Изследователи разработват система за изкуствено зрение на амфибия

Системите за изкуствено зрение се използват в различни индустрии за широк спектър от приложения, като например автономни превозни средства, откриване на обекти и интелигентни камери. Тези системи често са вдъхновени от биологични организми, но настоящите изкуствени визии са изправени пред няколко ограничения. Първо, те обикновено не са подходящи за изобразяване на земна и подводна среда. Те също така обикновено са ограничени до полусферично зрително поле (FOV). 

Нова система за изкуствено зрение

Екип от изследователи от Корея и Съединените щати се зае да преодолее тези ограничения чрез проектиране на нова система за изкуствено зрение с възможност за многопосочни изображения, която работи както във водна, така и в земна среда. 

Изследването е публикувано в списание Природна електроника. 

Професор Young Min Song от Института за наука и технологии Gwangju в Корея участва в работата. 

„Изследванията на био-вдъхновената визия често водят до ново развитие, което не е съществувало преди. Това от своя страна дава възможност за по-задълбочено разбиране на природата и гарантира, че разработеното устройство за изображения е структурно и функционално ефективно“, казва проф. Сонг. 

Вдъхновен от природата

Екипът черпи вдъхновение от рака цигулар, който е сухоземен вид раци с възможност за амфибия и 360-градусов FOV. Ракът има тези характеристики благодарение на елипсоидното си очно стъбло на сложните очи, които позволяват панорамни изображения. Освен това има плоски роговици със степенуван профил на индекса на пречупване, което позволява амфибийно изобразяване. 

Изследователите разработиха система за зрение с набор от плоски микролещи с градуиран профил на индекса на пречупване, който беше интегриран в гъвкав силициев фотодиоден масив. След това беше монтиран върху сферична конструкция. 

Градуираният индекс на пречупване и плоската повърхност на микролещата бяха оптимизирани, за да компенсират ефектите на разфокусиране, предизвикани от промените във външната среда. Всичко това може да звучи сложно и объркващо, но екипът казва, че може да се мисли като каране на светлинни лъчи, пътуващи в различни среди, за да се фокусират на едно и също място. 

Тестване на системата

След това екипът се зае да тества възможностите на системата. Те извършиха оптични симулации и демонстрации на изображения във въздух и вода, а амфибийните изображения бяха извършени чрез потапяне на устройството наполовина във вода. Изображенията, произведени от системата, бяха ясни и екипът успя да демонстрира, че системата има панорамно визуално поле от 300 градуса хоризонтално и 160 градуса вертикално във въздуха и водата. Сферичният монтаж е с диаметър само 2 сантиметра, което помага да се направи системата компактна и преносима. 

„Нашата система за зрение може да проправи пътя за 360° всепосочни камери с приложения във виртуална или разширена реалност или визия за всякакви метеорологични условия за автономни превозни средства“, казва проф. Сонг.