人工視覺(jué)系統(tǒng)在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，例如自動(dòng)駕駛汽車(chē)、物體檢測(cè)和智能相機(jī)。這些系統(tǒng)通常受到生物有機(jī)體的啟發(fā)，但目前的人工視覺(jué)面臨一些限制。一方面，它們通常不適合對(duì)陸地和水下環(huán)境進(jìn)行成像。它們通常也僅限于半球形視野。

新型人工視覺(jué)系統(tǒng)

來(lái)自韓國(guó)和美國(guó)的一組研究人員著手通過(guò)設(shè)計(jì)一種具有全向成像能力的新型人工視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)克服這些限制，該系統(tǒng)可在水生和陸地環(huán)境中工作。

該研究發(fā)表在《自然電子學(xué)》雜志上。

韓國(guó)光州科技大學(xué)的宋英敏(Young Min Song)教授參與了這項(xiàng)工作。

“對(duì)仿生視覺(jué)的研究通常會(huì)帶來(lái)以前不存在的新發(fā)展。這反過(guò)來(lái)又使人們能夠更深入地了解自然，并確保開(kāi)發(fā)的成像設(shè)備在結(jié)構(gòu)和功能上都有效，”宋教授說(shuō)。

靈感來(lái)自大自然

該團(tuán)隊(duì)從招潮蟹中汲取靈感，招潮蟹是一種具有兩棲成像能力和360度視野的陸生蟹。螃蟹具有這些特征，這要?dú)w功于其復(fù)眼的橢圓形眼柄，可以進(jìn)行全景成像。它還具有具有漸變折射率分布的平坦角膜，可實(shí)現(xiàn)兩棲成像。

研究人員開(kāi)發(fā)了一種視覺(jué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一系列具有漸變折射率分布的平面微透鏡，該微透鏡被集成到一個(gè)靈活的硅光電二極管陣列中。然后將其安裝在球形結(jié)構(gòu)上。

微透鏡的漸變折射率和平面經(jīng)過(guò)優(yōu)化，有助于抵消外部環(huán)境變化帶來(lái)的散焦效應(yīng)。這聽(tīng)起來(lái)既復(fù)雜又令人困惑，但該團(tuán)隊(duì)表示，可以將其視為使光線在不同介質(zhì)中傳播以聚焦在同一點(diǎn)。

測(cè)試系統(tǒng)

然后，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)始測(cè)試系統(tǒng)的功能。他們?cè)诳諝夂退羞M(jìn)行了光學(xué)模擬和成像演示，并通過(guò)將設(shè)備半浸入水中進(jìn)行了兩棲成像。該系統(tǒng)生成的圖像清晰，團(tuán)隊(duì)能夠證明該系統(tǒng)在空氣和水中都具有水平300度和垂直160度的全景視野。球形底座的直徑僅為2厘米，有助于使系統(tǒng)緊湊便攜。

“我們的視覺(jué)系統(tǒng)可以為360°全向攝像機(jī)在虛擬或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)或自動(dòng)駕駛汽車(chē)的全天候視覺(jué)應(yīng)用中鋪平道路，”宋教授說(shuō)。