Forskare Utvecklar Amfibisk Konstgjord Synsystem

Konstgjorda synsystem används över olika branscher för en mängd olika tillämpningar, såsom autonoma fordon, objektdetektering och smarta kameror. Dessa system är ofta inspirerade av biologiska organismer, men nuvarande konstgjorda synsystem har flera begränsningar. För det första är de vanligtvis inte lämpliga för avbildning av både land- och vattenmiljöer. De är också vanligtvis begränsade till en hemisfärisk synfält (FOV). 

Nytt Konstgjort Synsystem

Ett team av forskare från Korea och USA satte sig för att övervinna dessa begränsningar genom att designa ett nytt konstgjort synsystem med en omnikamerabildningsförmåga, som fungerar i både akvatiska och terrestra miljöer. 

Studien publicerades i tidskriften Nature Electronics. 

Professor Young Min Song från Gwangju Institute of Science and Technology i Korea var involverad i arbetet. 

“Forskning inom bio-inspirerad syn ofta resulterar i en ny utveckling som inte fanns tidigare. Detta möjliggör i sin tur en djupare förståelse av naturen och säkerställer att den utvecklade avbildningsenheten är både strukturellt och funktionellt effektiv,” säger Prof. Song. 

Inspirerad Av Naturen

Teamet drog inspiration från fiddlerkrabban, som är en terrestrisk krabart med amfibisk avbildningsförmåga och ett 360 graders synfält. Krabban har dessa funktioner tack vare sin ellipsformade ögonstjälk av dess sammansatta ögon, som möjliggör panoramisk avbildning. Den har också platta hornhinnor med en graderad refraktiv indexprofil, som möjliggör amfibisk avbildning. 

Forskarna utvecklade ett synsystem med en matris av platta mikrolins med en graderad refraktiv indexprofil, som integrerades i en flexibel kisel-fotodiodmatris. Den monterades sedan på en sfärisk struktur. 

Den graderade refraktiva indexen och den platta ytan på mikrolinsen optimerades för att hjälpa till att kompensera för de defokuserande effekter som orsakas av förändringar i den yttre miljön. Allt detta kan låta komplext och förvirrande, men teamet säger att det kan tänkas som att göra ljusstrålar som färdas i olika medier för att fokusera på samma punkt. 

Testning Av Systemet

Teamet gick sedan vidare för att testa systemets förmågor. De utförde optiska simuleringar och avbildningsdemonstrationer i luft och vatten, och amfibisk avbildning utfördes genom att nedsänka enheten halvvägs i vatten. De bilder som producerades av systemet var tydliga, och teamet kunde demonstrera att systemet hade ett panoramiskt synfält på 300 grader horisontellt och 160 grader vertikalt i både luft och vatten. Den sfäriska monteringen mätte endast 2 centimeter i diameter, vilket hjälpte till att göra systemet kompaktt och portabelt. 

“Vårt synsystem kan bana väg för 360° omnikameror med tillämpningar i virtuell eller förstärkt verklighet eller ett allväderssyn för autonoma fordon,” säger Prof. Song.