- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Фасеточные глаза [1], состоящие из множества узких светочувствительных конусов, называемых омматидиями, характерны для насекомых и ракообразных. Хотя они имеют меньшее разрешение, чем глаза позвоночных, у них есть ряд преимуществ — они менее инерционны (некоторые насекомые способны воспринимать мелькания с частотой до 300 Гц ), не требуют фокусировки и могут различать не только цвет но и направление поляризации света. Команда учёных из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) создала прототип искусственного фасеточного глаза, который использует преимущества такой конструкции.
Искусственный глаз, который учёные назвали CurvACE [2] (CURVed Artificial Compound Eyes), состоит из 630 «омматидиев», каждый из которых представляет собой светочувствительный элемент и микролинзу, фокусирующую на него узкий пучок света. Глаз имеет угол обзора 60 градусов в вертикальной и 180 — в горизонтальной плоскости. По вертикали углы зрения разных омматидиев заданы формой микролинз, а по горизонтали — изгибом подложки, на которой расположен глаз. Такая форма продиктована технологией изготовления — светочувствительные элементы формируются на твёрдом кристалле, который затем разрезается на узкие полоски.
Глаз имеет объём всего 2,2 кубических сантиметра и весит 1,75 грамма. При промышленном производстве современный уровень техники позволит уменьшить его размеры как минимум вдвое. Основное назначение глаза — системы визуальной навигации для роботов. Глаз обладает высокой чувствительностью и динамическим диапазоном — каждый омматидий может индивидуально приспосабливаться к уровню освещённости. Такой глаз нельзя ослепить солнечным бликом. В сочетании с высоким быстродействием (прототип может выдавать до 1500 кадров в секунду), малыми размерами, отсутствием искажений по краям поля зрения и возможностью относительно просто добиться кругового или даже сферического обзора это делает его идеальным инструментом для определения положения робота в пространстве, детектирования препятствий и предотвращения столкновений.
По своим характеристикам CurvACE приблизительно соответствует глазу плодовой мушки дрозофилы. Хотя это не первая попытка создать искусственный фасеточный глаз, разработка швейцарских учёных отличается основательностью — их цель создать комплексное решение для навигации, а не просто оптический сенсор. Так же как и глаз насекомого, содержащий внутри нервный узел, осуществляющий первичную обработку изображения, СurvACE включает в себя микроконтроллер, который обрабатывает сигнал с сенсоров с помощью алгоритмов оптического потока [3], а так же акселерометр и гироскоп. На сайте проекта можно скачать библиотеки для работы с глазом.
Собственно электронная начинка и составляет большую часть массы и объема глаза — сам массив CMOS-сенсоров с микролинзами имеет толщину 1 мм и весит 0,36 грамма. Возможность придавать фасеточной камере любую форму и отсутствие больших линз открывают множество возможностей: такие «глаза» можно встраивать в стены помещений, в одежду или мебель для использования в системах умного дома или видеонаблюдения. Комбинируя омматидии разного типа в одном сенсоре, можно создать камеру, которая будет видеть одновременно в разных диапазонах.
Разработка CurvACE ведется с 2009 года. Общий бюджет проекта — 2,73 миллиона евро. Статья с подробным описанием проекта доступна по этой ссылке [4].
Автор: Nordavind
Источник [5]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/robototehnika/39980
Ссылки в тексте:
[1] Фасеточные глаза: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B7
[2] CurvACE: http://www.curvace.org
[3] оптического потока: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BA
[4] по этой ссылке: http://www.pnas.org/content/110/23/9267.full
[5] Источник: http://habrahabr.ru/post/188620/
Нажмите здесь для печати.