Imaging Intelligence LaboratorySeoul National University
Imaging Intelligence LaboratorySeoul National University

seungahlee@snu.ac.kr
Department of Mechanical Engineering, Seoul National University

서울대학교 기계공학부

지능형 이미징 연구실 Imaging Intelligence Laboratory

광학계로 정보를 부호화하고 알고리즘으로 영상을 복원하는 계산 이미징 시스템을 개발합니다. 계산 현미경과 계산 사진 분야에서 정량 위상, 편광, 분광, 산란광 영상과 새로운 방식의 영상 시스템을 연구합니다. AI 기반 영상 복원·분석을 더해 바이오 이미징, 생체 내(in vivo) 영상, 계측·검사에 적용합니다.

영문 사이트

연구책임자

이승아 (Seung Ah Lee)

이승아 교수는 서울대학교 기계공학부 부교수로, 광학 이미징 시스템과 계산 이미징(computational imaging)을 연구합니다. 현미경, 카메라, 광학 계측·검사 장비를 개발하며 광학계와 AI 영상 복원 알고리즘을 함께 설계합니다. 서울대학교에서 전기공학 학사와 전기컴퓨터공학 석사 학위를, 미국 칼텍(Caltech)에서 전기공학 박사 학위를 받았습니다. 2018년부터 2025년까지 연세대학교 전기전자공학부 교수로 재직했습니다.

프로필(영문)

연구 분야

응용 분야별 연구

아래 내용은 모두 논문과 특허로 발표한 결과입니다.

바이오·의료 영상 장비

염색하지 않은 세포와 조직에서 정량 위상과 복굴절을 측정하는 현미경을 개발합니다. 무염색 조직 슬라이드를 H&E 염색 영상으로 바꾸는 가상 염색과, 일반 카메라 센서로 혈류를 측정하는 동적 스페클 이미징도 연구합니다.

  • 푸리에 타이코그래피 현미경(Fourier ptychographic microscopy, FPM)은 LED나 디스플레이로 시료를 여러 각도에서 비추며 저배율 대물렌즈로 영상을 여러 장 찍습니다. 이 영상들을 합쳐 넓은 시야의 고해상도 영상과 정량 위상 영상을 얻습니다. 스마트폰으로 만든 FPM의 해상도는 2.1 × 1.6 mm² 시야에서 870 nm(half-pitch)입니다. (K. C. Lee et al., ACS Photonics 2021)
  • 단일 촬영 FPM은 편광으로 구분한 조명을 동시에 비추어, 영상 한 장으로 대물렌즈 회절 한계의 2.5배 해상도를 얻습니다. 정량 위상 동영상은 초당 75프레임으로 찍을 수 있습니다. (H. Yoon et al., Appl. Phys. Lett. 2025)
  • 편광 FPM은 동공면을 편광 필름으로 나누어, 흑백 카메라 한 대로 복굴절과 광축 방향, 위상을 한 번에 측정합니다. (H. Chae et al., Laser Photonics Rev. 2026)
  • 가상 염색은 염색하지 않은 조직의 위상 영상을 신경망으로 H&E 염색 영상으로 바꾸는 디지털 병리 기술입니다. 약 10년이 지나 색이 바랜 병리 슬라이드를 이 방법으로 복원했습니다. 학습으로 얻은 조명 패턴 16개를 쓰면 4 mm × 3 mm 영역을 약 5초 만에 촬영할 수 있습니다. (H. Chae et al., APL Photonics 2024; K. C. Lee et al., J. Phys. Photonics 2026)
  • 동적 스페클 이미징에서는 롤링 셔터 스페클 이미징(rolling-shutter speckle imaging, RSSI)을 개발했습니다. 일반 CMOS 이미지 센서는 영상을 한 줄씩 차례로 읽는데, 이 방식을 이용하면 사진 한 장으로 혈류 지도를 얻을 수 있습니다. 손끝 맥파를 재는 RSSPG는 기존 광용적맥파(PPG)보다 중복맥 패임(dicrotic notch)을 14배 더 뚜렷하게 측정했습니다. (C. Yi et al., Optica 2022; Y. Lee et al., Biomed. Opt. Express 2024)

계산 현미경 (영문)가상 염색 (영문)동적 스페클 이미징 (영문)

반도체·디스플레이 광학 계측·검사

넓은 영역에서 위상과 편광, 표면 형상을 높은 해상도로 정량 측정하는 광학 계측 기술을 연구합니다. 미세 광학 소자의 설계와 제작도 다룹니다.

계산 현미경 (영문)렌즈리스 카메라 (영문)

카메라·이미지 센서·렌즈리스 카메라

렌즈리스 카메라는 렌즈 대신 얇은 위상 마스크를 이미지 센서 앞에 두고, 센서에 찍힌 영상을 계산으로 복원합니다. 마스크를 설계하고 제작해 센서에 붙이는 일부터 영상 복원 신경망까지 연구실에서 개발합니다.

