| 0 |
|
Складники очей комах можуть паралельно виявляти швидко рухомі об'єкти, а в умовах низької освітленості підвищують чутливість, інтегруючи сигнали в часі для визначення руху. Надихнувшись цими біологічними механізмами, дослідники KAIST успішно розробили недорогу високошвидкісну камеру, яка долає обмеження щодо частоти кадрів і чутливості, з якими стикаються звичайні високошвидкісні камери.
Президент KAIST Кван Хьон Лі (Kwang Hyung Lee) оголосив про те, що дослідницька група під керівництвом професорів Кі Хун Чона (Ki-Hun Jeong) (факультет біо- і мозкової інженерії) і Мін Х. Кіма (Min H. Kim) (школа обчислювальної техніки) розробила нову камеру, натхненну біологічними механізмами, здатну створювати надшвидкісні зображення з високою чутливістю, імітуючи зорову структуру очей комах.
Високоякісне знімання в умовах високої швидкості та низької освітленості є найважливішим завданням у багатьох додатках. Хоча звичайні високошвидкісні камери чудово справляються із захопленням швидкого руху, їхня чутливість знижується в міру збільшення частоти кадрів, оскільки час, необхідний для збору світла, скорочується.
Щоб розв'язати цю проблему, дослідницька група застосувала підхід, схожий із зором комах, використовуючи кілька оптичних каналів і тимчасове підсумовування. На відміну від традиційних систем монокулярних камер, у камері, натхненній біологією, використовується структура, схожа на складене око, яка дає змогу паралельно отримувати кадри з різних часових інтервалів.
Під час цього процесу світло накопичується протягом часових періодів, що перекриваються, для кожного кадру, що збільшує співвідношення сигнал/шум. Дослідники продемонстрували, що їхня камера може захоплювати об'єкти в 40 разів тьмяніші, ніж ті, які можна виявити за допомогою звичайних високошвидкісних камер.
Команда також застосувала техніку «поділу каналів» для значного збільшення швидкості роботи камери, що дало змогу домогтися частоти кадрів у тисячі разів вищою, ніж у датчиків зображення, які використовуються в упакуванні. Крім того, було застосовано алгоритм «відновлення стисненого зображення» для усунення розмитості, викликаної об'єднанням кадрів, і відновлення чітких зображень.
Товщина отриманої біоінспірованої камери становить менше одного міліметра, вона дуже компактна і здатна знімати 9120 кадрів за секунду, забезпечуючи чітке зображення в умовах недостатньої освітленості.
Дослідницька група планує розширити цю технологію, щоб розробити передові алгоритми обробки зображень для 3D-зображень і зображень із над роздільною здатністю, націлені на застосування в біомедичній візуалізації, мобільних пристроях і різних інших технологіях камер.
Хен-Кюн Кім (Hyun-Kyung Kim), докторант кафедри біо- та мозкового інжинірингу KAIST і перший автор дослідження, заявив: «Ми експериментально підтвердили, що камера, натхненна оком комахи, забезпечує видатну продуктивність під час високошвидкісного фільмування та фільмування за умов низької освітленості, попри свої невеликі розміри. Ця камера відкриває можливості для різних застосувань у портативних системах камер, охоронному відеоспостереженні та медичній візуалізації».
Це дослідження було опубліковано в міжнародному журналі Science Advances у січні 2025 року (назва статті: «Біологічно інспірована камера з масивом мікролінз для високошвидкісної та високочутливої візуалізації").
Це дослідження було проведене за підтримки Корейського науково-дослідного інституту планування і розвитку оборонних технологій (KRIT) Управління програми оборонних закупівель (DAPA), Міністерства науки та ІКТ, а також Міністерства торгівлі, промисловості та енергетики (MOTIE).
Kingston повертається у «вищу лігу» серверних NVMe SSD
| 0 |
|
