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Leica BLK2GO PULSE는 듀얼 ToF(Time-of-Flight) 센서를 새로운 방식으로 적용해 "1인칭" 스캐닝 경험을 구현하며 휴대용 레이저 스캐닝의 새 지평을 열었습니다. BLK 제품 매니저 Gian-Philipp Patri를 만나 혁신적인 신기술을 현실로 만드는 Leica Geosystems의 원동력과 BLK2GO PULSE의 탄생 과정에 대해 이야기를 나눴습니다.
BLK2GO PULSE의 기원에 대해 이야기해 보겠습니다. 어떻게 탄생하게 되었나요?
Hexagon은 연구개발에 많은 투자를 하고 있습니다. BLK2GO PULSE의 근간은 새로운 Time-of-Flight 센서를 개발한 Sony와의 합작 사업에서 비롯되었습니다. 우리의 임무는 이 기술을 살펴보고 가능성을 상상하는 것이었습니다. 이게 무언가가 될 수 있을까? 그렇다면 어디에 쓸모가 있을까?
이 기술에 익숙해지고 여러 관점에서 들여다볼수록, 센서가 균일한 그리드로 작동하는 방식부터 이제 가능해진 즉각적인 컬러 포인트 클라우드까지, 몇몇 요소가 기존 솔루션에는 없는 고유한 이점을 준다는 것을 깨달았습니다. 모든 것은 안주하던 영역에서 벗어나 그 속에서 기회를 찾는 데서 시작됩니다.
BLK2GO PULSE의 핵심은 센서 자체뿐 아니라 센서가 두 개라는 점이라고 알고 있습니다. 어떻게 그렇게 구성하게 되었나요?
Time-of-Flight 센서는 일정한 시야각을 가지는데, 여러 이점 때문에 ToF를 두 개 이상 통합하는 방안을 염두에 두었습니다. 그중 가장 중요한 이점은 더 짧은 시간에 더 많은 데이터를 캡처할 수 있다는 것이었습니다.
2축 LiDAR를 갖춘 BLK2GO는 돔 형태로 전 방위를 캡처하기 때문에 의도하지 않은 데이터까지 담기는 경우가 많습니다.
듀얼 ToF는 우리에게 다르게 생각해 볼 계기를 주었고, 우리가 도달한 결론은 '두 개를 나란히 놓으면 어떨까?'였습니다. 두 개의 센서 유닛을 하나의 솔루션으로 결합하는 것은 쉬운 일이 아니었습니다! 센서 하나에 맞춘 교정 전체가 두 센서에 함께 맞아떨어져야 하기 때문입니다. 상당한 노력이 드는 일이죠.
하지만 두 센서를 잘 배치하면 사용자가 필요로 하는 것을 모두 캡처하면서도 비용을 최적화해 고객이 지불하는 최종 가격을 낮출 수 있습니다.
이렇게 해서 "1인칭 스캐닝"이 탄생했습니다.
생소한 용어인데요, "1인칭 스캐닝"이란 정확히 무슨 뜻인가요?
쉽게 말해 스캐너가 보는 것을 사용자도 그대로 본다는 뜻입니다. 두 센서가 "눈"처럼 배치되어 있어, BLK2GO PULSE에 장착한 스마트폰의 BLK Live 앱과 연결하면 화면에 보이는 것이 곧 지금 캡처되고 있는 데이터입니다.
완전히 새로운 작업 방식입니다. 꼭 필요한 데이터만 캡처하므로 워크플로가 빨라지고 데이터도 훨씬 가벼워집니다.
평면도를 예로 들어 보죠. 바닥을 캡처하고 싶은데 천장까지 캡처할 이유가 있을까요? 데이터만 쓸데없이 커지고, 그걸 전송하고 처리한 뒤 불필요한 데이터를 지우는 데 또 시간을 써야 합니다. 그렇지 않나요? 현명한 작업 방식이 아닙니다.
게다가 BLK2GO PULSE 데이터를 후처리하더라도, 관심 없는 천장이나 물체는 애초에 직접 통제해서 캡처하지 않았으니 후처리할 필요가 없어 데이터 패키지가 더 작습니다. 완벽하죠.
질문이 하나 더 있습니다. PULSE 기술은 단순히 새로운 센서에 그치지 않죠?
예. PULSE 기술은 듀얼 ToF LiDAR와 GrandSLAM의 융합입니다.
GrandSLAM은 시각적 관성 시스템(VIS)과 LiDAR의 조합이며, VIS는 카메라와 관성 측정 장치(IMU)의 조합입니다. 이 모든 기능을 통해 공간에서 현재 위치를 추적하고 동시적 위치 추정 및 지도 작성(SLAM)을 수행할 수 있습니다. 즉, 미지의 위치에서 출발해 실시간으로 주변 세계를 매핑할 수 있습니다.
"좋아, 2축 LiDAR를 이 ToF(Time-of-Flight) LiDAR로 바꾸면 되겠네. 그러면 XY 정보를 다른 종류의 센서가 공급하는 거지."라고 쉽게 생각할 수도 있었을 겁니다.
하지만 이것이 단순히 부품 하나를 다른 부품으로 바꾸는 일이 아니라, 새 센서만의 고유한 이점을 진지하게 고민해야 하는 일이라는 것을 깨달았습니다. 깊이 파고든 끝에 실시간으로 색을 입힐 수 있다는 사실을 발견했습니다.
그럼 여쭤보겠습니다. BLK2GO는 못 하는 것을 BLK2GO PULSE는 어떻게 할 수 있나요?
좋은 질문입니다. 이는 데이터의 양과 동기화와 관련이 있습니다. GrandSLAM에서는 카메라가 일정한 간격으로 영상 데이터를 캡처하는데, BLK2GO의 2축 LiDAR는 이와 전혀 다른 간격(초당 420,000포인트)으로 데이터를 캡처합니다. 그래서 색상 정보가 주기적으로 들어오긴 하지만, LiDAR 센서가 포인트를 수집하는 빈도보다는 낮습니다. 결과적으로 캡처한 포인트 중 상당수에는 아직 색상 정보가 없습니다. 주파수가 일치하지 않기 때문에 실시간으로 해결할 수 없습니다. 후처리에서만 가능합니다.
BLK2GO PULSE의 경우는 다릅니다. ToF(Time-of-Flight)는 각 펄스에서 3D 정보를 얻고 해당 펄스를 카메라 주파수와 동기화할 수 있는 일종의 3D 카메라이기 때문입니다. 즉, BLK2GO PULSE에서는 한 번의 촬영으로 LiDAR 시스템에서 카메라 시스템을 거쳐 RGB 색상까지 한 번에 이어집니다.
덕분에 각각의 점이 어떤 색인지 실시간으로 정확하게 알 수 있습니다. 이 점들을 모두 합치면 곧바로 컬러 포인트 클라우드가 완성됩니다.
R&D 팀이 설명하는 것보다는 기술적으로 덜 정확한, 이해를 돕기 위한 설명이지만, 핵심은 이 센서 융합을 구현하기가 기술적으로 매우 복잡하다는 것입니다. Hexagon과 Sony는 함께 그 해법을 찾아냈고, 그 결과 지금껏 없던 방식으로 현장에서 포인트 클라우드를 즉시 렌더링할 수 있게 되었습니다.