دوربین‌هایی با قدرت دید مگس و خفاش که اشیای پنهان را می‌بینند

پژوهشگران آمریکایی، دوربین‌های سه‌بعدی را با الهام از دید مگس و خفاش ابداع کرده‌اند که می‌توانند اشیای پنهان را ببینند و تصویر آنها را ثبت کنند.

کد خبر: ۱۲۹۷۵۶۱

تاریخ: ۲۳ مرداد ۱۴۰۱ - ۰۹:۵۳

به گزارش خبرگزاری دانا و به نقل از فیز، گروهی از پژوهشگران "دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس" (UCLA)، گروه جدیدی از سیستم‌های دوربین سه‌بعدی بیونیک را ابداع کرده‌اند که می‌توانند دید چندنمای مگس‌ها و حس سونار طبیعی خفاش‌ها را تقلید کنند. این فناوری می‌تواند امکان تصویربرداری چندبعدی با دامنه عمق فوق‌العاده را فراهم کند و به اسکن نقاط کور نیز بپردازد.

دوربین با پردازش محاسباتی تصویر می‌تواند اندازه و شکل اشیای پنهان‌شده در گوشه‌ها یا پشت سایر اشیا را رمزگشایی کند. این فناوری را می‌توان در وسایل نقلیه خودران یا دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی با قابلیت‌های حسی فراتر از آنچه امروز در نظر گرفته می‌شود، ادغام کرد.

خفاش‌ها در تاریکی می‌توانند با استفاده از نوعی پژواک یا سونار، تصویری پر جنب و جوش را از محیط اطراف خود مجسم کنند. صدای جیرجیر آنها با فرکانس بالا در محیط اطراف منعکس می‌شود و به گوش‌ها باز می‌گردد. تفاوت‌های جزئی در مدت زمانی که طول می‌کشد تا پژواک به حیوانات شب‌زی برسد و همچنین شدت صدا، به آنها نشان می‌دهد که اشیا کجا هستند، چه چیزی در راه است و طعمه‌های احتمالی چقدر نزدیک هستند.

بسیاری از حشرات دارای چشم‌های مرکب هستند که از صدها تا ده‌ها هزار واحد منحصربه‌فرد برای بینایی تشکیل شده‌اند و امکان دیدن یک شیء را از چندین خط بینایی ممکن می‌سازند. پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس با الهام از این پدیده طبیعی که در مگس‌ها و خفاش‌ها یافت می‌شود، به طراحی یک سیستم دوربین سه‌بعدی با کارآیی بالا و قابلیت‌های پیشرفته پرداختند که از این مزایا استفاده می‌کند و در عین حال، کاستی‌های طبیعی را نیز برطرف می‌سازد.

"لیانگ گائو" (Liang Gao)، دانشیار مهندسی پزشکی دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس و سرپرست این پژوهش گفت: اگرچه این ایده پیشتر آزمایش شده، اما دیدن طیف وسیعی از فواصل و موانع اطراف، یک مانع بزرگ بوده است. ما برای پرداختن به آن، یک چارچوب تصویربرداری جدید ابداع کردیم که برای نخستین بار، امکان دستیابی به یک نمای پانورامای گسترده و عمیق را با نورشناسی ساده و مجموعه‌ کوچکی از حسگرها فراهم می‌کند.

این چارچوب که "عکس‌برداری با میدان نور فشرده" (CLIP) نامیده می‌شود، به سیستم دوربین امکان می‌دهد تا اشیا را با دامنه عمق گسترده ببیند. پژوهشگران در آزمایش‌ها نشان دادند که سیستم آنها می‌تواند اشیای پنهانی را که توسط دوربین‌های سه‌بعدی معمولی شناسایی نمی‌شوند، ببیند.

همچنین پژوهشگران، از نوعی فناوری "لیدار" (LiDAR) استفاده می‌کنند که در آن، یک لیزر به اسکن محیط اطراف می‌پردازد تا یک نقشه سه‌بعدی را از منطقه مورد بررسی به دست آورد. فناوری لیدار معمولی بدون چارچوب عکس‌برداری با میدان نور فشرده، عکس‌هایی با وضوح بالا می‌گیرد اما مانند چشم انسان، اشیای پنهان را از دست می‌دهد.

با استفاده از هفت دوربین لیدار و چارچوب عکس‌برداری با میدان نور فشرده، تصویری با وضوح پایین‌تر از صحنه ثبت می‌شود، آنچه را که دوربین‌ها می‌بینند، مورد پردازش قرار می‌گیرد و سپس، صحنه ترکیبی در تصویربرداری سه‌بعدی با وضوح بالا بازسازی می‌شود. پژوهشگران نشان دادند که سیستم دوربین می‌تواند یک صحنه سه‌بعدی پیچیده را با چندین شیء که همگی در فواصل مختلف قرار دارند، به تصویر بکشد.

گاو گفت: اگر یک چشم خود را بپوشانید و به لپ‌تاپ خود نگاه کنید که یک لیوان قهوه پشت آن پنهان شده باشد، ممکن است آن را نبینید زیرا لپ‌تاپ جلوی دید را می‌گیرد اما اگر از هر دو چشم استفاده کنید، متوجه خواهید شد و دید بهتری از شیء دریافت خواهید کرد. این همان چیزی است که در اینجا رخ می‌دهد. اکنون تصور کنید که لیوان را با چشم مرکب حشره ببینید. در این صورت، دیدن چندین نما از آن امکان‌پذیر است.

به گفته گاو، چارچوب عکس‌برداری با میدان نور فشرده به دوربین کمک می‌کند تا آنچه که پنهان شده است را با روشی مشابه ببیند. این سیستم در ترکیب با فناوری لیدار می‌تواند یک شیء پنهان را احساس کند.

نتایج این پژوهش، در مجله Nature Communications به چاپ رسید.

انتهای پیام