렌즈리스 카메라 (영문)

대표 논문

전체 논문(영문)

  1. Pupil Plane Multiplexing for Vectorial Fourier Ptychography

    Chae, H., Lee, K., Kang, Y.G., Yoon, H., Lee, K.C., & Lee, S.A.

    Laser & Photonics Reviews, 20(9), e02183 (2026) doi:10.1002/lpor.202502183

  2. Semi-supervised virtual staining using learned-illumination Fourier ptychography for high-speed label-free histopathology

    Lee, K.C., Chae, H., Kim, J., Kreiss, L., Kim, H., Kang, Y.G., Zhou, K.C., Chaware, A., Kim, K., Xu, S., Kang, S., Bang, G., Cho, N.H., Hwang, D., Horstmeyer, R., & Lee, S.A.

    Journal of Physics: Photonics, 8(1), 015025 (2026) doi:10.1088/2515-7647/ae270f

  3. Integrated Forward–Inverse Network for Lensless Image Reconstruction

    Bae, D., Jung, J., Kang, Y.G., Lee, K.C., Kim, T., Kim, J., Byun, S., Park, J., & Lee, S.A.

    Computer Vision – ECCV 2026 (Lecture Notes in Computer Science), pp. 628–645 (2026) doi:10.1007/978-3-032-37517-9_35

  4. Geometry-aware phase compensation for sampling-efficient angular spectrum method

    Kang, Y.G., Bae, D., Jung, J., Byun, S., Ahn, H.J., Chang, H., Park, J., Lee, H., & Lee, S.A.

    Optics Express, 34(8), 15244 (2026) doi:10.1364/OE.586512

  5. Single-shot Fourier ptychography using polarization-encoded illumination

    Yoon, H., Chae, H., Lee, K.C., Lee, K., & Lee, S.A.

    Applied Physics Letters, 126(12), 123702 (2025) doi:10.1063/5.0248101

  6. Restoring H&E stain in faded slides via phase-to-color virtual staining in near-infrared

    Chae, H., Kim, J., Jeon, J., Lee, K., Lee, K.C., Choi, J.U., Kang, S., Choi, S., Bang, G., Lee, J.H., Park, E., Cho, N.H., & Lee, S.A.

    APL Photonics, 9(10), 106112 (2024) doi:10.1063/5.0226277

  7. High-resolution display screen as programmable illumination for Fourier ptychography

    Lee, K., Lee, K.C., Jung, J., Chae, H., & Lee, S.A.

    Optics and Lasers in Engineering, 177, 108121 (2024) doi:10.1016/j.optlaseng.2024.108121

  8. Rolling shutter speckle plethysmography for quantitative cardiovascular monitoring

    Lee, Y., Byun, S., Yi, C., Jung, J., & Lee, S.A.

    Biomedical Optics Express, 15(3), 1540–1552 (2024) doi:10.1364/BOE.511755

  9. Design and single-shot fabrication of lensless cameras with arbitrary point spread functions

    Lee, K.C., Bae, J., Baek, N., Jung, J., Park, W., & Lee, S.A.

    Optica, 10(1), 72–80 (2023) doi:10.1364/OPTICA.466072

  10. Aperture-encoded snapshot hyperspectral imaging with a lensless camera

    Kim, T., Lee, K.C., Baek, N., Chae, H., & Lee, S.A.

    APL Photonics, 8(6), 066109 (2023) doi:10.1063/5.0150797

  11. Single-shot temporal speckle correlation imaging using rolling shutter image sensors

    Yi, C., Jung, J., Im, J., Lee, K.C., Chung, E., & Lee, S.A.

    Optica, 9(11), 1227–1237 (2022) doi:10.1364/OPTICA.465361

  12. Lensless polarization camera for single-shot full-Stokes imaging

    Baek, N., Lee, Y., Kim, T., Jung, J., & Lee, S.A.

    APL Photonics, 7(11), 116107 (2022) doi:10.1063/5.0120465

  13. Fabrication of Integrated Lensless Cameras via UV-Imprint Lithography

    Lee, Y., Chae, H., Lee, K.C., Baek, N., Kim, T., Jung, J., & Lee, S.A.

    IEEE Photonics Journal, 14(2), 1–8 (2022) doi:10.1109/JPHOT.2022.3157373

  14. A Smartphone-Based Fourier Ptychographic Microscope Using the Display Screen for Illumination

    Lee, K.C., Lee, K., Jung, J., Lee, S.H., Kim, D., & Lee, S.A.

    ACS Photonics, 8(5), 1307–1315 (2021) doi:10.1021/acsphotonics.1c00350

특허

전체 특허(영문)

  1. Methods for manufacturing phase masks and lens-less camera module

    SA Lee, H Chae, Y Lee, KC Lee, N Baek, T Kim, J Jung

    US12108134B2, granted 2024

  2. Apparatus and method for measuring eye movement

    SA Lee, T Kim, K Lee, N Baek, J Jung

    US12062190B2, granted 2024

  3. Smartphone for obtaining Fourier ptychography image and method for obtaining Fourier ptychography image using smartphone

    SA Lee, KC Lee, K Lee, SH Lee, J Jung

    US11880965B2, granted 2024

코드와 데이터

논문에 쓴 코드와 데이터셋, 실험 장비의 3D 프린팅 모델과 제어 코드는 GitHub에서 내려받을 수 있습니다.

