Разработаны датчики, моделирующие зрение насекомых

Опубликовано: 23.01.2020

Исследователи спроектировали датчик на основе сложного зрения мух, который способен к высокоэффективному определению расположения краев, границ и контуров объектов. Эта особенность поможет техническим устройствам выполнить множество задач более быстро и точно, чем при использовании традиционных датчиков.

Сверхточные волоконно-оптические датчики особенно важны при будущем производстве беспилотных транспортных средств, управляемых ракет и быстродействующей исследовательской аппаратуре.

Мухи обладают визуальной точностью вне предельного разрешения, а также быстрым временем реакции. Они могут реагировать и следить за предметами намного лучше, чем нетренированные люди. Однако подвергается сомнению качество остальной части их видения, которое даже не сопоставим человеческому.

Поэтому для техники важно использование преимуществ и относительной простоты зрения насекомых. Исследователи объяснили, что наиболее интересным компонентом системы видения мухи является область представления каждого фоторецептора в глазу. Область каждого из них накладывается на находящиеся рядом с 90%-ым наложением. Каждый глаз содержит приблизительно 3 000 омматидиев, каждый из которых в свою очередь содержит восемь фоторецепторов. Главная функция фоторецепторов заключается в преобразовании света в ионный поток, идущий в систему обработки мухи.

В отличие от обычных систем обработки изображения, которые являются чаще всего цифровыми, система обработки мухи — аналоговая. Цифровые системы получают данные пиксел за пикселом, поэтому отнимают много времени и являются в вычислительном отношении дорогой обработкой. Аналоговая система обладает лучшим быстродействием, а также позволяет проводить параллельную обработку. Обе этих особенности присущи системе видения мухи.

Исследователи спроектировали свой датчик, подражающий фоторецепторам перекрывания и аналоговой параллельной системе обработки. Датчик состоит из сферической линзы диаметром в 1 мм, которая сосредотачивает свет на множество фотодатчиков, где область представления накладывается примерно до 70 %. В экспериментах датчик определял местонахождение последовательности 1 мм шириной, поскольку последовательность преодолевала поле зрения на расстояниях до 200 мм от линзы с минимальной ошибкой.

Такие высокотехнологичные системы видения вполне возможно станут основой для будущих разработок в сфере медицины, машиностроении, но особенно для военной промышленности. Исследователи в настоящее время изготовляют датчик, который состоит из семи омматидиев с семью фоторецепторами, и надеются расширить проект по своим масштабам и точности. Планируется эффективное совместное использование традиционных датчиков и датчиков нового образца, чтобы извлечь выгоду из обоих типов датчиков.