광주과학기술원(GIST)이 일반 카메라 하나만으로 물체의 정확한 위치와 방향을 실시간으로 파악하는 기술을 개발했다.

GIST는 고광희 기계로봇공학과 교수 연구팀이 단일 RGB 카메라만으로 물체가 3차원 공간에서 어디에 있고 어떻게 기울어져 있는지를 정밀하게 추적하는 기술을 구현했다고 4일 밝혔다.

RGB 카메라는 우리가 흔히 사용하는 일반 컬러 카메라로, 빨강·녹색·파랑 세 가지 색을 조합해 영상을 찍는다.

연구팀이 개발한 기술은 이 카메라 하나로 물체의 위치는 물론 어느 방향으로 회전했는지까지 알아낼 수 있다. 조명이 바뀌거나 배경이 복잡해져도 안정적으로 물체를 추적할 수 있는 게 특징이다.

이 기술을 활용하면 제조 현장에서 원격으로 작업을 지원하는 시스템을 만들 수 있다. 현장 작업자가 스마트글래스를 쓰거나 카메라-프로젝터 장비를 사용하면, 멀리 있는 전문가가 보내는 작업 지시나 안내 표시가 실제 장비 표면에 정확히 표시된다.

기존에는 물체에 마커를 붙이거나 값비싼 깊이 센서를 설치해야 했다. 마커를 붙이면 작업할 때마다 다시 설치해야 하는 불편함이 있고, 깊이 센서는 조명 변화에 약하고 비용 부담이 컸다.

연구팀은 ‘RoI-PCA’라는 새로운 색상 처리 기법을 적용해 이런 문제를 해결했다. 이미지 전체가 아니라 물체가 있는 부분만 선택적으로 색상을 조정해 학습하는 방식이다. 물체 고유의 색은 그대로 유지하면서 조명과 배경 변화로 인한 오차는 줄일 수 있다.

연구팀은 실제 산업 현장과 비슷한 환경에서 진행한 실험에서도 조명이 바뀌고 배경이 복잡해져도 가상 표시가 정확히 정렬되는 것을 확인했다.

연구팀은 앞으로 일부 데이터에만 정답 정보를 제공하고 나머지는 스스로 학습하는 방법(준지도 학습)과, 여러 작업 현장의 데이터를 직접 공유하지 않고도 동시에 학습하는 방법(연합학습)을 결합해 조명·배경 등 환경이 다른 여러 산업 현장에서도 물체 위치와 방향을 정확히 추정할 수 있는 기술(포즈 추정 기술)로 확장할 계획이다.

고광희 GIST 교수는 “마커나 깊이 센서를 설치할 필요가 없어 현장 적용 비용과 유지보수 부담을 크게 줄일 수 있다”며 “제조 현장 교육, 원격 A/S, 품질검사 등 다양한 분야에서 작업 오류를 줄이고 처리 시간을 단축하는 데 기여할 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘컴퓨터 인 인더스트리’에 지난달 20일 온라인 게재됐다.