미국 연구진이 깡충거미의 시각 원리를 모방해 1와트(W) 미만의 전력으로 작동하는 초저전력 3차원(3D) 카메라를 개발했다.

미국 노스웨스턴대 연구팀은 7일(현지시간) '스파이더캠'(SpiderCam)으로 명명된 이 장치를 덴버에서 열리는 '컴퓨터 비전 및 패턴 인식 콘퍼런스'(CVPR)에서 발표한다고 밝혔다.

스파이더캠은 깡충거미가 먹이를 사냥하거나 포식자를 피할 때 거리를 정확히 측정하는 방식에서 영감을 얻었다.

깡충거미는 눈 안에 여러 층의 망막을 갖고 있어, 각기 초점이 약간씩 다른 이미지를 동시에 인지한다. 이후 뇌에서 이미지 간의 선명도 차이를 비교해 거리를 계산한다.

연구팀은 이 원리를 카메라에 적용했다. 특수 제작된 카메라가 초점이 약간 다른 두 개의 이미지를 동시에 촬영하면, 맞춤형 알고리즘이 두 이미지의 가장자리와 질감의 선명도 변화를 분석한다. 이 차이를 실시간으로 깊이 정보로 변환해 3D 지도를 생성하는 방식이다.

연구팀은 이 알고리즘을 기존 프로세서가 아닌 저전력 FPGA(필드 프로그래머블 게이트 어레이) 칩에 직접 내장했다. 그 결과 시제품은 624밀리와트(mW)의 전력만으로 초당 32.5프레임의 3D 지도를 생성하는 데 성공했다.

이는 1W 미만으로 작동하는 최초의 수동형 FPGA 기반 3D 카메라 시스템이라고 연구팀은 설명했다.

연구를 이끈 에마 알렉산더 교수는 "양귀비 씨앗 크기의 작은 뇌를 가진 깡충거미는 매우 효율적으로 거리를 계산한다"며 "이 원리를 빌려 전력 접근이 제한적인 환경에서 쓸 수 있는 센서를 만들고자 했다"고 말했다.

이 기술은 배터리 전력에 의존하는 웨어러블 기기, 보조 장치, 소형 로봇, 드론 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 향후 카메라 광학 성능을 개선하고 시야각을 넓혀 증강현실(AR) 등 다양한 분야에 기술을 접목할 계획이다.