Tutkijat kehittivät amfibisen keinotekoisen näköjärjestelmän

Keinotekoiset näköjärjestelmät ovat laajasti käytössä useilla aloilla, kuten itseohjautuvissa ajoneuvoissa, objektiiden havaitsemisessa ja älykkäissä kameroissa. Nämä järjestelmät ovat usein inspiroitu biologisista organismeista, mutta nykyiset keinotekoiset näköjärjestelmät kohtaavat useita rajoituksia. Yksi näistä on, että ne eivät yleensä sovellu sekä maanpäälliseen että vedenalaiseen ympäristöön. Ne ovat myös yleensä rajoitettu puolipallonmuotoiseen näkökenttään (FOV).

Uusi keinotekoinen näköjärjestelmä

Korean ja Yhdysvaltain tutkijaryhmä pyrki voittamaan nämä rajoitukset suunnittelemalla uuden keinotekoisen näköjärjestelmän, jolla on ominaisuus omni-suunnassa kuvata sekä vesissä että maalla.

Tutkimus julkaistiin Nature Electronics -lehdessä. Nature Electronics.

Gwangjun tiede- ja teknologiainstituutin professori Young Min Song osallistui tutkimukseen.

“Bio-inspiroitu näön tutkimus johtaa usein uuden kehityksen, jota ei aiemmin ollut olemassa. Tämä mahdollistaa syvemmän ymmärryksen luonnosta ja varmistaa, että kehitetty kuvauslaite on sekä rakenteellisesti että toiminnallisesti tehokas”, sanoo Prof. Song.

Luonnon inspiroima

Tutkijaryhmä sai inspiraation rakkulaisesta, joka on maalla elävä rapu, jolla on amfibinen näkökyky ja 360 asteen näkökenttä. Rakkulaisen silmän varren ellipsinmuotoiset yhdistetyt silmät mahdollistavat panoraamakuvauksen. Se myös on tasaiset sarveiskalvot, joilla on asteittainen taitekerroinprofiili, joka mahdollistaa amfibisen kuvauksen.

Tutkijat kehittivät näköjärjestelmän, jossa on tasaisten mikrolinssejen joukko, jossa on asteittainen taitekerroinprofiili, joka on integroitu joustavaan piilidiodiaan. Se kiinnitettiin sitten pallomaiseen rakenteeseen.

Asteittainen taitekerroin ja mikrolinssejen tasaisten pintojen ansiosta voidaan kompensoida ulkoisen ympäristön aiheuttamat tarkennusvaikutukset. Tämä voi kuulostaa monimutkaiselta, mutta tutkijaryhmä sanoo, että se voidaan ajatella valon aallon etenemisen eri medioissa samassa pisteessä.

Järjestelmän testaus

Tutkijaryhmä testasi järjestelmän kykyjä. He suorittivat optisia simulaatioita ja kuvademonstraatioita sekä ilmassa että vedessä, ja amfibinen kuvaus tehtiin upottamalla laitetta puolittain veteen. Järjestelmän tuottamat kuvat olivat selkeitä, ja tutkijaryhmä pystyi osoittamaan, että järjestelmällä on 300 asteen panoraamanäkökenttä sekä 160 asteen pystynäkökenttä sekä ilmassa että vedessä. Pallomainen kiinnitys oli vain 2 senttimetrin halkaisija, mikä tekee järjestelmästä kompaktin ja siirrettävän.

“Meidän näköjärjestelmämme voisi avata tien 360 asteen ominaisuudelle kamerassa, jolla on sovellutukset virtuaali- tai lisätty- todellisuudessa tai sääriippumattomassa näössä itseohjautuvissa ajoneuvoissa”, sanoo Prof. Song.