[IT 소식] KAIST, 얼굴 표정으로 감정 구분하는 카메라 개발

3차원 표정인식용 인공지능 라이트필드 카메라 선보여
모바일 헬스케어·현장 진단·사회인지 등 활용 기대

 

KAIST 연구진이 얼굴감정표현을 구분할 수 있는 기술을 개발했다.[사진=KAIST] 

국내 연구진이 인공지능(AI)을 통해 얼굴의 감정표현을 구분할 수 있는 기술을 개발했다.

KAIST(총장 이광형)는 정기훈, 이도헌 바이오및뇌공학과 교수 공동 연구팀이 3차원 표정인식용 인공지능 라이트필드 카메라 개발했다고 9일 밝혔다.

라이트필드 카메라는 일반적인 카메라와 다르게 미세렌즈 배열(Microlens arrays)을 이미지센서 앞에 삽입해 손에 들 수 있을 정도로 작은 크기를 갖는다. 크기는 작지만 한 번의 촬영으로 빛의 공간 및 방향 정보를 획득한다. 이를 통해 다시점 영상, 디지털 재초점, 3차원 영상 획득 등 다양한 영상 재구성이 가능하고 많은 활용 가능성으로 주목받고 있는 촬영 기술이다.

그러나 기존 라이트필드 카메라는 실내조명에 의한 그림자와 미세렌즈 사이의 광학 크로스토크에 의해 이미지의 대비도 및 3차원 재구성의 정확도가 낮아지는 한계점이 있다.

연구팀은 라이트필드 카메라에 근적외선 영역의 수직 공진형 표면 발광 레이저(VCSEL) 광원과 근적외선 대역필터를 적용해 문제를 해결했다. 이를 통해 얼굴 정면 기준 0도, 30도, 60도 각도의 외부 조명에 대해, 근적외선 대역필터를 사용한 경우 최대 54%까지 영상 재구성 오류를 줄일 수 있었다. 또 가시광선 및 근적외선 영역을 흡수하는 광 흡수층을 미세렌즈 사이에 제작하면서 광학 크로스토크를 최소화해 원시 영상의 대비도를 기존 대비 약 2.1배 정도로 획기적으로 향상하는데 성공했다.

문제해결로 한계를 극복한 연구팀은 얼굴의 감정표현을 읽을 수 있는 3차원 표정 영상 재구성에 최적화된 근적외선 기반 라이트필드 카메라를 개발했다. 획득한 3차원 얼굴 이미지로부터 기계 학습을 통해 성공적으로 표정을 구분할 수 있었고, 분류 결과의 정확도는 평균 85% 정도로 2차원 이미지를 이용했을 때보다 통계적으로 유의미하게 높은 정확도를 보였다. 

정기훈 교수는 "연구팀이 개발한 초소형 라이트필드 카메라는 정량적으로 인간의 표정과 감정을 분석하기 위한 새로운 플랫폼으로 활용될 수 있을 것"이라며 "모바일 헬스케어, 현장 진단, 사회인지, 인간-기계 상호작용 등의 분야에서 활용될 것"으로 기대했다. 

이번 연구는 '어드밴스드 인텔리전트 시스템즈'에 온라인 게재됐다. 

김지영 기자 orghs12345@hellodd.com

원문 : https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=95557