Дослідники розробили амфібійну штучну систему бачення

Штучні системи бачення використовуються в різних галузях для широкого спектра застосувань, таких як автономні транспортні засоби, виявлення об’єктів та розумні камери. Ці системи часто розробляються під впливом біологічних організмів, але сучасні штучні системи бачення мають кілька обмежень. По-перше, вони зазвичай не підходять для зображення як наземних, так і підводних середовищ. Вони також зазвичай обмежені півсферичним полем зору (FOV). 

Нова штучна система бачення

Команда дослідників з Кореї та США вирішила подолати ці обмеження, розробивши нову штучну систему бачення з омнідирекційною можливістю зображення, яка працює в обох водних і наземних середовищах. 

Дослідження було опубліковано в журналі Nature Electronics. 

Професор Йонг Мін Сонг з Інституту науки і технологій Гванджу в Кореї брав участь у роботі. 

“Дослідження в області біоінспірованого бачення часто приводить до появи нового розвитку, який раніше не існував. Це, в свою чергу, дозволяє глибше зрозуміти природу і забезпечує розробку пристрою зображення, який є як структуційно, так і функціонально ефективним”, каже проф. Сонг. 

Вдохновлені природою

Команда черпала натхнення з краба-фідлера, який є наземним видом краба з амфібійною здатністю бачення і 360-градусним полем зору. Краб має ці особливості завдяки своїй еліпсоїдній ніжці складного ока, яка дозволяє здійснювати панорамне зображення. Він також має плоскі рогові оболонки з градуйованим профілем заломлення, який дозволяє здійснювати амфібійне зображення. 

Дослідники розробили систему бачення з масивом плоских мікролінз з градуйованим профілем заломлення, який був інтегрований у гнучку кремнієву фотодіодну матрицю. Потім її встановили на сферичну структуру. 

Градуйований профіль заломлення і плоска поверхня мікролінзи були оптимізовані для компенсації розфокусуючих ефектів, викликаних змінами зовнішнього середовища. Все це може здатися складним і заплутаним, але команда каже, що це можна уявити як те, що світлові промені, які рухаються в різних середовищах, фокусуються в одній точці. 

Тестування системи

Команда потім вирішила протестувати можливості системи. Вони провели оптичні симуляції та демонстрації зображення в повітрі і воді, а амфібійне зображення здійснювалося шляхом занурення пристрою наполовину у воду. Зображення, отримані системою, були чіткими, і команда змогла продемонструвати, що система мала панорамне поле зору 300 градусів горизонтально і 160 градусів вертикально в обох повітряному і водному середовищах. Сферична установка мала діаметр всього 2 сантиметри, що робило систему компактною і портативною. 

“Наша система бачення могла б відкрити шлях для 360-градусних омнідирекційних камер з застосунками у віртуальній або доповненої реальності або всепогодному баченні для автономних транспортних засобів”, каже проф. Сонг.