I ricercatori sviluppano un sistema di visione artificiale anfibio

I sistemi di visione artificiale vengono utilizzati in diversi settori per una vasta gamma di applicazioni, come ad esempio veicoli autonomi, rilevamento di oggetti e telecamere intelligenti. Questi sistemi sono spesso ispirati a organismi biologici, ma le attuali visioni artificiali presentano diverse limitazioni. Ad esempio, non sono solitamente adatti per l’imaging sia in ambienti terrestri che acquatici. Sono inoltre solitamente limitati a un campo di visione emisferico.

Nuovo sistema di visione artificiale

Un team di ricercatori della Corea e degli Stati Uniti ha cercato di superare queste limitazioni progettando un nuovo sistema di visione artificiale con una capacità di imaging omnidirezionale, che funziona sia in ambienti acquatici che terrestri.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Electronics.

Il professor Young Min Song del Gwangju Institute of Science and Technology in Corea ha partecipato al lavoro.

“La ricerca sulla visione ispirata alla biologia spesso porta a uno sviluppo nuovo che non esisteva prima. Ciò, a sua volta, consente una comprensione più profonda della natura e garantisce che il dispositivo di imaging sviluppato sia sia strutturalmente che funzionalmente efficace”, afferma il prof. Song.

Ispirato alla natura

Il team ha tratto ispirazione dal granchio violinista, una specie di granchio terrestre con capacità di imaging anfibio e un campo di visione di 360 gradi. Il granchio ha queste caratteristiche grazie al suo peduncolo oculare ellissoidale degli occhi composti, che consentono l’imaging panoramico. Ha anche cornee piatte con un profilo di indice di rifrazione graduale, che consente l’imaging anfibio.

I ricercatori hanno sviluppato un sistema di visione con una matrice di micro-lenti piatte con un profilo di indice di rifrazione graduale, che è stato integrato in una matrice di fotodiodi di silicio flessibile. È stato quindi montato su una struttura sferica.

L’indice di rifrazione graduale e la superficie piatta della micro-lente sono stati ottimizzati per aiutare a compensare gli effetti di sfocatura causati dai cambiamenti nell’ambiente esterno. Ciò può sembrare complesso e confuso, ma il team afferma che può essere pensato come far si che i raggi di luce che viaggiano in diversi mezzi si concentrino nello stesso punto.

Test del sistema

Il team ha quindi cercato di testare le capacità del sistema. Hanno eseguito simulazioni ottiche e dimostrazioni di imaging in aria e acqua, e l’imaging anfibio è stato eseguito immergendo il dispositivo a metà in acqua. Le immagini prodotte dal sistema erano chiare e il team è stato in grado di dimostrare che il sistema aveva un campo visivo panoramico di 300 gradi orizzontali e 160 gradi verticali sia in aria che in acqua. La struttura sferica misurava solo 2 centimetri di diametro, aiutando a rendere il sistema compatto e portatile.

“Il nostro sistema di visione potrebbe aprire la strada a telecamere omnidirezionali a 360° con applicazioni in realtà virtuale o aumentata o una visione in tutte le condizioni meteorologiche per veicoli autonomi”, afferma il prof. Song.