باحثون يطورون نظام رؤية اصطناعي مائي بري

تستخدم أنظمة الرؤية الاصطناعية عبر الصناعات لمجموعة واسعة من التطبيقات، مثل المركبات ذاتية الحركة، وكشف الأجسام، والكاميرات الذكية. غالباً ما تكون هذه الأنظمة مستوحاة من الكائنات الحية، ولكن الرؤية الاصطناعية الحالية تواجه عدة قيود. فعلى سبيل المثال، لا تكون عادةً مناسبة لتصوير البيئات البرية والمائية. كما أنها عادةً ما تكون مقيدة بزاوية رؤية نصف الكرة (FOV). 

نظام رؤية اصطناعي جديد

أقدم فريق من الباحثين من كوريا والولايات المتحدة على التغلب على هذه القيود من خلال تصميم نظام رؤية اصطناعي جديد بقدرة تصوير اتجاهية، يعمل في البيئات المائية والبرية. 

نشرت الدراسة في مجلة Nature Electronics. 

شارك الأستاذ يونغ مين سونغ من معهد غوانغجو للعلوم والتكنولوجيا في كوريا في هذا العمل. 

“البحث في الرؤية الملهمة بالطبيعة غالباً ما يؤدي إلى تطوير جديد لم يكن موجوداً من قبل. هذا بدوره يسمح بفهم أعمق للطبيعة ويكفل أن يكون جهاز التصوير المطور فعالاً هيكلياً ووظيفياً”، يقول الأستاذ سونغ. 

ملهم بالطبيعة

استلهم الفريق الإلهام من سرطان الفيدلر، وهو نوع من السرطانات البرية بقدرة تصوير مائية برية ومدى رؤية 360 درجة. يتمتع السرطان بهذه الميزات بفضل ساق عين مركبة إهليلجية، مما يسمح بالتصوير البانورامي. كما أنه يمتلك قرنيات مسطحة مع ملف تعريف فهرس انكسار متدرج، مما يسمح بالتصوير المائي البري. 

طور الباحثون نظام رؤية مع مصفوفة من العدسات المسطحة الدقيقة مع ملف تعريف فهرس انكسار متدرج، تم دمجها في مصفوفة фотودايود مرنة من السيليكون. ثم تم تركيبها على هيكل كروي. 

تم تحسين الفهرس الانكساري السطحي المسطح للعدسة الدقيقة لتعويض التأثيرات غير المُركّزة التي تسببها التغييرات في البيئة الخارجية. يمكن أن يبدو كل هذا معقداً ومبهمًا، لكن الفريق يقول إنه يمكن اعتباره جعل أشعة الضوء التي تسافر في وسائط مختلفة تركز في نفس النقطة. 

اختبار النظام

ثم انتقل الفريق إلى اختبار إمكانيات النظام. أجرى محاكاة بصرية وتجارب تصوير في الهواء والماء، وتم إجراء التصوير المائي البري عن طريق غمر الجهاز نصفياً في الماء. كانت الصور التي أنتجها النظام واضحة، وتمكن الفريق من إثبات أن النظام كان لديه مجال رؤية بانورامي يصل إلى 300 درجة أفقيًا و 160 درجة رأسيًا في الهواء والماء. وكان قطر الهيكل الكروي 2 سم فقط، مما يساعد على جعل النظام مضغوطًا ومتحركًا. 

“يمكن لنظام الرؤية الخاص بنا أن يفتح الطريق لكاميرات 360° ذات اتجاهية مع تطبيقات في الواقع الافتراضي أو المعزز أو رؤية جميع الطقس للمركبات ذاتية الحركة”، يقول الأستاذ سونغ.