Optista tiedonkäsittelyä kamerassa ja yhden pikselin anturissa

Penn State College of Engineeringin tutkijaryhmä on kehittänyt ultraohuen optisen metapinta elementin, joka voidaan liittää tavanomaiseen kameraan ja koodata otettujen kuvien tai videon spektri- ja polarisaatioinformaation.

Koneoppimiskehys, jonka tiimi on tähän tarkoitukseen kehittänyt, purkaa tämän moniulotteisen visuaalisen informaation reaaliajassa tavallisella kannettavalla tietokoneella.

"Kuten eläinkunta osoittaa meille, valon eri näkökohdat, jotka ylittävät sen, mitä voimme nähdä silmillämme, sisältävät informaatiota, jota voimme käyttää erilaisissa sovelluksissa", sanoi Xingjie Ni, sähkötekniikan apulaisprofessori ja johtava vastaava kirjoittaja."

Tutkijat muuttivat perinteisen kameran tehokkaaksi ja kevyeksi hyperspektropolarimetriseksi kameraksi integroimalla siihen metapinnan.

Nykyiset hyperspektriset ja polarimetriset kamerat sieppaavat joko spektri- tai polarisaatiodataa, mutta eivät molempia samanaikaisesti, Ni selittää. Sitä vastoin valokuvauskameran linssin ja antureiden väliin sijoitettu edullisesti valmistettu metapinta kaappaa kumpaakin kuvadataa samanaikaisesti ja välittää sen välittömästi tietokoneelle.

Välitön pääsy eri esineiden hyperspektropolarimetrisiin tietoihin voisi hyödyttää kuluttajia, jos tekniikka kaupallistettaisiin, Ni sanoi.

"Voimme tuoda kameramme ruokakauppaan, ottaa tilannekuvia ja arvioida hyllyillä olevien hedelmien ja vihannesten tuoreutta ennen ostamista", Ni jatkoi. "Tällainen laajennettu kamera avaa ikkunan näkymättömään maailmaan."

Korealaisen Ajou yliopiston tutkijaryhmä on raportoinut yksittäisen pikselitapahtuman fotoaktiivisesta ratkaisusta reaaliaikaiseen, anturissa tapahtuvaan avaruusajalliseen optiseen tiedonkäsittelyyn.

Heidän ratkaisu perustuu kantajien selektiivisiin yksittäisen pikselin paikkaherkkään tasomaiseen fotoaktiiviseen rakenteeseen, jossa on integroituna avaruusajallinen tapahtuman tunnistus lyhytaikaiseen muistiin.

Konseptitodiste mahdollistaa sensorin sisäisen avaruusajallisen rinnakkaisen optisen informaation käsittelyyn ja monibittisen (>4 bitin) datan hallintaan samanaikaisesti sekä helpottaa syötekuvioiden ultranopeaa tunnistusta vähäisellä 25 femtojoulen energiankulutuksella.

Lisäksi säätämällä toimintanopeutta jatkuvan valon valaistuksesta pulssivalaistukseen anturiryhmä voi havaita tapahtumien liikeradat ja absoluuttisen sijainnin, mikä tarjoaa anturin sisäisen optisen virtauksen havaitsemisen.

Tämä yhden pikselin tapahtumavaloilmaisin on merkittävä edistysaskel kohti kompakeija, energiatehokkaita ja ultranopeita antureita, jotka soveltuvat monenlaisiin sensoripohjaisiin fotonisiin sovelluksiin.

Aiheesta aiemmin:

Plasmoniikan avulla edullinen monispektrikamera

Aktiivinen pikselianturi