一种新的相机。螳螂虾视觉系统的启发,有一个今天的商业动态范围约10000倍相机和也可以图像偏振信息。动态范围和极化功能中可以看到光强图像(左)和(中、右)两个偏振图像获得的新相机。现场成像包括一个黑色塑料马,LED手电筒和一块锥形的硅。
灵感来自螳螂shrimp-among最复杂的视觉系统中发现nature-researchers创建了一个新的类型的相机,可以大大提高汽车的能力发现危险挑战成像条件。
的新相机完成这一壮举的检测的属性光被称为极化和今天有大约10000倍的动态范围的商业相机。动态范围是最亮和最暗区域的测量相机可以同时捕获。与这些,相机可以看到更好的驾驶条件,如从一个黑暗的隧道过到明亮的阳光下或在朦胧或大雾天气。
在视光学社会的高影响研究》杂志上,研究人员描述了新相机,可以大规模生产为10美元。研究人员称新相机将使汽车检测危险,其他汽车和人三倍远比今天彩色摄像机用于汽车。
”在最近的一次事故涉及无人驾驶汽车,汽车未能发现半卡车,因为它的颜色和光线强度与天空背景中,混合”说研究小组领导人维克托•Gruev伊利诺伊大学香槟分校,美国。“我们的相机可以解决这个问题,因为它的高动态范围更易于检测的对象相似的背景和一辆卡车的极化是不同的比天空。”
除了汽车应用,研究人员正在探索使用摄像头检测癌细胞,而表现出不同的光比正常组织极化,并改善海洋勘探。
“我们开始达到极限的传统成像传感器可以完成,“Missael加西亚说,这篇论文的第一作者。“我们的新的bioinspired相机显示,自然有很多有趣的解决方案,我们可以利用设计下一代传感器。”
模仿虾视觉
螳螂虾,一个分组,包括数以百计的物种在世界范围内,有一个对数响应光强度。这使得虾敏感范围的光强度高,让他们感知非常黑暗和明亮的元素在一个场景。
达到同样高动态范围的新相机,研究人员调整相机的光敏二极管把光转化为电流。相反的操作在反向偏压二极管模式,传统上用于想象研究人员使用正向偏压模式。这改变了电流输出的光输入有对数成线性正比反应像虾一样。
偏振敏感性,研究人员模仿螳螂虾的方式集成了偏振光检测到的光感受器将纳米材料直接存入的表面成像芯片,包含了正向偏压二极管。“这些纳米材料本质上作为偏振过滤器在像素级检测极化以同样的方式,螳螂虾看到极化,“
虽然传统成像传感器制造过程可以用来制造传感器,它们不是优化使二极管在正向偏压。补偿,研究人员开发了额外的处理措施来清理图片和改善信噪比。
相机在路上
相机在不同的光强度测试后,颜色和极化条件在实验室中,研究人员把相机领域,看看它如何在阴影和明亮的条件下操作。“我们使用相机在不同的驾驶照明条件下如隧道或大雾天气,”泰勒·戴维斯说,研究小组的成员。“相机处理这些挑战成像条件没有任何问题。”
研究人员正在与一家公司合作,生产安全气囊是否新相机的高动态范围和偏振成像能力可以用来更好的检测对象来避免碰撞或部署气囊比目前可能早几毫秒。
探索海洋
研究人员还收到资金使用新的成像系统,使小GoPro-like摄像头,可以用来探索海洋。而GPS系统,如手机不工作在水下,新相机的偏振检测功能允许它在水中使用偏振的阳光来计算位置坐标。此外,相机的高动态范围可以用来记录高质量图像。
“我们是一个圆,通过相机,这是启发螳螂虾学习更多不同的热带海洋,这虾表现在其自然栖息地,“Gruev说。“他们生活在浅水区和埋葬自己在珊瑚或小洞穴。这将创建一个具有挑战性的高动态范围光成像情况,因为有很多在孔内的水但昏暗的条件。”
閱讀更多 知了科學 的文章
