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 засновані на біологічних організмах, 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

Група дослідників з Кореї та США вирішила подолати ці обмеження, розробивши нову штучну систему бачення з омнідирекційною можливістю зображення, яка працює як у водних, так і у 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 галузі біоінспірованого бачення часто приводить до появи нового розвитку, якого раніше не існувало. Це, в свою чергу, дозволяє глибше зрозуміти природу та забезпечує те, що розроблений пристрій зображення є як структуровано, так і функціонально ефективним”, – говорить проф. Сонг. 

Вдохновлені природою

Група вчених черпала натхнення з краба-фідлера, який є наземним видом краба з амфібійною здатністю бачення та полем зору 360 градусів. Краб має ці особливості завдяки своїй еліпсоїдній ніжці складного ока, яка дозволяє здійснювати панорамне зображення. Він також має плоскі рогівки з градуйованим профілем показника заломлення, який дозволяє здійснювати амфібійне зображення. 

Дослідники розробили систему бачення з масивом плоских мікролінз з градуйованим профілем показника заломлення, який був інтегрований у гнучкий силіконовий фотодіодний масив. Потім його встановили на сферичну конструкцію. 

Градуйований показник заломлення та плоска поверхня мікролінзи були оптимізовані для того, щоб допомогти компенсувати ефекти розфокусування, викликані змінами зовнішнього середовища. Все це може здатися складним та заплутаним, але група вчених говорить, що це можна уявити собі як те, що промені світла, які рухаються в різних середовищах, фокусуються в одній точці. 

Тестування системи

Група вчених потім вирішила протестувати можливості системи. Вони провели оптичні симуляції та демонстрації зображення в повітрі та воді, а амфібійне зображення здійснювалося шляхом занурення пристрою наполовину у воду. Зображення, отримані системою, були чіткими, а група вчених змогла продемонструвати, що система мала панорамне поле зору 300 градусів по горизонталі та 160 градусів по вертикалі як у повітрі, так і у воді. Сферичний кріплення мав діаметр лише 2 сантиметри, що робило систему компактною та портативною. 

“Наша система бачення може відкрити шлях для 360° омнідирекційних камер з застосуваннями у віртуальній чи доповненої реальності або у всепогодному баченні для автономних транспортних засобів”, – говорить проф. Сонг.