Исследователи создают составной глаз на основе насекомых

Исследователи из Тяньцзиньского университета в Китае разработали недавно созданный биологически вдохновленный составной глаз. Он будет использоваться для того, чтобы помочь ученым лучше понять, как насекомые используют свои составные глаза, чтобы воспринимать объекты и траектории очень быстро. Исследователи также изучают, как использовать его с камерой для создания 3D-систем определения местоположения для роботов, самоходных автомобилей и беспилотных летательных аппаратов.

Новый био-вдохновленный составной глаз был сообщен в журнале Optical Society (OSA) Optics Letters. Он выглядит как насекомое, а также работает как одно. Составные глаза насекомых состоят из сотен до тысяч омматидиев или повторяющихся единиц. Каждый из них действует как отдельный зрительный рецептор.

Ле Сонг, член исследовательской команды, высказался о новом проекте.

“Имитация системы зрения насекомых привела нас к мысли, что они могут обнаруживать траекторию объекта на основе интенсивности света, исходящего от этого объекта, а не использовать точные изображения, как человеческое зрение”, – сказал Ле Сонг. “Этот метод обнаружения движения требует меньше информации, что позволяет насекомому быстро реагировать на угрозу.”

Исследователи создали 169 микролинз на поверхности составного глаза с помощью метода, называемого односторонней алмазной обработкой. Микролинза имела радиус около 1 мм, и это создало компонент, который был примерно 20 мм. Он смог обнаружить объекты из поля зрения 90 градусов.

Одной из проблем, с которыми сталкиваются исследователи при создании составного глаза, является то, что детекторы изображений остаются плоскими, в то время как поверхность составного глаза изогнута. Они обошли эту проблему, поместив световод между изогнутой линзой и детектором изображения. Таким образом, команда смогла обеспечить возможность компонента получать свет от разных углов равномерно.

“Эта равномерная способность получения света нашего био-вдохновленного составного глаза более похожа на биологические составные глаза и лучше имитирует биологический механизм, чем предыдущие попытки воспроизвести составной глаз”, – сказал Сонг.

Когда речь идет об измерении 3D-траектории, исследователи поместили сетки на каждое глазное место составного глаза, чтобы помочь обнаружить местоположение. Источники света LED были затем размещены на разных расстояниях и направлениях. Составной глаз использовал алгоритм для расчета 3D-местоположения LED с помощью местоположения и интенсивности света.

Составной глаз смог обнаружить 3D-местоположение объекта очень быстро. Одной из проблем было то, что когда источники света находились далеко, точность местоположения уменьшалась. Это может быть причиной того, что большинство насекомых имеют близорукость.

“Этот дизайн позволил нам доказать, что составной глаз может определить местоположение объекта на основе его яркости, а не сложного процесса изображения”, – сказал Сонг. “Этот высокочувствительный механизм очень хорошо подходит для возможности обработки мозга насекомых и помогает им избежать хищников.”

Исследователи считают, что поскольку этот новый составной глаз может обнаружить 3D-местоположение объекта, он может быть использован для небольших роботов, которые требуют быстрого обнаружения от легких систем. Эта новая технология также может помочь ученым лучше понять насекомых.

Следующий шаг для ученых – внедрить алгоритм локализации в различные платформы, такие как интегральные схемы, чтобы система могла быть использована в других устройствах. Они также хотят иметь возможность массово производить составные глаза, чтобы снизить стоимость.