MIT:模仿螃蟹的眼睛,创造出世界首个两栖人工视觉系统,水下陆地都能用!
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大数据文摘出品
人工视觉系统,一直是自动驾驶领域的核心技术之一。
目前,所有的人工视觉系统都是单独基于陆地或者单独基于水下开发的,视野一般也只有180度。
对于普通人来说,这也许够用,但是对于需要同时在陆地和水下作业的机器人来说,一双可以切换陆地和水下模式的两栖计算机视觉系统,就显得非常重要了。
MIT人工智能实验室(CSAIL)、光州科学技术研究所(GIST)和韩国首尔国立大学(Seoul National University)开发了一种新型的人工视觉系统,灵感来自招潮蟹,可以在水陆两栖通用的同时,还能拥有360度的环形事业,非常炫酷。
这一研究被发表于Nature Electronics,论文题目就叫《具有全景视野的两栖人工视觉系统》( An amphibious artificial vision system with a panoramic visual field )。
无视外部环境折射率变化,始终保持焦距稳定
这个人工视觉系统的灵感来自于招潮蟹复眼的功能和解剖结构。
一对火柴棒般突出的眼睛是招潮蟹的特点之一,眼柄细长。在觅食时,两只眼睛高高竖起,观察周围动静。一旦发现情况,就迅速撤离。
招潮蟹的活动随潮水的涨落有一定的规律,高潮时则停于洞底,退潮后则到海滩上活动、取食、修补洞穴,所以招潮蟹的眼睛能够适应水下和陆地两种环境。
招潮蟹的角膜是扁平的,折射率可以变化,可以抵消由于外部环境变化而产生的散焦效应——这对其他复眼动物来说是一个极大的限制。
模仿招潮蟹的眼睛,研究人员将微透镜阵列与渐变折射率和柔性梳状硅光电二极管阵列结合在一个球形结构上。
微透镜表面平坦,无论空气和水之间的外部折射率如何变化,都能保持焦距,球形基板上的梳状图像传感器阵列显示出极其广阔的视野,几乎覆盖了整个360方向。
通过对5个不同距离和方向的物体进行成像,在空中和水中实验中测试了两栖和全景成像能力,研究人员发现该人工视觉系统在陆地和水生环境中提供了一致的图像质量和近360度视场,这意味着该系统可以同时看到水下和陆地的世界!
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