코드와 데이터(영문) github.com/IIL-SNU

언론 보도

연구실 연구와 이승아 교수의 이전 연구를 다룬 기사, 보도자료, 학술지 소개입니다.

연구실 (2018–)

  1. 2026년 8월기사 2건

    서울대학교–칼텍 반도체 검사·계측 국제공동연구센터

    이승아 교수 연구팀이 주도하는 서울대학교–칼텍 반도체 검사·계측 국제공동연구센터가 과학기술정보통신부 탑티어 국제공동연구 사업(10년)에 선정되었습니다. KAIST와 UC 버클리는 극자외선(EUV)부터 근적외선 대역까지의 현미경 기술을, 스위스 폴셰러연구소(PSI)는 EUV 공정과 정밀 계측을 맡습니다.

  2. 2026년 6월기사 1건

    렌즈리스 영상 복원 IFIN, ECCV 2026 채택

    렌즈리스 카메라용 순방향·역방향 통합 네트워크에 관한 기계공학부 연구 뉴스입니다.

    Bae et al., ECCV 2026

  3. 2025년 5월기사 2건

    서울대학교 기계공학부 부임

    기계공학부 신임교수 소개와 연구실 인터뷰입니다.

  4. 2023년 6월기사 1건

    렌즈리스 카메라 기반 스냅샷 초분광 영상

    AIP Scilight에 소개되었고 APL Photonics Editor’s Pick으로 선정되었습니다.

    T. Kim et al., APL Photonics 2023

  5. 2023년 3월기사 2건

    울산시립미술관 예술–과학 협업전 ‘뒤틀린 데이터’

    2023년 3–6월 전시에서 팀보이드 배재혁 작가와 렌즈리스 카메라를 이용한 작품을 함께 만들었습니다.

  6. 2023년 1월기사 2건

    마스크 기반 초박형 렌즈리스 카메라 설계·제작 기술

    경희대학교 박욱 교수 연구팀과 함께 한 연구로, Optica 2023년 1월호 표지 논문으로 선정되었고 연세대학교 보도자료로 소개되었습니다.

    K. C. Lee et al., Optica 2023

  7. 2023년 1월기사 2건

    CES 2023 스마트폰 현미경 전시

    연세대학교 공과대학 CES 2023 단독 전시관에서 스마트폰 현미경을 선보였습니다.

  8. 2022년 12월기사 2건

    한 장의 사진으로 뇌혈관 혈류 속도 측정

    롤링 셔터 스페클 이미징(rolling-shutter speckle imaging, RSSI)으로 뇌혈관 혈류 속도를 측정한 연구가 한국연구재단 보도자료로 소개되었습니다.

    C. Yi et al., Optica 2022

  9. 2021년 11월기사 1건

    ReMember: 생체 신호로 반려동물을 기억하는 작품

    SIGGRAPH 2021 아트 페이퍼에 관한 이창윤 연구원 인터뷰가 ACM SIGGRAPH 블로그에 실렸습니다.

    C. Yi et al., SIGGRAPH 2021

학술지 표지와 하이라이트

이승아 교수의 이전 연구

연구실을 시작하기 전 서울대학교, 칼텍, 스탠퍼드 시절

  1. 2019년 10월기사 2건

    Exploratorium 과학관의 미생물 상호작용 전시

    스탠퍼드 Riedel-Kruse 연구실에서 개발한 과학관 전시에 관한 스탠퍼드 보도자료입니다.

    A. T. Lam et al., Nat. Biotechnol. 2019

  2. 2016년 10월기사 2건

    LudusScope: 미생물과 상호작용하는 스마트폰 현미경

    생명과학 교육용 3D 프린팅 스마트폰 현미경에 관한 스탠퍼드 보도자료와 기사입니다.

    H. Kim et al., PLOS ONE 2016

  3. 2015년 4월기사 2건

    상호작용형 생명공학: 바이오틱 게임과 과학관 키오스크

    스탠퍼드 보도자료입니다. 과학관 키오스크 프로젝트는 이승아 교수가 박사후연구원 시절 주도했습니다.

    S. A. Lee et al., CHI 2015

  4. 2011년 10월기사 2건

    ePetri: 이미지 센서 위의 스마트 페트리 접시

    스마트폰 이미지 센서와 레고 부품으로 만든 온칩 세포 영상 플랫폼에 관한 칼텍 보도자료와 기사입니다.

    G. Zheng, S. A. Lee et al., PNAS 2011

  5. 2010년 10월기사 1건

    렌즈리스 서브픽셀 광유체 현미경

    저가 진단용 칩 크기 현미경에 관한 MIT Technology Review 기사입니다.

    G. Zheng, S. A. Lee, S. Yang et al., Lab Chip 2010

학술지 표지와 하이라이트

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