Czujnik inspirowany oczami pająka

fot. pixabay

Zespół naukowców z Harvardu opracował wydajny czujnik głębi, inspirując się pająkami potrafiącymi dokładnie wylądować na swoim celu po skoku na odległość kilku długości ich ciała.

Czujniki głębi są używane w smartfonach do funkcji, takich jak odblokowywanie twarzy. Działają one w oparciu o wykorzystanie tysięcy kropek laserowych mapujących szczegóły twarzy, co wymaga szybkiego procesora i relatywnie sporej ilości energii na potrzeby wykonywania wielu obliczeń. Badacze szukali sposobu na realizację podobnych funkcji, jednak w niewielkich urządzeniach posiadających małe akumulatory, takich jak inteligentne zegarki czy mikroroboty.

Aby znaleźć bardziej wydajny sposób pomiaru głębi, postanowili sięgnąć w swoich rozważaniach ku naturze. U ludzi każde oko rejestruje nieco inny obraz, a oba są porównywane w celu określenia odległości, jednak skaczące pająki, pomimo posiadania małych mózgów, potrzebują jej równie dokładnej percepcji. W każdym ich oku znajdują się dedykowane warstwy siatkówki, które rejestrują obrazy o różnym stopniu rozmycia. Obraz obiektu może być rozmazany w jednym oku, natomiast ostry w drugim, co pozwala na efektywne obliczenie dystansu dzielącego pajęczaka od swojej ofiary.

Aby odtworzyć zdolności skaczących pająków w strukturze czujnika, naukowcy zastosowali metasoczewki, które mogą generować dwa obrazy o różnych stopniach rozmycia jednocześnie. W przeciwieństwie do wielowarstwowej siatkówki metasoczewki dzielą wiązkę światła i tworzą dwa różne rozmyte obrazy umieszczane bezpośrednio na fotosensorze. Badacze opracowali wysoce wydajny algorytm, który porównuje uzyskane dane, opracowując w ten sposób mapę głębi. Metasoczewka i optymalna metoda obliczeniowa tworzą wspólnie nowy rodzaj kamery, która może znaleźć zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu i rozrywki.

(rr)