Hyppyhämähäkeistä inspiraatiota 3D-kameraan19.06.2026
Uusi SpiderCam-niminen laite aistii syvyyden samalla tavalla kuin hyppyhämähäkit arvioivat etäisyyksiä ennen tarkkaa hyppyä. Innovaatio voisi mahdollistaa uuden sukupolven akkukäyttöisten laitteiden kehittämisen, joiden on mitattava ympäristöään, kuten puettavat teknologiat, apuvälineet, robotit ja droonit. ”Hyppyhämähäkit hyppäävät napatakseen saaliin, välttääkseen petoeläimiä ja liikkuakseen, ja se vaatii erinomaista näköä”, sanoo tutkimuksen vastaava kirjoittaja, Northwesternin Emma Alexander. ”Mutta niiden aivot ovat hyvin pienet, joten niiden on laskettava nämä etäisyydet erittäin tehokkaasti.” Välttääkseen perinteisempiä tehoa kuluttavia kuvien syvyysmittauksia Alexander ja hänen tiiminsä etsivät inspiraatiota hyppyhämähäkeistä. Toisin kuin ihmissilmissä, joissa on yksi verkkokalvo, hyppyhämähäkeillä on useita verkkokalvokerroksia silmisään. Jokainen verkkokalvon kerros tallentaa kuvan, joka on tarkennettu hieman eri etäisyydelle. Yksi kerros saattaa nähdä kohteen terävänä, kun taas toinen näkee saman kohteen hieman sumeana. ”Ne näkevät useita tarkennustasoja koko ajan”, Alexander sanoi. ”Joten ne keräävät aina kuvapareja. Sitten niiden aivot voivat vertailla näitä terävyyseroja etäisyyden arvioimiseksi.” SpiderCam käyttää samankaltaista optista suunnittelua. Ensin mukautettu kamera ottaa samanaikaisesti kaksi kuvaa hieman erilaisilla tarkennusasetuksilla. Toimien epätarkkuuden ja etäisyyden kääntäjänä mukautettu algoritmi analysoi sitten, miten reunojen ja tekstuurien terävyys muuttuu kuvien välillä. Lopuksi se muuntaa nämä erot syvyysmittauksiksi reaaliajassa. Sen sijaan, että tiimi olisi ajanut monimutkaista ohjelmistoa perinteisellä prosessorilla, se rakensi algoritmin suoraan vähän virtaa kuluttavaan FPGA:han. Tuloksena oleva prototyyppi tuottaa syvyyskarttoja 32,5 kuvaa sekunnissa ja kuluttaa vain 624 milliwattia tehoa. Tutkijoiden mukaan SpiderCam on ensimmäinen passiivinen FPGA-pohjainen 3D-kamerajärjestelmä, joka toimii alle yhden watin tehonkulutuksella. ”Olen erittäin kiinnostunut tilanteista, joissa resurssit ovat hyvin rajalliset etkä voi vain kytkeä kameraa seinäpistorasiaan”, Alexander sanoi. ”Esimerkiksi sitä voitaisiin käyttää kenttäolosuhteissa. Erikseen mielestäni se on erityisen jännittävää myös lisätyn todellisuuden kaltaisissa sovelluksissa, joissa ollaan yhteydessä fyysiseen maailmaan ja on tiedettävä ympärillä olevien esineiden sijainnit.” Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Lainaamalla temppua pieniltä hyppyhämähäkeiltä, Northwesternin yliopiston insinöörit ovat kehittäneet erittäin energiatehokkaan 3D-kameran.