‘아바타’ 모션캡처를 야외에서도···포스텍, 3D 추적 기술 개발

김진태 포항공대 기계공학과 교수와 김정연 석사 연구팀이 개발한 ‘DAM3T’ 개념도. 포항공대 제공

넓은 야외에서 물체의 3차원 움직임을 정밀하게 추적하는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 영화 ‘아바타’ 등에 쓰이는 모션캡처와 같은 원리를 야외 대규모 공간으로 확장한 기술이다.

포항공대(POSTECH)는 김진태 기계공학과 교수와 김정연 석사 연구팀이 드론과 여러 대의 카메라를 이용해 야외에서 물체의 움직임을 3차원으로 측정하는 ‘DAM3T’ 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

여러 대의 카메라로 물체의 3차원 위치를 계산하려면 각 카메라가 어디에 있고 어느 방향을 바라보는지 정확히 알아야 한다. 이를 위해 카메라의 위치와 방향을 미리 맞추는 ‘보정’ 작업이 필요하다. 실내에서는 기준 구조물을 설치해 보정할 수 있지만 공간이 넓어질수록 장비 규모와 작업 부담도 커진다.

연구진은 고정된 구조물 대신 하늘을 나는 드론을 기준점으로 활용했다. 여러 대의 카메라가 비행하는 드론을 동시에 촬영하면 컴퓨터가 화면 속 드론의 움직임을 비교해 각 카메라의 위치와 방향을 계산한다.

드론에는 센티미터 단위로 위치를 측정하는 고정밀 위성항법장치(RTK-GPS)를 달았다. 이를 통해 카메라로 측정한 물체의 움직임을 실제 위도·경도·고도와 연결할 수 있도록 했다.

연구팀이 가로 6ｍ·세로 6ｍ·높이 3ｍ 공간에서 기존 실내 모션캡처 장비와 비교한 결과, 오차는 약 2.3㎝(1.15%)였다. 수십ｍ 규모의 야외 실험에서도 오차는 1.21%로 나타났다.

실제 야외 실험에서는 여러 대의 드론이 불규칙하게 움직이는 모습을 추적하고 LED를 단 헬륨 풍선의 이동을 통해 바람의 흐름을 3차원으로 나타냈다. 야외 농구 경기에서는 선수들의 이동 경로와 패스·슛 때 공이 그리는 궤적도 각각 복원했다.

연구진은 이 기술을 대기 흐름 관측과 무인비행체 추적, 다중 드론 제어, 스포츠 경기 분석 등에 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.