수세기 동안 인류의 가장 큰 기술적 도약은 자연을 관찰하는 단순한 행동에서 시작되었습니다. 높이 날고자 하는 우리의 열망은 하늘을 나는 새의 능력에서 영감을 얻었습니다. 해양 생물과 일반적으로 바다에 대한 우리의 매력은 결국 우리가 잠수함, 보트 및 지금까지 본 것 중 가장 큰 선박을 설계하고 제작하는 데 도움이 되었습니다. 무역과 전쟁의 중추가 된 발명품. 자연 디자인으로부터 배우는 이러한 관행은 생체모방으로 알려진 연구 분야를 형성하며, 자연에서 아이디어를 빌리는 이러한 경향은 끝나지 않았습니다.
최근 사례는 특정 뱀 종에서 영감을 받은 인공 시각 시스템을 개발한 중국 베이징 기술 연구소의 과학자 그룹에서 나왔습니다. 비공식적으로 “스네이크 비전”이라고 불리는 이 기술은 Light, Science & Application에 발표된 논문에 설명되어 있으며, 따뜻한 몸에서 방출되는 적외선을 감지하도록 진화한 뱀 종인 살모사(pit viper)의 열 감지 능력을 모방하여 완전한 어둠 속에서도 먹이를 “보고” 사냥할 수 있습니다.
이 신기술의 목표는 현재의 야간 투시 카메라와 일반 카메라에서 얻을 수 있는 선명한 고해상도 이미지 사이의 격차를 줄이는 것입니다. 소비자용 야간 투시경 시스템은 자체 적외선 조명에 의존하고 물체가 방출하는 자연 적외선을 감지할 수 없기 때문에 종종 거칠거나 흐릿한 이미지를 생성합니다. 스네이크 비전은 자연적으로 방출되는 적외선을 훨씬 더 명확하게 감지할 수 있는 기능을 표준 카메라 센서에 제공함으로써 이 문제를 해결합니다. 간단히 말해서, 일반 카메라 센서는 완전한 어둠 속에서도 선명하고 상세한 이미지를 캡처할 수 있습니다. 이는 기존의 저가형 야간 투시경 카메라가 어려워하는 부분입니다.
열화상과 스네이크 비전 기술의 연관성
새로 개발된 이 스네이크 비전 기술은 현재 일반 소비자용 야간 투시 기능을 갖춘 감시 카메라와는 매우 다르게 작동합니다. 소비자 등급 감시 카메라는 일반적으로 사람의 눈에 보이지 않는 내장 적외선을 사용하여 어둠 속에서도 볼 수 있습니다. 카메라 센서에서만 볼 수 있는 광선을 방출하는 손전등처럼 생각하십시오.
대조적으로, 이 스네이크 비전 카메라의 기능인 열화상은 물체에서 방출되는 자연적인 열 복사를 감지하여 작동합니다. 여기에는 LED 조명이 전혀 사용되지 않습니다. 열화상은 소방 및 군사 감시(야간 투시경 포함)부터 산업 검사, 수색 및 구조, 야간 투시 쌍안경에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 스마트폰용으로 설계된 추가 열 카메라 부착물을 포함하여 열 화상 장비가 이미 존재하지만 이 기술은 현재 형태에서 몇 가지 문제로 어려움을 겪고 있습니다. 이는 저해상도 이미지와 낮은 색상 정확도부터 높은 유지 관리 비용에 이르기까지 다양하므로 일상적인 보안 용도로는 실용적이지 않습니다.
이것이 바로 새로운 스네이크 비전 기술이 등장하는 곳입니다. 적외선을 방출하거나 값비싼 열 센서에 의존하는 대신, 베이징 공과대학(Beijing Institute of Technology)의 과학자들은 최신 스마트폰에서 사용되는 것과 유사한 수정된 CMOS 센서를 개발했습니다. 이러한 수정을 통해 센서는 보이지 않는 적외선 복사를 “볼” 수 있게 되면서도 우리에게 익숙한 해상도와 선명도로 이미지를 캡처하는 기능을 유지할 수 있습니다.
스네이크 비전 기술은 어떻게 작동하나요?
스네이크 비전 기술이 어떻게 작동하는지 이해하려면 우리 주변의 모든 물체가 지속적으로 적외선을 방출한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 구어체로 말하면 이러한 물체가 지속적으로 열을 방출하거나 흡수한다는 의미입니다. 이 과정은 완전한 어둠 속에서도 지속적으로 발생하며 우리의 눈(또는 일반 카메라 센서)이 감지할 수 있는 주파수 범위를 훨씬 벗어나 발생합니다. 따라서 모든 의도와 목적을 위해 보이지 않습니다. 기존 열화상 카메라는 이러한 방출을 볼 수 있지만 이를 위해서는 특수한(그리고 값비싼) 재료와 냉각 시스템이 필요합니다.
스네이크 비전 기술은 CMOS 센서를 구성하는 다양한 레이어 사이에 특수 양자점 레이어를 삽입하여 본질적으로 이 프로세스를 단순화합니다. 이 층은 센서가 적외선을 감지하고 이를 가시광선으로 변환할 수 있게 해줍니다. 이 층을 들어오는 보이지 않는 방사선을 흡수하고 해당 에너지를 CMOS 센서가 감지할 수 있는 가시광선 광자로 변환하는 일종의 변환기로 생각하십시오.
이러한 변환이 발생하면 센서는 일반 이미지처럼 적외선을 “볼” 수 있습니다. 더욱 놀라운 점은 센서가 최신 CMOS 센서가 제공할 수 있는 선명도와 디테일을 유지하면서 이러한 방사선을 포착할 수 있다는 것입니다. 결과적으로 기존 열화상 카메라가 제공할 수 있는 것보다 훨씬 더 선명하고 상세한 열화상 이미지를 얻을 수 있습니다. 그렇다면 Snake-vision은 현대 디지털 사진의 단순성과 명확성을 통해 눈에 보이지 않는 열의 완전히 새로운 세계를 보여줍니다.
