Ερευνητές Ανάπτυξαν Αμφίβιο Σύστημα Τεχνητής Όρασης

Τα συστήματα τεχνητής όρασης χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς για μια ευρεία γκάμα εφαρμογών, όπως αυτόνομα οχήματα, ανίχνευση αντικειμένων και έξυπνες κάμερες. Αυτά τα συστήματα συχνά εμπνέονται από βιολογικούς οργανισμούς, αλλά τα σημερινά συστήματα τεχνητής όρασης αντιμετωπίζουν πολλούς περιορισμούς. Για παράδειγμα, δεν είναι συνήθως κατάλληλα για απεικόνιση τόσο σε χερσαία όσο και σε υποβρύχια περιβάλλοντα. Επίσης, συνήθως περιορίζονται σε ημισφαιρικό πεδίο όρασης (FOV).

Νέο σύστημα Τεχνητής Όρασης

Μια ομάδα ερευνητών από την Κορέα και τις Ηνωμένες Πολιτείες έθεσε ως στόχο να υπερβεί αυτούς τους περιορισμούς σχεδιάζοντας ένα νέο σύστημα τεχνητής όρασης με khảότητα απεικόνισης προς όλες τις κατευθύνσεις, το οποίο λειτουργεί και σε υδάτινα και χερσαία περιβάλλοντα.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Electronics.

Ο καθηγητής Young Min Song από το Ινστιτούτο Επιστημών και Τεχνολογίας του Gwangju στην Κορέα ήταν εμπλεκόμενος με το έργο.

“Η έρευνα στη βιο-εμπνευσμένη όραση συχνά οδηγεί σε μια νέα ανάπτυξη που δεν υπήρχε πριν. Αυτό, με τη σειρά του, επιτρέπει μια βαθύτερη κατανόηση της φύσης και διασφαλίζει ότι η αναπτυγμένη συσκευή απεικόνισης είναι και δομικά και λειτουργικά αποτελεσματική,” λέει ο καθηγητής Song.

Εμπνευσμένο από τη Φύση

Η ομάδα άντλησε έμπνευση από το καβούρι fiddler, ένα χερσαίο είδος καβουριού με αμφίβια ικανότητα απεικόνισης και 360 μοιρών πεδίο όρασης. Το καβούρι έχει αυτές τις ικανότητες χάρη στο ελλειψοειδές οφθαλμικό στέλεχος των σύνθετων ματιών του, τα οποία επιτρέπουν την πανοραμική απεικόνιση. Επίσης, έχει επίπεδους κερατοειδείς με προφίλ διαβαθμισμένου δείκτη διάθλασης, που επιτρέπουν την αμφίβια απεικόνιση.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα σύστημα όρασης με πίνακα από επίπεδους μικροφακούς με προφίλ διαβαθμισμένου δείκτη διάθλασης, το οποίο ενσωματώθηκε σε μια εύκαμπτη διάταξη φωτοδιόδων πυριτίου. Στη συνέχεια, τοποθετήθηκε σε μια σφαιρική δομή.

Ο διαβαθμισμένος δείκτης διάθλασης και η πεπλατυσμένη επιφάνεια του μικρο-φακού βελτιστοποιήθηκαν για να βοηθήσουν στην αντιστάθμιση των φαινομένων αποεστίασης που προκαλούνται από τις αλλαγές στο εξωτερικό περιβάλλον. Αυτό μπορεί να φανεί σύνθετο και μπερδεμένο, αλλά η ομάδα λέει ότι μπορεί να θεωρηθεί ως η διεύθυνση των ακτίνων του φωτός που ταξιδεύουν σε διαφορετικά μέσα για να εστιάσουν στο ίδιο σημείο.

Δοκιμή του Συστήματος

Η ομάδα στη συνέχεια έθεσε ως στόχο να δοκιμάσει τις ικανότητες του συστήματος. Πραγματοποίησαν οπτικές προσομοιώσεις και επιδείξεις απεικόνισης στον αέρα και στο νερό, και η αμφίβια απεικόνιση πραγματοποιήθηκε με τη βύθιση της συσκευής κατά το ήμισυ στο νερό. Οι εικόνες που παράχθηκαν από το σύστημα ήταν σαφείς, και η ομάδα ήταν σε θέση να αποδείξει ότι το σύστημα είχε ένα πανοραμικό οπτικό πεδίο 300 μοιρών οριζόντια και 160 μοιρών κατακόρυφα και στον αέρα και στο νερό. Η σφαιρική βάση μετρήθηκε σε μόλις 2 εκατοστά σε διάμετρο, βοηθώντας να γίνει το σύστημα συμπαγές και φορητό.

“Το σύστημα όρασης μας μπορεί να ανοίξει τον δρόμο για κάμερες 360° με εφαρμογές σε εικονική ή επαυξημένη πραγματικότητα ή όραση παντός καιρού για αυτόνομα οχήματα,” λέει ο καθηγητής Song.