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受跳蛛启发,哈佛大学开发紧凑高效的深度传感器

时间:2019-12-16 12:13:40 出处:五分快乐八登入网址-五分快乐八官网

(映维网 2019年11月07日)跳蛛进化出了本身生活有效的淬硬层 感知系统,这使得它们要能精确地突击毫无戒心的猎物。科技快报

生物进化是事先令人沉醉的领域,而这方面的研究并肩启发了一系列的科技进步。以跳蛛为例,尽管大脑细小,但其依然具备令人印象深刻的淬硬层 感知能力,这使得它们要能精确地突击毫无戒心的猎物。受其启发,哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学好院的研究人员开发了本身生活紧凑而高效的淬硬层 传感器,并可用于微型机器人,小型可穿戴设备,或轻型虚拟现实/增强现实头显。这款组件将多功能扁超透镜与超高效算法结合在了并肩,只需单次捕获即可测量淬硬层 。科技快报

论文第一作者、物理系博士后Zhujun Shi表示:“生物进化产生了各种各样的光学配置和视觉系统,而它们时会针对不同的目的量身定制。光学设计和纳米技术终于允许亲戚亲戚朋友探索具有类式多样性和效能的人造淬硬层 传感器和某些视觉系统。”科技快报

全部论文已发布在《Proceedings of the National Academy of Sciences》。科技快报

当今大多数淬硬层 传感器都使用集成光源和多个摄像头来测量距离。类式,智能手机的面容ID利用数千个激光点来映射人脸轮廓。这适用于搭载电池组件和快速计算组件的大型设备,假如 对于功率和计算量有限的小型设备(如智能手表或微型机器人)呢?科技快报

结果表明,生物进化提供了一定量的确定。科技快报

人类通过立体视觉来测量淬硬层 ,这愿因分析当亲戚亲戚朋友看着事先对象时,两只眼睛正在分发略有不同的图像。请尝试如下操作:将手指直接放入头上,假如 睁开和闭合双眼。这时请留意手指位置的微妙变化?大脑会对事先图像进行逐像素检查,假如 根据像素的移动措施计算手指的距离。科技快报

电气工程和计算机科学教授Todd Zickler和Ami Kuan Danoff指出:“类式匹配计算都要一定量的计算负担。人类拥有事先优秀的巨大脑袋来应付类式计算,但蜘蛛这么 。”科技快报

左侧的事先图像是摄像头传感器捕获的原始图像。它们由超透镜形成,假如 模糊程度略有不同。研究人员从这两幅图像中实时计算出对象的淬硬层 ,如右图所示。科技快报

跳蛛进化出出本身生活更为有效的淬硬层 测量系统。每只主眼都具有某些分层排列的半透明视网膜,它们可不能能 测量具有不同模糊量的多个图像。类式,可能一只跳蛛用一只主眼看着一只果蝇,事先视网膜的果蝇会显得更清晰,而另事先视网膜的果蝇则会变得模糊。类式模糊变化要能编码有关跳跃距离的信息。科技快报

在计算机视觉中,类式距离计算称为离焦淬硬层 。但要复刻大自然,你都要搭载电动组件,假如 可不能能 随时间变化捕获不同焦点图像的大型摄像头。这限制了传感器的数率和实际应用。科技快报

这时,超透镜派上了用场。科技快报

应用物理学教授Federico Capasso及真是验室可能证明,超透镜可不能能 并肩产生含高不同信息的多个图像。以这项研究作为基础,Zhujun Shi团队设计了可不能能 并肩产生事先具有不同模糊度的图像的超透镜。科技快报

超透镜(底下)捕获3D场景的图像,如放置在不同位置的蜡烛火焰(左),并利用受跳蛛眼睛启发的高效计算机视觉算法来生成淬硬层 图(右)。淬硬层 图的颜色表示对象距离。较近和较远的对象分别着色为红和蓝。科技快报

同属于Capasso实验室的Zhujun Shi表示:“时会像跳蛛那样使用分层的视网膜来捕获多个并肩的图像,超透镜将光线分开,并在事先光电传感器上并排形成事先散焦不同的图像。”科技快报

假如 ,Zickler小组开发的超高效算法将解释这事先图像并构建事先用来表示对象距离的淬硬层 图。科技快报

同属于Zickler实验室的博士后Qi Guo指出:“要能并肩设计超棘层和计算算法令人感到非常兴奋。这是创建计算传感器的新措施,它为某些可能打开了大门。”科技快报

Capasso解释说:“超透镜是本身生活颠覆性的技术,可能它们要能更有效,快一点 速地实现现有和全新的光学功能,假如 体积和繁杂性要小得多。融合光学设计和计算成像方面的突破,亲戚亲戚朋友开发出了这款新型淬硬层 摄像头,而它将为科学和技术领域带来广泛的机遇。”科技快报

值得一提的是,这份研究得到了美国空军科学研究所和美国国家科学基金会的支持。科技快报

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