오 이미징에는 전통적으로 카메라의 시야 축을 중심으로 대칭적으로 배치된 LED와 같은 4개의 광원이 필요합니다. 새로운 연구에서 연구자들은 물체가 위에서 아래로 조명되지만 측면에서 이미지화될 때 3D 이미지가 재구성될 수도 있음을 보여줍니다. 이 설정을 통해 오버헤드 룸 조명을 조명에 사용할 수 있습니다.

연구원들은 각 LED를 고유한 방식으로 변조하는 알고리즘을 개발했습니다. 이것은 카메라가 3D 재구성을 용이하게 하기 위해 어떤 LED가 어떤 이미지를 생성했는지 결정할 수 있도록 하는 지문과 같은 역할을 합니다. 새로운 변조 방식은 자체 클럭 신호도 전달하므로 카메라를 사용하여 LED 클럭 신호를 수동적으로 감지함으로써 이미지 획득이 LED와 자체 동기화될 수 있습니다.

이 새로운 접근 방식을 시연하기 위해 연구원들은 상업적으로 이용 가능한 LED를 기반으로 하는 측광 스테레오 설정과 함께 변조 방식을 사용했습니다. 간단한 Arduino 보드는 LED에 대한 전자 제어를 제공했습니다. 스마트폰의 고속 동영상 모드를 사용하여 이미지를 캡처했습니다. 그들은 이미징을 복잡하게 만들 수 있는 반짝이는 표면을 피하기 위해 무광 소재로 3D 프린팅한 48밀리미터 높이의 입상을 이미지화했습니다.

LED와 스마트폰의 가장 좋은 위치를 식별한 후, 연구원들은 42cm 떨어진 곳에서 이미지를 촬영했을 때 인형의 재구성 오류가 2.6mm에 불과했습니다. 이 오류율은 재구성의 품질이 다른 측광 스테레오 이미징 접근 방식의 품질과 비슷했음을 보여줍니다. 그들은 또한 움직이는 물체의 이미지를 재구성할 수 있었고 방법이 주변광의 영향을 받지 않는다는 것을 보여주었습니다.

현재 시스템에서 이미지 재구성은 랩톱에서 몇 분 정도 걸립니다. 시스템을 실용적으로 만들기 위해 연구원들은 원시 이미지 데이터에서 물체의 모양을 재구성하는 방법을 학습하는 딥 러닝 신경망을 통합하여 계산 시간을 단 몇 초로 줄이기 위해 노력하고 있습니다.