Toshiba는 4월 26일, 자율주행과 사회 인프라 감시에 반드시 필요한 “눈”의 역할을 하는 거리 계측 기술 “LiDAR”에 대해, 차량이나 사람과 같은 물체를 세계 최고 수준의 정밀도인 99.9%로 추적하는 기술을 개발했다고 발표했다.

해당 기술과 더불어 LiDAR로 수집한 데이터만으로 정밀도 98.9%의 물체 인식을 실현함과 더불어 내환경성능 및 계측 범위의 유연성을 대폭 향상시키는데 성공했으며, 이들은 모두 세계 최초 기술이 된다. 나아가 LiDAR의 잠재력을 대폭 향상시킬 것이라고 한다.

Toshiba는 최근 LiDAR는 자율주행으로서의 용도와 더불어 카메라와 병용해서 “공간의 디지털 트윈”을 구축하고 공간 상의 모든 모빌리티의 자동화와 제조, 물류라인의 전체 최적화 등 모든 산업의 효율화에 기여하는 대응이 추진되고 있다고 설명했다.

한편 카메라와 LiDAR가 수집한 데이터를 활용함에 있어서 두 데이터의 공간적, 시간적인 어긋남으로 인한 인식 정밀도의 열화가 큰 해결과제가 되고 있다.

Toshiba는 LiDAR만으로 얻을 수 있는 2차원 데이터와 3차원 데이터를 고정밀도로 융합하는 “2D, 3D Fusion AI”를 개발했다. 이를 통해 “공간의 디지털 트윈”을 구축하는데 있어 기존 필요했던 대량의 카메라 설치가 불필요해질 전망이다.

“2D, 3D Fusion AI”는 LiDAR로 수집한 2차원 데이터와 3차원 데이터를 융합(퓨전)해서 AI를 적용 및 학습함으로써 물체를 인식 및 추적할 수 있는 기술이다. 2차원 데이터와 3차원 데이터는 LiDAR의 동일 화소로 동일한 타이밍에 읽어 들인 데이터이기 때문에 조합이 불필요하고 인식 정밀도가 열화 될 우려가 없다. 해당 AI 기술을 통해 카메라를 사용하지 않고 조명이 없는 야간에도 차량과 사람과 같은 물체를 세계 최고 정밀도인 98.9%로 인식하고 99.9%로 추적하는데 성공했다.

또한 LiDAR는 적외선 레이저를 사용하는데 적외선은 수분에 닿으면 흡수 및 산란되는 성질이 있어 눈, 비, 안개와 같이 시야가 좋지 못한 실외 환경에서는 계측 정밀도가 저하되고 감지 가능 거리가 짧아진다는 문제가 있었다.

이에 Toshiba는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 AD 컨버터를 이용해 반사광 강도의 디지털값을 바탕으로 물 등의 산란 분자에 의한 반사광의 특징량에서 비, 안개 인지 계측 대상인지를 판별하고, 비나 안개라고 판단한 경우 그 파형 자체를 제거하여 비나 안개에 가려졌던 취약한 반사광을 포함해 계측 대상물에서 오는 반사광을 추출하는 알고리즘을 개발했다.

해당 알고리즘을 적용한 LiDAR를 사용해서 실제 환경을 모의한 실험 설비로 감지 가능한 거리를 계측한 결과 80mm/h의 폭우 환경에서는 20m에서 40m, 시정 40m의 안개 속에서는 17m에서 35m로 기존의 2배 이상으로 향상되는 것을 확인할 수 있었다고 한다.

나아가 설치장소에 따라서 LiDAR의 거리와 화각에 따라 결정되는 계측 범위를 자유롭게 변경할 수 있는 “계측 범위 가변 기술”을 개발했다. 해당 기술을 통해 장거리 계측이 요구되는 도로나 선로 등의 인프라 감시와 더불어 광각 성능이 요구되는 공장이나 창고 내의 무인 운반차(Automatic Guided Vehicle, AGV) 자율주행 등 공간의 디지털 트윈에서의 적용을 확대할 수 있다고 한다.

Toshiba는 내환경 성능의 연구 개발을 통해, 솔리드 스테이트식 LiDAR의 2025년도 실용화를 목표로 한다. 모빌리티의 자동화와 고정밀도의 인프라 감시, 공간의 디지털 트윈 구축 등 LiDAR의 폭넓은 활용을 가정하고 인프라 레질리언스 측면에서 안심할 수 있는, 안전한 사회 구축에 기여해나갈 것이라고 한다.