Tutkijat kehittävät amfibioa keinotekoista näköjärjestelmää

Keinotekoisia näköjärjestelmiä käytetään eri teollisuudenaloilla monenlaisiin sovelluksiin, kuten autonomisiin ajoneuvoihin, esineiden havaitsemiseen ja älykameroihin. Nämä järjestelmät ovat usein biologisten organismien inspiroimia, mutta nykyiset keinotekoiset visiot kohtaavat useita rajoituksia. Ensinnäkin ne eivät yleensä sovellu sekä maa- että vedenalaisten ympäristöjen kuvaamiseen. Ne rajoittuvat yleensä myös puolipallomaiseen näkökenttään (FOV). 

Uusi keinotekoinen näköjärjestelmä

Koreasta ja Yhdysvalloista kotoisin oleva tutkijaryhmä päätti voittaa nämä rajoitukset suunnittelemalla uuden keinotekoisen näköjärjestelmän, jossa on monisuuntainen kuvantamiskyky ja joka toimii sekä vesi- että maaympäristöissä. 

Tutkimus julkaistiin lehdessä Luontoelektroniikka. 

Professori Young Min Song Gwangju Institute of Science and Technology -instituutista Koreasta oli mukana työssä. 

"Bioinspiroidun näön tutkimus johtaa usein uuteen kehitykseen, jota ei ennen ollut olemassa. Tämä puolestaan ​​mahdollistaa luonnon syvemmän ymmärtämisen ja varmistaa, että kehitetty kuvantamislaite on sekä rakenteellisesti että toiminnallisesti tehokas”, sanoo prof. Song. 

Luonnon inspiroima

Ryhmä sai inspiraationsa viuluravusta, joka on maanpäällinen rapulaji, jolla on amfibiokuvauskyky ja 360 asteen FOV. Ravulla on nämä ominaisuudet sen ellipsoidisen silmävarren ansiosta, joka mahdollistaa panoraamakuvauksen. Siinä on myös litteät sarveiskalvot, joissa on asteittainen taitekerroinprofiili, mikä mahdollistaa amfibiokuvauksen. 

Tutkijat kehittivät näköjärjestelmän, jossa oli joukko litteitä mikrolinssejä, joilla oli asteittainen taitekerroinprofiili ja joka integroitiin joustavaan piin valodiodijärjestelmään. Sitten se kiinnitettiin pallomaiseen rakenteeseen. 

Asteittainen taitekerroin ja mikrolinssin tasainen pinta on optimoitu auttamaan kompensoimaan ulkoisen ympäristön muutosten aiheuttamia epätarkennusvaikutuksia. Tämä kaikki voi kuulostaa monimutkaiselta ja hämmentävältä, mutta tiimin mukaan sen voidaan ajatella saavan valonsäteet kulkemaan eri medioissa keskittymään samaan kohtaan. 

Järjestelmän testaus

Tämän jälkeen tiimi lähti testaamaan järjestelmän ominaisuuksia. He suorittivat optisia simulaatioita ja kuvantamisen demonstraatioita ilmassa ja vedessä, ja amfibiokuvaus suoritettiin upottamalla laite puoliväliin veteen. Järjestelmän tuottamat kuvat olivat selkeitä, ja tiimi pystyi osoittamaan, että järjestelmän panoraamanäkökenttä oli 300 astetta vaakasuunnassa ja 160 astetta pystysuunnassa sekä ilmassa että vedessä. Pallomainen teline on vain 2 senttimetriä halkaisijaltaan, mikä tekee järjestelmästä kompaktin ja kannettavan. 

"Näköjärjestelmämme voisi valmistaa tietä 360 asteen ympärisuuntaisille kameroille, joissa on sovelluksia virtuaalisessa tai lisätyssä todellisuudessa tai jokasään visio autonomisille ajoneuvoille", sanoo professori Song.