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墨鱼有惊人的眼睛,所以机器人制造商正在模仿它们

放大字体  缩小字体 发布日期: 2024-11-27 04:30   来源:http://www.baidu.com/  作者:无忧资讯  浏览次数:30
核心提示:墨鱼是一种聪明、狡猾的生物,长期以来一直令科学家们着迷。他们是伪装大师,富有创造力的问题解决者,他们把自己的感受挂在脸上

a cuttlefish in darkness

墨鱼是一种聪明、狡猾的生物,长期以来一直令科学家们着迷。他们是伪装大师,富有创造力的问题解决者,他们把自己的感受挂在脸上。最重要的是,它们有着酷炫的眼睛和令人难以置信的视力。他们的瞳孔是w型的,视网膜是弯曲的,对光线有特殊反应的细胞排列方式,他们拥有恒星般的3D视觉,对对比度的感知能力很强,对偏振光非常敏感。这种视觉系统使这些生物能够在光线不均匀或不够理想的水下环境中狩猎。对于一个国际机器人专家团队来说,他们想要创造出能够在同样的条件下看东西和导航的机器,他们从大自然中寻找人工视觉的灵感。

在本周发表的一项新研究中,该团队受墨鱼眼睛的启发,创造了一种人工视觉设计。它可以帮助未来的机器人、自动驾驶汽车和无人机更好地看世界。

研究人员在论文中写道:“水生和两栖动物已经进化出了适合它们栖息地的眼睛,这启发了各种人工视觉系统。”例如,成像系统已经模仿了具有全景视野的鱼眼,螳螂虾的宽光谱视觉,以及手蟹眼睛的360视野。

因为墨鱼有光感受器(接收光并将其转化为电信号的神经细胞),它们被聚集在一个类似带状的区域,并以特定的结构堆叠在一起,所以它擅长识别接近的物体。这一特性还允许它们过滤掉从感兴趣的物体反射的偏振光,以获得高的视觉对比度。

与此同时,该团队制作的成像系统模仿了墨鱼眼睛独特的结构和功能特征。它包含一个w型瞳孔,连接在一个球状透镜的外部,中间夹着一个孔径。瞳孔形状是为了减少不在视野范围内的分散注意力的光,并平衡亮度。该设备的表面还包含一个柔性偏光器,以及一个圆柱形硅光电二极管阵列,可以将光子转换为电流。这类图像传感器通常将一个光电二极管与一个像素配对。

研究人员写道:“通过集成这些光学和电子元件,我们开发了一种人工视觉系统,可以平衡不均匀的光分布,同时实现高对比度和灵敏度。”

在一小部分成像测试中,这种墨鱼启发的相机能够比普通相机更好地捕捉照片上的细节,并且即使在光线很刺眼或以一定角度照射时,它也能相当准确地翻译出鱼等复杂物体的轮廓。

该团队指出,这种方法有望减少汽车和机器人上的大多数现代相机所遇到的盲点,尽管他们承认,他们的原型中使用的一些材料可能难以在工业水平上制造。此外,他们还指出,“通过引入生物眼球运动等机械运动系统,在追踪视线之外的物体方面仍有进一步改进的空间。”

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