Machine vision-gennembrud:Denne enhed kan se millioner af farver

Et tværfagligt team af forskere ved Northeastern har bygget en enhed, der kan genkende "millioner af farver" ved hjælp af nye kunstig intelligens-teknikker - et massivt skridt, siger de, inden for maskinsyn, et højt specialiseret rum med brede anvendelser for en række af teknologier.

Maskinen, som forskerne kalder "A-Eye", er i stand til at analysere og behandle farver langt mere præcist end eksisterende maskiner, ifølge et papir, der beskriver forskningen offentliggjort i Materials Today . Maskinernes evne til at detektere, eller "se", farve er en stadig vigtigere egenskab, efterhånden som industrien og samfundet mere bredt bliver mere automatiseret, siger Swastik Kar, lektor i fysik ved Northeastern og medforfatter af forskningen.

"I automatiseringens verden er former og farver de mest almindeligt anvendte genstande, som en maskine kan genkende objekter med," siger Kar.

Gennembruddet er todelt. Forskere var i stand til at konstruere todimensionelt materiale, hvis specielle kvanteegenskaber, når de er indbygget i et optisk vindue, der bruges til at lukke lys ind i maskinen, kan behandle en rig mangfoldighed af farver med "meget høj nøjagtighed" - noget praktikere på området ikke har været i stand til at opnå før.

Derudover er A-Eye i stand til "nøjagtigt at genkende og gengive 'sete' farver med ingen afvigelse fra deres oprindelige spektre" også takket være maskinlæringsalgoritmerne udviklet af et team af AI-forskere, ledet af Sarah Ostadabbas, en assistent professor i elektro- og computerteknik ved Northeastern. Projektet er et resultat af unikt samarbejde mellem Northeasterns kvantematerialer og Augmented Cognition labs.

Essensen af ​​den teknologiske opdagelse er centreret om de kvante- og optiske egenskaber af klassen af ​​materiale, kaldet overgangsmetal dichalcogenider. Forskere har længe hyldet de unikke materialer for at have "stort set ubegrænset potentiale" med mange "elektroniske, optoelektroniske, sansende og energilagringsapplikationer."

"Dette handler om, hvad der sker med lys, når det passerer gennem kvantestof," siger Kar. "Når vi dyrker disse materialer på en bestemt overflade og derefter lader lys passere igennem den, er det, der kommer ud af denne anden ende, når det falder på en sensor, et elektrisk signal, som derefter [Ostadabbas' gruppe kan behandle som data. "

Hvad angår maskinsyn, er der adskillige industrielle anvendelser for denne forskning, der er knyttet til blandt andet autonome køretøjer, landbrugssortering og fjernsatellitbilleddannelse, siger Kar.

"Farve bruges som en af ​​de vigtigste komponenter til at genkende 'god' fra 'dårlig', 'go' fra 'no-go', så der er en enorm betydning her for en række industrielle anvendelser, siger Kar.

Maskiner genkender typisk farve ved at nedbryde den ved hjælp af konventionelle RGB (røde, grønne, blå) filtre i dens bestanddele og derefter bruge denne information til i det væsentlige at gætte på og reproducere den originale farve. Når du peger et digitalkamera mod et farvet objekt og tager et billede, strømmer lyset fra det objekt gennem et sæt detektorer med filtre foran dem, der differentierer lyset til de primære RGB-farver.

Du kan tænke på disse farvefiltre som tragte, der kanaliserer den visuelle information eller data i separate bokse, som derefter tildeler "kunstige tal til naturlige farver," siger Kar.

"Så hvis du bare deler det op i tre komponenter [rød, grøn, blå], er der nogle begrænsninger," siger Kar.

I stedet for at bruge filtre brugte Kar og hans team "transmissive vinduer" lavet af det unikke todimensionelle materiale.

"Vi får en maskine til at genkende farve på en meget anderledes måde," siger Kar. "I stedet for at opdele det i dets primære røde, grønne og blå komponenter, når et farvet lys vises, f.eks. på en detektor, i stedet for bare at søge disse komponenter, bruger vi hele den spektrale information. Og oven i det, vi bruger nogle teknikker til at ændre og kode dem og gemme dem på forskellige måder. Så det giver os et sæt tal, der hjælper os med at genkende den originale farve meget mere unikt end den konventionelle måde."

Når lyset passerer gennem disse vinduer, behandler maskinen farven som data; indbygget i det er maskinlæringsmodeller, der leder efter mønstre for bedre at kunne identificere de tilsvarende farver, som enheden analyserer, siger Ostadabbas.

"A-Eye kan løbende forbedre farveestimering ved at tilføje eventuelle korrigerede gæt til sin træningsdatabase," skrev forskerne. + Udforsk yderligere

Smart belysningssystem baseret på kvanteprikker gengiver dagslys mere nøjagtigt