국내 연구진이 광학 현미경의 15.5배 영상 심도^* 향상이 가능한 이진 광 위상 구조(Binary phase filter, BPF)^** 및 영상 복원 알고리즘을 개발해 첨단 의료진단 장비 및 반도체 계측장비 등에 적용이 기대됩니다.

한국연구재단은 연세대학교 주철민 교수 연구팀이 ​딥러닝 기반 고심도 산술 영상^*** 플랫폼인 이투이-비피에프(E2E-BPF) 현미경을 개발​했다고 밝혔습니다. 의료 및 정밀 계측 분야에서 중추적인 역할을 하는 현미경 시스템은 영상 심도와 해상도 사이에 피할 수 없는 상충 관계(trade-off)를 가집니다. 고해상도, 고배율 현미경 시스템은 필연적으로 영상 심도 저하를 수반하며, 이는 피사체의 고해상도 영상 취득이 가능한 깊이를 제한합니다. 따라서 삼차원 시편 영상 취득 시, 초점을 조정하는 과정이 필수적으로 동반되어 많은 시간과 비용이 드는 한계가 있습니다.
 

더불어 연구팀은 딥러닝 기반의 이진 광 위상 구조 설계와 영상 복원 네트워크 공동 학습을 통하여 새로운 심도 확장 영상 플랫폼을 개발했습니다. 이진 광 위상 구조는 두 개의 단차로 구성된 투명 광학 소자로 제작이 쉽고, 대량 생산이 가능한 강점이 있습니다. 또한, 광학계 조리개 단에 위치시키는 것만으로도 구현할 수 있어 여러 분야에 쉽게 응용 및 적용이 가능합니다. 해당 플랫폼을 이용하면 영상 심도 확장이 요구되는 내시경, 병리 진단, 반도체 계측 분야에서 광범위한 활용이 기대됩니다.

주철민 교수는 “세계 최고 수준의 영상 심도 확장 영상 플랫폼을 기반으로 삼차원 조직 내 종양 바이오 마커 영상화와 반도체 계측 장비에 적용성을 검토하고 있다”라며, “후속 연구를 통해 삼차원 위치 추출 기술을 개발할 계획”이라고 밝혔습니다.

이번 연구 성과는 광학 분야 국제학술지 ‘빛: 과학과 응용(Light: Science & Applications)’에 11월 13일 게재되었습니다.

< 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원 사업으로 수행되었습니다. >

* 영상 심도 : 영상 시스템의 초점이 맞은 깊이 방향 범위

** 이진 광 위상 구조 : 0 또는 π로 구성된 순수 위상 필터로, 입사되는 빛의 위상을 변조할 수 있는 투명 광학 소자

*** 산술 영상 : 다양한 산술 알고리즘과 영상 시스템을 결합해 기존 광학 영상 시스템의 한계를 극복하는 기술

**** 설계 자유도 : 설계 과정에서 결정할 수 있는 변수나 선택의 범위

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출처 : 한국연구재단
 

[출처 : 한국연구재단 블로그]