초록 ▼

□ 연구개요
3차원 이미지 획득을 위한 센서에 관한 연구는 오래전부터 지속적으로 연구되어왔다. 디지털 홀로그래피를 활용한 3차원 센서는 빛의 간섭 원리를 이용한 것으로, depth 방향으로 나노 단위의 높은 이미지 정밀도를 갖는다.
디지털 홀로그래피 기술은 나노 및 마이크로 단위의 측정이 가능하지만 매크로 단위의 영상 취득 시 발생하는 여러 종류의 왜곡 현상으로 인해 영상의 품질이 저하되는 단점을 갖는다. 왜곡 현상 중 가장 큰 영향을 미치는 요인은 물체의 표면에 의해 무작위로 발생하는 스페클 노이즈다.
본 연구는

□ 연구개요
3차원 이미지 획득을 위한 센서에 관한 연구는 오래전부터 지속적으로 연구되어왔다. 디지털 홀로그래피를 활용한 3차원 센서는 빛의 간섭 원리를 이용한 것으로, depth 방향으로 나노 단위의 높은 이미지 정밀도를 갖는다.
디지털 홀로그래피 기술은 나노 및 마이크로 단위의 측정이 가능하지만 매크로 단위의 영상 취득 시 발생하는 여러 종류의 왜곡 현상으로 인해 영상의 품질이 저하되는 단점을 갖는다. 왜곡 현상 중 가장 큰 영향을 미치는 요인은 물체의 표면에 의해 무작위로 발생하는 스페클 노이즈다.
본 연구는 디지털 홀로그래피 3차원 센서 시스템의 스페클 노이즈를 저감시키기 위한 하드웨어 시스템 개발 및 알고리즘 개발을 수행하였으며, 이를 통해 매크로 영역에서의 디지털 홀로그래피 기반의 3차원 센서 성능을 향상시켰다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 디지털 홀로그래피 센서 시스템의 스페클 노이즈 저감을 위해 하드웨어와 소프트웨어 측면에서 연구를 수행하였다.
스페클 노이즈 저감을 위한 하드웨어 시스템의 연구는 스페클 노이즈의 원인을 분석하고 가간섭성이 높은 레이저 광원 대신 가간섭성이 낮은 LED를 사용하여 광원에 따른 스페클 노이즈 저감 성능을 확인하였다.
스페클 노이즈 저감을 위한 소프트웨어의 연구는 스페클 노이즈의 특성을 분석하고 이러한 특성의 노이즈를 저감할 수 있는 인공지능 기반의 노이즈 저감 알고리즘을 개발하여 스페클 노이즈를 저감하였다.
이러한 하드웨어와 소프트웨어 측면 모두의 연구를 바탕으로 통합 디지털 홀로그래피 센서 시스템을 개발하고 이를 실시간으로 활용할 수 있도록 하는데 필수적인 알고리즘을 개발하여, 디지털 홀로그래피 시스템의 활용 범위를 확장시켰다.
이러한 연구 결과는 5건의 국제 학술대회 및 3건의 SCI급 국제 학술지에 발표되는 등 우수한 성과를 보였으며, 특히 인공지능 기반의 스페클 노이즈 저감 알고리즘은 세계 최고 수준의 저감 성능을 보여, Q1 SCI 학술지에 등재되었다.

□ 연구개발결과의 중요성
홀로그래피 기술은 국가적으로 10대 성장산업으로 지정된 분야이며, 특별히 3차원 디스플레이에 있어서 차세대 기술로 여겨지고 있다. 이러한 분야에 실제적인 적용이 이루어지기 위해서는 디지털 홀로그래피 센서 시스템에 대한 연구가 필요하다.
본 연구에서 개발한 디지털 홀로그래피 센서 시스템의 스페클 노이즈 저감 기술 및 홀로그래피 영상처리 기술은 고품질의 데이터를 실시간으로 취득하는데 필수적인 기술이며, 현재 세계 최고 수준이라고 판단된다. 세계 최고 수준의 홀로그래피 원천 기술을 확보함으로 국내 홀로그래피 기기 산업의 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 이러한 연구 결과들은 3차원 센서, 영상신호처리, 디스플레이, 지능형 로봇 등 다양한 산업 영역에 변환 적용될 수 있는 원천기술로 다양한 산업 분야에서 시너지 효과를 가지고 올 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1. 디지털 홀로그래피 센서 시스템 구축 ... 5
• 2. 스페클 노이즈 특성 분석 ... 5
• 3. 스페클 노이즈 저감 하드웨어 구축 ... 6
• 4. 스페클 노이즈 저감 알고리즘 개발 ... 6
• 5. 통합 스페클 노이즈 저감 디지털 홀로그래피 시스템 구축 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 13