광주과학기술원(GIST·임기철 총장)은 전해곤 인공지능(AI)대학원 교수팀이 윤주홍·박민규 한국전자기술연구소(KETI) 지능형영상처리연구센터 박사팀과 공동으로 단일 이미지에서 3차원(3D) 인물 이미지를 선명하게 복원하는 인공지능(AI) 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.
연구팀은 고품질의 데이터셋을 무료로 공개해 3D 인체 모델을 복원하는 연구가 크게 활성화될 것으로 예상된다.
3D 인물 복원은 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 및 메타버스 산업에서 핵심적인 기술로 사람의 눈으로 보아도 실제 인물과 비슷할 정도의 세밀한 인체 모델링은 실감나는 가상공간 구현을 위해 필수적이다.
하지만 값비싼 카메라와 시간 동기화 촬영을 위한 장비가 마련된 스튜디오를 비롯해 이러한 장비를 다룰 수 있는 숙련자 고용 등 많은 자원이 필요하다. 최근에는 AI를 활용해 단일 이미지에서 3D 인물을 복원하는 기술이 연구되고 있지만 낮은 해상도와 연산 능력의 한계로 얼굴 표정이나 옷 주름 등 세밀한 부분을 표현하는 데 제한이 있었다.
특히 AI를 학습하기 위한 데이터셋이 부족해 학습을 위해서는 많은 비용이 소요된다. 비상업적 데이터셋은 품질이 떨어지는 동시에 인체 모델의 대부분이 20대 성인 남성으로 이뤄져 실생활에서 관찰되는 인물과 비교해 심한 통계적 편향을 보인다는 단점이 있다.
연구팀은 고해상도 이미지를 얼굴과 몸통, 팔·다리로 분할해 기하학적 정보를 분석한 뒤 다중 단계로 인물을 복원해 고품질의 인체 모델을 실시간으로 복원했다. 2000명의 각기 다른 사람을 3D 인체 모델로 구성한 데이터셋을 관련 분야 발전을 위해 연구 목적으로 무료로 공개해 누구나 활용할 수 있도록 했다. 비상업적 데이터셋과 달리 다양한 성별, 연령대, 옷, 자세 등 다양한 데이터셋으로서의 가치가 높다.
전해곤 교수는 “미국과 독일 등 대학과 연구소가 주도하고 있는 인체의 3D 복원 연구를 더 많은 연구자들이 수행할 수 있도록 교두보를 마련했다는 점에서 의미 있다”며 “지금까지 인체를 3D로 복원하는 연구는 대규모의 유료 데이터셋을 구입해야만 시작이 가능했는데 이제는 고품질의 데이터를 무료로 사용할 수 있게 됐다”고 말했다.
전 교수는 “사람의 신체별 3D 정보를 복원한 뒤 이를 합치는 신체 3D 복원 기법은 그래픽처리장치(GPU) 사용량을 줄일 수 있는 장점이 있다”며 “연구장비가 부족한 연구 그룹에서도 큰 부담없이 다운로드받아 사용할 수 있다는 장점이 있다”고 덧붙였다.
이번 연구에 참여한 한상훈 GIST 석박사통합과정생은 '퀄컴 이노베이션 펠로우십 코리아 2023' 최종 15편의 논문에 이름을 올렸으며 세계 최대 인공지능·컴퓨터비전 학회 '컴퓨터 비전 및 패턴 인식에 관한 콘퍼런스(CVPR)' 제출 논문 중 상위 2.5%에 드는 '하이라이트'에 뽑혔다. 제29회 삼성휴먼테크 논문대상에서는 은상을 수상하기도 했다.
광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
