Пауки помогли изобрести простой датчик глубины

Датчики измерения глубины становятся популярным решением. В том или ином виде они используются в системах компьютерного зрения, например, в смартфонах Apple для снятия блокировки с распознаванием лица пользователя или в виде TOF-камер в самоуправляемых автомобилях, в гарнитурах виртуальной и дополненной реальности и много где ещё. Одна беда, все эти решения требуют относительно больших вычислительных мощностей для обработки данных, поскольку все они используют принцип расчёта задержек между отправкой сканирующего луча к объекту и обратно в виде отражения.

Паук-прыгун для оценки расстояния использует расфокусированное зрение (Qi Guo and Zhujun Shi/Harvard University)

Несколько иной подход для оценки расстояния до объекта использует человеческий мозг ^[1] и мозг ^[1] животных ― это стереоскопическое зрение. Этот вариант тоже требует значительных вычислительных мощностей для анализа изображений с каждого глаза. Но в природе есть мозги ^[1] настолько маленькие, что в них нет ресурсов для подобного анализа. Например, у пауков-прыгунов. А ведь эти насекомые совершают внушительные для их размеров тела и предельно точные прыжки на жертву. Как же они оценивают расстояние до объекта нападения и можно ли взять этот метод на вооружение?

Исследователи Гарвардской школы инженерных и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) изучили строение глаз пауков-прыгунов и воплотили полученный результат в простой и компактный датчик глубины. Природа и эволюция создала главные глаза этих насекомых в виде многослойной сетчатки. На каждый из слоёв изображение проецируется с разной степенью размытости в зависимости от расстояния до объекта. По тому, на каком из слоёв наиболее чёткое изображение, паук и понимает насколько далеко от него находится цель.

Учёные не стали слепо повторять за природой и создали горизонтальный массив линз (металинзы) с проекцией на один датчик изображений. На датчике формируются изображения с разной степенью размытости. Да, определённый алгоритм для обработки картинок необходим, но он более простой, чем для ToF-камер. К тому же, система проекции представляется максимально упрощённой и недорогой, что ещё больше добавит популярности этой технологии, когда она будет доведена до стадии коммерческого производства. Подобные датчики обещают найти применение в массе областей, где необходимо оценивать дальность до объектов ― от повседневной жизни до робототехники и астрономии.

Источник ^[2]

Источник ^[3]