باحثون يطورون نظام رؤية اصطناعي برمائي

تستخدم أنظمة الرؤية الاصطناعية في مختلف الصناعات لتطبيقات واسعة النطاق، مثل المركبات المستقلة، وكشف الأجسام، والكاميرات الذكية. غالبًا ما تكون هذه الأنظمة مستوحاة من الكائنات الحية، لكن الرؤية الاصطناعية الحالية تواجه قيودًا عديدة. أولًا، لا تكون عادةً مناسبة لتصوير كل من البيئات البرية والمائية. كما أنها عادةً ما تكون مقيدة بمجال رؤية نصف الكرة (FOV).

نظام رؤية اصطناعي جديد

سعى فريق من الباحثين من كوريا والولايات المتحدة إلى التغلب على هذه القيود من خلال تصميم نظام رؤية اصطناعي جديد مع قدرة على التصوير في جميع الاتجاهات، والذي يعمل في كل من البيئات المائية والبرية.

نشرت الدراسة في مجلة Nature Electronics.

كان الأستاذ يونغ مين سونغ من معهد غوانغجو للعلوم والتكنولوجيا في كوريا مشاركًا في العمل.

“أبحاث الرؤية الملهمة بالطبيعة غالبًا ما تؤدي إلى تطوير جديد لم يكن موجودًا من قبل. هذا بدوره يتيح فهمًا أعمق للطبيعة ويكفل أن يكون جهاز التصوير المطور هيكليًا ووظيفيًا فعالًا”، يقول الأستاذ سونغ.

ملهم بالطبيعة

استلهم الفريق فكرته من سلطعون عازف الكمان، وهو نوع من السلطعونات البرية يتمتع بالقدرة على التصوير في الماء وعلى اليابسة وبمجال رؤية يبلغ 360 درجة. ويتمتع بهذه الخصائص بفضل سويقات عينيه المركبتين ذات الشكل الإهليلجي، التي تتيح التصوير البانورامي. كما أن لديه قرنيات مسطحة ذات ملف متدرج لمعامل الانكسار، مما يتيح التصوير في الماء وعلى اليابسة.

طور الباحثون نظام رؤية مع مصفوفة من العدسات المسطحة الدقيقة مع ملف متدرج لمعامل الانكسار، والذي تم دمجه في مصفوفة فوتودايود سيليكون مرنة. ثم تم تثبيته على هيكل كروي.

تم تحسين معامل الانكسار المتدرج والسطح المسطح للعدسة الدقيقة لتعويض تأثيرات عدم التركيز الناجمة عن التغيرات في البيئة الخارجية. يمكن أن يبدو كل هذا معقدًا ومبهمًا، لكن الفريق يقول إنه يمكن اعتباره كجعل أشعة الضوء التي تسافر في وسائط مختلفة لتتركز في نفس النقطة.

اختبار النظام

ثم شرع الفريق في اختبار قدرات النظام. أجروا عمليات محاكاة بصرية وتجارب التصوير في الهواء والماء، وتم إجراء التصوير في الماء وعلى اليابسة عن طريق غمر نصف الجهاز في الماء. كانت الصور المنتجة بواسطة النظام واضحة، وتمكن الفريق من إثبات أن النظام كان له مجال رؤية بانورامي يبلغ 300 درجة أفقيًا و 160 درجة رأسيًا في كل من الهواء والماء. كان هيكل التثبيت الكروي يبلغ 2 سم فقط في القطر، مما يساعد على جعل النظام مدمجًا وقابلًا للحمل.

“يمكن أن يفتح نظام الرؤية لدينا الطريق لكاميرات شاملة الاتجاهات بزاوية 360° مع تطبيقات في الواقع الافتراضي أو المعزز أو رؤية جميع الأحوال الجوية للمركبات المستقلة”، يقول الأستاذ سونغ.