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2024-06-04 09:06:09
2024年6月4日
IBS韓国は物体検出に特化した新しいタイプのデバイスを開発しました。
韓国の基礎科学研究所（IBS）は、鳥の目を模したデザインのペロブスカイトベースのカメラを開発した。
に発表されました 科学ロボット工学このプロジェクトの調査結果は、動的な環境において遠隔地の物体を検出し追跡できる新しいカメラユニットの可能性を示唆している。
近年、生物にヒントを得た視覚システムは、その斬新な光学構造と画像化能力に刺激されて盛んに研究されている。昆虫の目は、3Dカメラのように特に有益な情報源となっている。 ハエの目を真似る UCLAによって開発されました。
IBS プロジェクトは、その代わりに鳥の目に着目しました。鳥の目では、進化の過程で網膜の中心窩またはくぼみが発達し、入射光を屈折させて対象の拡大像を作り出すのに役立っています。獲物を狩ったり捕食者を探知したりするために鋭い視力を必要とする鳥では、これらの中心窩は特に深く尖っています。
鳥の目には、紫外線 (UV) と可視 RGB 光に反応する 4 つの錐体光受容体もあります。この多スペクトル四色視覚により、鳥は豊富な視覚情報を取得し、動的な環境内で対象物を効果的に検出できます。
「動物の視覚を模倣した人工視覚システムの著しい進歩にもかかわらず、中心窩イメージングとマルチスペクトルイメージングによる鳥類の目の並外れた物体検出および標的化能力は、まだ十分に研究されていない」とIBSチームは論文でコメントしている。
このプロジェクトでは、まずガウス分布の人工中心窩を設計し、透明なエラストマーから製造することで鳥の目をモデル化しました。次に、これを垂直に積み重ねた 4 つのペロブスカイト層の上に取り付けました。各層は、慎重なバンドギャップ制御によって、UV から RGB までのさまざまな波長に反応します。
遠くの物体を素早く正確に発見
「私たちは、光検出器を垂直に積み重ねるための新しい転写プロセスを開発しました」とIBSのJinhing Park氏はコメントしています。「以前の研究で開発したペロブスカイトパターン形成方法を使用することで、追加のカラーフィルターなしでUVとRGBを検出できるマルチスペクトルイメージセンサーを製造することができました。」
新しい設計は、中心のターゲット オブジェクトには焦点が合っているが、その周囲には焦点が合っていないという、イメージング システムの主な制限を克服することを目的としています。IBS カメラは、中心窩領域の拡大によって遠くのオブジェクトを認識し、周辺領域で近くのオブジェクトを認識し、それらの領域で UV 光と RGB 光を区別します。
IBS プロジェクトによると、この 2 つの視野を比較することで、鳥の目からヒントを得たカメラは従来のカメラよりも優れた動き検出機能を実現できます。さらに、新しいカメラはコスト効率が高く軽量で、フィルターやコンポーネントを追加することなく、UV 光と RGB 光を本質的に区別できます。
シミュレーションでは、新しいカメラは物体認識において0.76の信頼度スコアを示し、これは既存のカメラシステムの信頼度スコア0.39の約2倍であると言われています。動きの検出率も既存のカメラシステムと比較して3.6倍に増加しており、動きに対する感度が大幅に向上していることがわかります。
「鳥の目は、飛行中に遠くの物体を素早く正確に検知できるように進化しました」とIBSのキム・デヒョン氏はコメントしています。「当社のカメラは、ロボットや自律走行車など、物体をはっきりと検知する必要がある分野で使用できます。このカメラは、鳥が生息する環境に似た環境で動作するドローンでの使用に大きな可能性を秘めています。」
#鳥の目からヒントを得たカメラがマルチスペクトル画像を改善