Kamera inspirisana očima insekata snima 9.120 kadrova u sekundi

Kamera inspirisana očima insekata snima 9.120 kadrova u sekundi

Složene oči insekata mogu paralelno detektovati objekte koji se brzo kreću i, u uslovima slabog osvetljenja, poboljšati osetljivost integrišući signale tokom vremena kako bi se odredilo kretanje. Inspirisani ovim biološkim mehanizmima, istraživači KAIST-a su uspešno razvili jeftinu kameru velike brzine koja prevazilazi ograničenja brzine kadrova i osetljivosti sa kojima se suočavaju konvencionalne kamere velike brzine. Njihov rad je objavljen u Science Advances.

Istraživački tim koji predvode profesori Ki-Hun Jeong (Odeljenje za bio i inženjering mozga) i Min H. Kim (Škola računarstva) razvio je novu bio-inspirisanu kameru sposobnu za ultra-brzo snimanje sa visokom osetljivošću oponašajući vizuelna struktura očiju insekata.

Visokokvalitetno snimanje u uslovima velike brzine i slabog osvetljenja je kritičan izazov u ​​mnogim aplikacijama. Dok se konvencionalne kamere velike brzine ističu u snimanju brzog pokreta, njihova osetljivost opada kako se broj kadrova povećava jer je vreme dostupno za prikupljanje svetlosti smanjeno.

Da bi se pozabavio ovim problemom, istraživački tim je usvojio pristup sličan viziji insekata, koristeći više optičkih kanala i vremensko sumiranje. Za razliku od tradicionalnih monokularnih sistema kamera, bio-inspirisana kamera koristi strukturu sličnu složenom oku koja omogućava paralelno snimanje kadrova iz različitih vremenskih intervala.

Tokom ovog procesa, svetlost se akumulira u vremenskim periodima koji se preklapaju za svaki kadar, povećavajući odnos signal-šum. Istraživači su pokazali da njihova bio-inspirisana kamera može da snimi objekte do 40 puta tamnije od onih koje mogu otkriti konvencionalne kamere velike brzine.

Tim je takođe uveo tehniku „deljenja kanala“ kako bi značajno poboljšao brzinu kamere, postižući brzinu kadrova hiljadama puta brže od onih koje podržavaju senzori slike koji se koriste u pakovanju. Pored toga, korišćen je algoritam „obnavljanja komprimovane slike“ da bi se eliminisalo zamućenje izazvano integracijom okvira i rekonstruisale oštre slike.

Dobijena bio-inspirisana kamera je manja od 1 milimetra debljine i izuzetno kompaktna, sposobna da snimi 9.120 kadrova u sekundi dok pruža jasne slike u uslovima slabog osvetljenja.

Istraživački tim planira da proširi ovu tehnologiju kako bi razvio napredne algoritme za obradu slike za 3D slike i slike u super rezoluciji, sa ciljem za aplikacije u biomedicinskim slikama, mobilnim uređajima i raznim drugim tehnologijama kamera.

Hjun-Kjung Kim, student doktorskih studija na Odseku za bio i inženjerstvo mozga na KAIST-u i prvi autor studije, rekao je: „Eksperimentalno smo potvrdili da kamera inspirisana očima insekata pruža izvanredne performanse pri velikoj brzini i pri slabom osvetljenju. snimanje uprkos svojoj maloj veličini Ova kamera otvara mogućnosti za različite primene u sistemima prenosnih kamera, bezbednosnom nadzoru i medicinskom snimanju.“