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매일 수많은 사용자들의 목소리를 들으며 새로움에 도전하는 네이버 직원들이 자신이 하고 있는 업무와 생각, 그리고 경험들을 직접 소개하는 네이버 연재 칼럼, [네피셜]에 소개된 네이버랩스 최한승님의 이야기입니다. |
네이버랩스는 얼마 전 서울시 전역을 고정밀 3D 지도로 구축했습니다. 항공사진으로 촬영한 2D 이미지들을 현실 세계와 유사하게 3D로 복원하는 기술을 이용했죠. 우리는 이것을 항공사진 기반의 3D mapping이라 부릅니다.
왜 고정밀 3D 지도를 만들었을까요?
고정밀 3D 지도의 쓰임새는 무궁무진합니다. 도심 계획, 시설물 관리 등의 공공 목적부터, AR 콘텐츠 개발, 게임/영상 제작까지 활용도가 셀 수 없죠. 게다가 네이버랩스에서는 자율주행 로봇의 핵심 데이터인 HD map을 제작할 때도 바로 이 고정밀 3D 지도를 이용합니다. 이러한 기술을 저희는 Hybrid HD mapping이라고 부르는데요, 자율주행의 확장성 측면에서 보면 이 기술은 가히 혁명적이라고 해도 과언이 아닙니다. 동시에 제가 이 업무를 하고 있는 것을 자랑스럽게 생각하는 이유이기도 합니다 ㅎㅎ
제 소개가 좀 늦었네요. 앞에서 소개한 고정밀 3D지도 제작 업무를 담당하고 있는 Mapping & Localization 팀의 최한승입니다. 사실 정확히 이야기하자면 뛰어난 팀원들과 같이 작업하며 저는 고정밀 3D 지도제작 중 일부분을 담당하고 있어요. 오늘 저는 제가 어떤 계기로 네이버랩스에 합류했는지, 그리고 제가 하고 있는 mapping이라는 업무에 대한 이야기를 해보려 합니다.
Photogrammetry 접한 집돌이 공간정보공학 졸업생,
네이버랩스에서 Mapping하다
제 전공은 공간정보공학GIS입니다. 전공자로서 측량 공부를 시작했고, 측량이 적성에 맞아 재미있었습니다. 단 한 가지, 실외에서 작업한다는 것이 큰 단점으로 느껴졌다는 것만 제외하고요. 그러던 찰나, 우연히 사진측량photogrammetry이라는 학문을 접하게 됐습니다. 사진측량은 다른 측량에 비해 실내에서 작업할 수 있다는 것이 큰 장점입니다. 집돌이인 저에게는 더할 나위 없이 매력적이었던 건 길게 설명하지 않겠습니다 ㅎㅎ
사진측량에 대해 좀 더 얘기해보면, 이 기술은 3D지도 제작에 핵심이 되는 기술입니다. 2D인 사진에서 3D로 복원된다는 것 자체가 일단 굉장히 흥미롭거든요. 또한, 국내에 이 분야의 전문가가 생각보다 많지 않아서 소위 ‘이것을 하면 뭐라도 되겠지’라는 생계형 생각이 가장 컸어요 (사실 유사한 분야는 꽤 있는 편입니다)
사진측량을 접한 집돌이…아니 공간정보공학자는 드론 사진으로 3D 지도 제작하는 연구를 꾸준히 진행했습니다. 하지만 뭔가 2% 부족하더군요. 드론은 데이터 취득이 쉬운 반면 대규모 지역 3D 지도 제작에 한계점이 있어 항상 대규모로 처리해보고 싶다는 (제 안의 꿈틀거리는) 갈망이었습니다. 그 와중에 네이버랩스에서 드론에 비해 대규모처리가 가능한 항공사진 기반의 3D 지도 제작을 진행하고 있다는 정보를 알게 됐고, 꼭 네이버랩스에 합류하겠다는 마음을 먹었습니다. 다행히 드론 사진과 항공 사진 처리 기술의 기본 이론은 유사하기도 했고요. 운이 좋게도 네이버랩스에 합류하게 되어 HD map근원이 되는 고정밀 3D 지도 제작 업무 일부분을 담당하게 됐고, 이렇게 네피셜을 작성하고 있네요(?)ㅎㅎ
핵심은 HD map, 네이버랩스의 HD map 제작 방식이 ‘앞서나가는’ 이유들
자율주행에 관심 있으신 분들이라면, 자율주행에 HD map이 핵심 데이터라는 것을 이미 알고 계실 겁니다. 앞선 진한님의 네피셜을 통해서요 ^^
여기서 한 가지 의문이 생깁니다. 왜 네이버랩스에서는 HD map을 항공사진 기반의 고정밀 3D 지도를 이용하여 제작할까?라는 점이죠. 크게 두 가지 이유 때문입니다.
번째는, 보다 향상된 정확도를 위해섭니다. 일반적으로 HD map을 제작하는 타사의 경우 MMS데이터를 이용하는데요, 이 경우 GPS정보를 얻지 못하거나 센서의 오차로 인해 MMS데이터의 정확도가 떨어질 수 있는 현상이 있습니다. 즉, MMS데이터로만 HD map을 제작할 경우 부정확한 HD map이 제작될 수 있다는 거죠. 네이버랩스에서는 이러한 단점을 개선하기 위해서 정확도가 높은 항공사진 기반의 고정밀 3D 지도와 MMS데이터를 융합하여 정확한 HD map을 제작합니다. 바로 이 방법을 Hybrid HD mapping이라고 합니다. 네이버랩스만의 독자적이고 진보된 방식이죠.
