3D 스캐너 없이 3D 공간을 캡처하는 방법. (3/3)

이 글은 디지털 트윈 생성에 관한 마지막 주간 연재 기사입니다. 오늘은 스마트폰이나 Beamo Pathfinder를 사용하여 누구나 쉽게 디지털 트윈을 만드는 방법을 알아보도록 하겠습니다.

이전 블로그 게시물에서는 2D 사진만 사용하여 디지털 트윈을 구축하는 데 따른 복잡한 과정과 더불어 Beamo가 처음으로 그 문제를 어떻게 해결했는지 알아보았습니다. 하지만 다양한 레시피와 마찬가지로 초반 몇 차례 시도는 완벽하지 않기 때문에 여기저기 일부 수정이 필요합니다. Beamo는 마침내 2D 이미지를 3D로 재구성하는 과정을 자동화할 수 있었지만, 필요한 프로세싱 및 컴퓨팅이 특히 실외와 같은 넓은 공간을 쉽게 포착하기에는 최적화되어 있지 않았습니다.

Beamo의 실내 매핑 시스템

측량을 통해 각 캡처 포인트의 위치를 포스트 프로세싱하는 방법이 최선의 해결책이 아니라는 것을 알게 되었습니다. 2D 파노라마를 촬영할 때마다 각각 위치를 고정해야 했습니다. 실내에서는 GPS의 정확도가 떨어질 뿐 아니라 수동 배치가 번거롭고 확장할 수 없기 때문에 실내 매핑 시스템을 직접 만들 수 있는 방법을 찾게 되었습니다.

스마트폰만 사용하여 캡처 포인트를 배치하는 Beamo의 혁신적인 접근 방식 덕분에 디지털 혁신으로 가는 여정이 손쉬워졌습니다. 스마트폰 자이로 센서 및 가속도계를 통해 카메라로 촬영한 이미지를 처리하여 사용자가 얼마나 멀리 어떤 방향으로 이동했는지 파악합니다. 또한 SLAM(Simultaneous localization and mapping) 기술을 활용하여 주변 환경의 고유한 특징을 포착하여 공간에서 사물이 어떻게 움직이는지 파악할 수 있습니다. 이 모든 것이 스마트폰 기기에서 로컬로 발생하므로 디지털 트윈을 만드는 데 필요한 컴퓨팅 프로세스가 크게 줄어듭니다.

주로 삼각대와 보완 액세서리로 구성된 자체 측량 키트를 사용합니다. 360° 카메라를 스마트폰에 나란히 고정하면 2D 파노라마의 각 위치를 고려하여 SLAM 데이터를 정확하게 캡처할 수 있습니다.

SLAM 데이터를 사용하면 모든 특징 세트와 비교할 필요 없이 3D를 재구성할 수 있습니다. 마치 각 퍼즐 조각마다 뒤에 위치가 적혀 있어 완벽하게 모두 맞춰지는 것처럼 3D를 재구성합니다.

이 방법을 사용하면 프로세싱 중에 디지털 트윈에 문제가 발생하지 않고 프로세싱 대부분이 현장에서 진행되므로, 캡처가 완료된 후 몇 시간이나 며칠이 아닌 몇 분 이내에 바로 최종 결과를 얻을 수 있습니다.

Beamo Pathfinder - 3D SLAM 덩크

기업 고객을 위해 실내 매핑에 더욱 유연하고 강력한 솔루션을 제공해야 했습니다. 또한 더 넓은 실내와 실외 공간을 모두 매핑할 수 있는 솔루션이 필요했습니다.

Beamo는 인텔 RealSense 기술을 기반으로 Beamo Pathfinder를 개발했습니다. 주머니에 휴대할 수 있는 이 기기는 360° 카메라에 연결하여 다양한 스마트폰 센서를 대체하고 디지털 트윈 생성 기능을 확장할 수 있습니다. Beamo Pathfinder는 Beamo 애플리케이션을 운영하고, 정확성을 높이고, 전력 소비를 줄이고, 2D 파노라마 저장소 용량을 개선했습니다.

Beamo Pathfinder는 입체 영상의 시각 원리를 사용하여 작동합니다. 사람의 시각과 같은 원리로 스테레오 카메라라고도 하는 두 눈을 사용하여 사용자의 이동 거리 및 회전과 같이 어떻게 공간을 이동하는지 파악할 수 있습니다. 실제로 스테레오 카메라에 있는 2개의 뷰 포인트를 비교하면 깊이를 추정하여 탐색 또는 경로 트래킹을 보다 효과적으로 수행할 수 있습니다. 이를 위해 스마트폰과 결합하는 것과 같이 V-SLAM 또는 시각 주행 거리 측정 시스템을 기기의 움직임을 측정하는 IMU 센서(자이로스코프 및 가속도계)와 결합하여 사용합니다. 스마트폰 기능에 비교했을 때 Beamo Pathfinder의 카메라 및 센서는 이러한 작업을 수행하는 데 특화된 기능으로 보다 정확한 결과를 제공합니다.

문태영 3i 하드웨어 엔지니어에 따르면 Beamo Pathfinder는 공간 캡처 표준을 재정의하고 있습니다.

Beamo Pathfinder는 Beamo 솔루션의 기능을 확장해주는 소형 장치입니다. 특수 VSLAM 추적기, 듀얼 카메라 추적기, 넓은 FOV, 고감도 IMU가 장착되어 있습니다. 이러한 특수 센서 덕분에 Beamo Pathfinder는 모든 축 내의 갑작스러운 움직임, 시야 변화 및 이동 속도를 굉장히 잘 인식하고 내구성이 강합니다. 스마트폰 전용 워크플로에 비해 이제 사용자는 두 단계(정렬, 가져오기 시간)를 건너뛸 수 있으며 동시에 Beamo 앱의 기능 전체를 활용할 수도 있습니다(캡처 중 태그 지정 등).
문태영 3i 하드웨어 엔지니어에

실제로 스마트폰에서 경로 트래킹 기능을 사용하지 않게 되면서 프로세싱 페이로드가 줄어 사용자는 성능이 낮은 기기를 사용할 수 있게 되었습니다. Beamo Pathfinder는 로봇, 자동차, 드론과 같은 캡처 벡터에도 부착할 수 있습니다. 이를 통해 간편하게 실내 및 실외 매핑에 모듈 접근 방식을 제공할 수 있습니다.

결론

디지털 트윈을 만들 때 3D 스캐너와 같은 복잡하고 비용이 많이 드는 장비를 사용해야 할 필요가 없습니다. Beamo를 통해 스마트폰과 360° 카메라만으로 누구나 간편하게 3D 공간을 만들 수 있습니다.

더욱 간편한 과정을 위해 Beamo에서는 지속적으로 기술을 개선하고 있습니다. SLAM 알고리즘의 정확도를 지속적으로 개선하면서 동시에 다양한 환경에 최적화된 캡처 솔루션을 제공하기 위한 하드웨어도 개발 중입니다. 또한 2D 이미지에서 실제 3D 포인트 클라우드 데이터를 추출하는 작업은 이제 거의 현실로 다가왔습니다. Beamo는 접근이 용이하고 확장 가능한 방식으로 여러분을 디지털 혁신의 길로 안내할 것을 약속드립니다.

저희와 마찬가지로 기술을 비롯해 그 기술이 우리가 사람, 장소, 사물과 상호 작용하는 방식에 미치는 영향에 대해 알고 나서 깜짝 놀라셨다면 Beamo의 실제 기능을 경험하고 싶으실 것입니다. 아주 멋진 장치입니다.