광주과학기술원(GIST)이 사진·영상을 전문가 수준으로 컬러에서 흑백으로 보정하는 인공지능(AI) 기술을 개발했다.
GIST는 AI대학원 전해곤 교수 연구팀이 AI 기술을 활용해 흑백 사진작가들의 포트폴리오로부터 흑백 사진의 보정 기법을 모사하는 알고리즘을 개발했다고 15일 밝혔다.
흑백 사진은 컬러 사진과 달리 색으로부터 벗어나 질감, 선, 패턴, 대비 등에 초점을 맞춰 사진을 표현할 수 있다. 이 같은 특징을 살려 최근 인스타그램 등 소셜 네트워크 서비스(SNS)에서 심미적 효과를 연출하는 데 널리 활용되면서 흑백 사진이 새롭게 주목받고 있다.
연구팀은 컬러 사진으로부터 전문 사진사의 미학적 요소를 매우 정밀하게 재현하는 흑백 사진 생성 알고리즘을 개발했다.
학습 데이터를 구축하기 위해 3명의 국내 전문 사진작가를 섭외해 그들 고유의 스타일로 컬러 사진을 흑백으로 변환하는 작업을 의뢰해 작가 특유의 개성이 담긴 흑백 사진 데이터셋(작가별 5000장, 총 1만5000장)을 구축했다.
연구팀은 이를 바탕으로 사진 데이터셋을 각각 어느 사진작가가 보정했는지와 작가별 사진 중에서도 대상 피사체가 무엇인지에 따른 계층화 분류 작업을 추가로 수행했다.
이후 연구팀은 딥매트릭러닝(Deep Metric Learning) 기반의 인공신경망을 적용해 심미적으로 뛰어난 흑백 사진을 생성했다.
연구팀이 개발한 알고리즘을 통해 얻은 흑백 사진과 갤럭시·아이폰·인스타그램 필터들과 일반인 선호도를 조사한 결과, 대부분의 사람들이 연구팀에서 제안한 알고리즘의 결과를 선호하는 것으로 확인됐다.

(왼쪽부터) 전해곤 교수, 신지수석박통합과정생, 신승현 석박통합과정생.

설문조사는 20~50대 남녀를 나이와 성별에 따라 10명씩 총 80명을 대상으로, 설문조사 플랫폼 ‘Amazon M-Turk’를 활용해 진행되었으며, 20개의 사진을 각 필터로 변환해 보여 주고 사진별로 맘에 드는 필터에 순위를 매기는 방식으로 진행한 결과 연구팀에서 개발한 알고리즘이 가장 높았다.
나아가 영화 ‘기생충’과 ‘매드맥스’를 대상으로 두 영화의 원본 흑백판과 연구팀의 알고리즘으로 두 영화의 컬러판을 재생성한 흑백 영상에 대한 선호도를 비교한 결과 마찬가지로 연구팀이 개발한 알고리즘에 따른 결과물의 선호도가 압도적으로 높게 나왔다.
전해곤 교수는 “이번 연구 성과를 통해 기존 사진에 대한 높은 배경지식과 고가의 카메라를 사용해야 얻을 수 있던 미학적으로 가치가 높은 흑백 사진을 우리 알고리즘을 통해 일반인도 쉽게 얻는 것이 가능해졌다”며 “향후 사진 보정 어플리케이션 및 미디어 산업계의 영상 후처리 과정 등에서 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
전해곤 교수 연구실의 신승현 석박통합과정생 주도하고 인하대학교 심인욱 교수가 참여한 이번 연구는 컴퓨터 비전 분야 세계 최고 학회인 ‘CVPR(Computer Vision and Pattern Recognition)’에서 6월 19일 발표될 예정이다.
/이동기 기자

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