Parempaa näkökykyä roboteille

Toimiakseen ja navigoidakseen todellisissa ympäristöissä koneiden ja erityisesti robottien tulee pystyä keräämään kuvia ja mittauksia erilaisissa valaistusolosuhteissa.

Suurempi kuva

Viime vuosina insinöörit ympäri maailmaa ovat yrittäneet kehittää yhä edistyneempiä antureita, jotka voitaisiin integroida robotteihin, valvontajärjestelmiin tai muihin tekniikoihin, jotka voivat hyötyä vaihtelevan ympäristönsä havaitsemisesta.

Hongkongin ammattikorkeakoulun sekä Pekingin, Yonsein ja Fudanin yliopistojen tutkijat ovat äskettäin luoneet uuden anturin, joka voi kerätä dataa erilaisissa valaistusolosuhteissa käyttämällä mekanismia, joka toistaa keinotekoisesti ihmissilmän verkkokalvon toimintaa.

Uudenlainen bioinspiroitu anturi valmistettiin käyttämällä molybdeenidisulfidista valmistettuja valotransistoreja. Ympäristön tunnistamisen lisäksi piiri pystyy tallentamaan informaatiota muistiinsa ja toteuttamaan neuromorfista visualisoinnin esiprosessointia.

Antureille kehitettiin ajallisesti vaihtelevia aktivointi- ja esto-ominaisuuksia. Sellaisen toteuttamiseen tehdyt varausloukkutilat on tehty molybdeenidisulfidin pintaan, mikä mahdollistaa antureiden valoherkkyyden dynaamisen moduloinnin erilaisissa valaistusolosuhteissa.

Antureiden valon voimakkuudesta riippuvat ominaisuudet vastaavat Weberin lakia. Se on äänen ja valon aistimisessa pätevä psykofyysinen säännönmukaisuus, joka liittyy ärsykkeen ja sitä vastaavan aistimuksen voimakkuuksien väliseen yhteyteen.

Lähestymistapa tarjoaa visuaalisen mukautuksen erittäin lokalisoidulla ja dynaamisella valoherkkyyden modulaatiolla eri valaistusolosuhteissa pikselitasolla ja luo siten tehokkaan jopa 199 desibelisen havaintoalueen.

Uudenlaiset valotransistoriryhmät parantavat kuvan kontrastia sekä hyvän valaistuksen että hämärässä kuvaukseen samalla piirillä kun aiemmin näihin oli käytettävä erilaisia piiriratkaisuja. Esimerkiksi CMOS-pohjaisilla kuvausantureilla päästään vain noin 70 desibelin havaintoalueeseen.

Luonnonvalon intensiteetti voi vaihdella huomattavasti ja sen kokonaisalue on 280 desibeliä. Kun ihmisen verkkokalvo havaitsee ulkoisia valosignaaleja, se säätää valoreseptoriensa valoherkkyyttä signaalien voimakkuuden mukaan.

Tämä antaa ihmissilmälle mahdollisuuden sopeutua vähitellen eri valaistustasoihin ja nähdä hyvin sekä pimeässä että kirkkaassa ympäristössä. Tämä ominaisuus tunnetaan nimellä " visuaalinen mukautuminen ".

Aiheesta aiemmin:

Konenäölle nyt myös konesilmät

Itseoppimiseen tukeutuva konenäkö