Výzkumníci vyvinuli obojživelný umělý vizuální systém

Umělé vizuální systémy se používají v různých odvětvích pro širokou škálu aplikací, jako jsou autonomní vozidla, detekce objektů a chytré kamery. Tyto systémy jsou často inspirovány biologickými organismy, ale současné umělé vize čelí několika omezením. Jedním z nich je, že nejsou obvykle vhodné pro zobrazování jak pozemních a podvodních prostředí. Jsou také obvykle omezeny na hemisférické zorné pole (FOV).

Nový umělý vizuální systém

Tým výzkumníků z Koreje a Spojených států se pokusil tato omezení překonat navrhnutím nového umělého vizuálního systému s omnidirekcionální zobrazovací schopností, který funguje v obou akvatických a terestrických prostředích.

Studie byla zveřejněna v časopise Nature Electronics.

Profesor Young Min Song z Gwangju Institute of Science and Technology v Koreji se podílel na této práci.

“Výzkum v bio-inspirovaném vidění často vede k novému vývoji, který předtím neexistoval. To umožňuje hlubší pochopení přírody a zajišťuje, že vyvinuté zobrazovací zařízení je jak strukturálně, tak funkčně efektivní,” říká Prof. Song.

Inspirováno přírodou

Tým čerpal inspiraci z kraba fiddler, který je suchozemský druh kraba s schopností zobrazovat na souši i pod vodou a 360stupňovým zorným polem. Krab má tyto funkce díky svému elipsoidnímu očnímu stonku složeného oka, který umožňuje panoramatické zobrazování. Má také ploché rohovky s gradovaným indexem lomu, který umožňuje zobrazování na souši i pod vodou.

Výzkumníci vyvinuli vizuální systém se sadou plochých mikro-čoček s gradovaným indexem lomu, který byl integrován do flexibilní křemíkové fotodiodové matice. Byl poté namontován na sférickou strukturu.

Gradovaný index lomu a plochý povrch mikro-čoček byly optimalizovány, aby pomohly kompenzovat efekt defokusace způsobený změnami vnějšího prostředí. To vše může znít komplexně a matoucně, ale tým říká, že to lze považovat za způsob, jakým se světelné paprsky pohybující se v různých médiích zaměřují na stejném místě.

Testování systému

Tým se poté pokusil otestovat schopnosti systému. Provedli optické simulace a zobrazovací demonstrace ve vzduchu a ve vodě a zobrazování na souši i pod vodou bylo provedeno ponořením zařízení do vody z poloviny. Obrázky vyprodukované systémem byly jasné a tým byl schopen prokázat, že systém má panoramatické zorné pole 300 stupňů vodorovně a 160 stupňů svisle ve vzduchu i ve vodě. Sférická montáž měřila pouze 2 centimetry v průměru, což pomáhá učinit systém kompaktním a přenosným.

“Náš vizuální systém by mohl otevřít cestu pro 360° omnidirekcionální kamery s aplikacemi ve virtuální nebo rozšířené realitě nebo pro vidění za každého počasí pro autonomní vozidla,” říká Prof. Song.