두 번째는, HD map중 차선 정보, 노면 기호 등 도로에 대한 위치 및 속성 정보를 담고있는 road layout을 신속하게 제작할 수 있기 때문입니다. MMS데이터는 경사진 사진과, 점군데이터로 이루어져 있기 때문에 항공사진에 비하면 도로 노면 기호를 인식하는데 다소 어려움이 있습니다.
점군 데이터로 이루어진MMS 데이터(좌측 이미지)와, 항공사진(우측 이미지)
항공사진은 지면에 수직으로 촬영하고, 점군데이터가 아닌 사진이기 때문에 도로 노면을 신속하게 추출할 수 있죠. 그래서 네이버랩스에서는 MMS가 아닌 항공사진 기반의 3D지도를 통해 신속하고 정확한 road layout을 추출하고 있습니다.
항공사진 기반으로 추출한 road layout
‘고정밀’이라는 3D 지도, 어떻게 만들고 얼마나 정확한지 알려드릴게요
먼저 고정밀 지도의 결과물을 살펴볼게요. 네이버랩스에서 고정밀 3D지도는 3D 모델 뿐만 아니라 실감정사영상(true-orthophoto), DSM(Digital Surface Model), DEM(Digital Elevation Model)을 제작합니다. 다소 생소하실 것 같아서 간략하게 하나씩 설명해 드리면,
실감정사영상은 건물의 옆면이 제거된 수직으로 바라본 형태로 제작한 것으로 항공사진 지도를 일컫습니다. road layout을 추출할 때 사용하죠. DSM은 지면을 포함한 모든 물체(건물, 나무 등)를 3D로 제작한 형태이고, DEM은 DSM에서 물체를 제거한 지면만 남은 것을 3D로 제작한 형태로써 road layout을 3D로 확장할 때 사용됩니다(road layout제작에 대한 상세 기술 이야기는 여기를 참고해 주세요).
3D모델, 실감정사영상, DSM, DEM을 제작하는 고정밀 3D지도 제작의 기술을 설명하자면, 2D인 항공사진들을 3D인 실세계로 복원하는 기술이고, 항공 사진의 각 pixel마다 실제 위치 정보가 입력되어 있다고 생각하시면 됩니다. 이 기술의 핵심은 항공 사진의 위치를 정확하게 계산하는 방법인데요, 네이버랩스는 고정밀 3D지도 제작 과정에 있어 필요한 모든 기술을 머리부터 발끝까지 개발하였습니다. 네, 원천기술이라는 의미입니다. 또한, 정확도를 향상시키기 위해서 꾸준히 연구도 진행하
조금 더 깊이 들어가 보죠. 고정밀 3D 지도 제작에 알아보면, 서울시 전역을 3D로 제작하기 위해서 대략 1,800m상공에서 항공사진을 촬영했습니다. 우리나라에서 가장 높은 롯데타워가 556m인 것을 생각하면 약 3배에 해당하는 높이에서 촬영한 영상이죠. 굉장히 높은 위치에서 촬영하기 때문에 대규모 지역에 3D 지도 제작이 가능합니다.
그럼 이렇게 높은 고도에서 촬영하였는데 정확도는 어떠할까요, 앞에서 언급한 것처럼 항공사진의 각 pixel마다 실 세계의 위치를 계산할 수 있는데요, 일반적으로 1pixel 내외의 정확도를 보유하고 있습니다. 항공사진에서의 1pixel은 약 8cm 정도이니, 8cm 내외의 정확도를 보유하고 있다고 할 수 있습니다.
자유로운, 무엇이든 다 해내는 네이버랩스
굉장히 많은 업무(를 쉽게)에 대해 소개해 드렸는데요, 도대체 무엇을 하는 회사길래 이런 일들을 하시는지 궁금해하실 거 같아서 이번엔 회사 썰을 좀 풀어보려고 합니다.
제가 처음에 네이버랩스을 알게 된 경로는 학회였습니다. 3D모델링, DSM, DEM 등을 모두 다 직접 만든다더라고요. 네 저도 안 믿겼습니다. 당시에는요. 다 믿지는 못(안)했지만, 뛰어난 기술력을 가지고 있구나-라고 생각했어요. 일반적으로 타 업체들은 상용 S/W를 사용하고 처음부터 끝까지 개발하는 회사는 흔하지 않거든요. 근데, 제가 합류하고 나니 “와~진짜 처음부터 끝까지 다하네?” 이게 제 첫 생각이었어요. 합류하자마자 제 실력이 상승할 것 같다는 생각이 강력하게 느껴졌답니다. 지금까지도 그 생각엔 변함이 없습니다.
한 가지 신기한 경험을 말해볼게요. 제가 하고 있는 업무 중 문득 개선해보고 싶다는 생각이 드는 일이 있어서 팀원들과 얘기했더니 언제든지 시도해보라고 하시더라고요. 실패해도 괜찮다고 하시면서요. 그때, 딱 두 가지 생각이 들었던 것 같아요. 첫 번째는 각자의 전문성을 인정해 주는 좋은 문화를 가지고 있구나, 두 번째는 진짜 안되면 어떡하지?(사실 첫 번째보단 두 번째 생각이 조금 더 컸던 것 같아요ㅎㅎ)
