Nyt kamerasystem inspireret af dyresyn

Forskere har hentet inspiration fra, hvordan dyrs øjne arbejder for at skabe en ny måde for computerstyrede kameraer at 'se'.

I et nyt papir offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskabens fremskridt , University of Glasgow forskere beskriver en ny metode til at skabe video ved hjælp af single-pixel kameraer. De har fundet en måde at instruere kameraer i at prioritere objekter i billeder ved hjælp af en metode, der ligner den måde, hjerner træffer de samme beslutninger på.

Menneskets øjne og hjerner, og mange dyr, arbejde sammen om at prioritere specifikke områder af deres synsfelt. Under en samtale, for eksempel, visuel opmærksomhed er primært fokuseret på den anden taler, med mindre af hjernens 'behandlingstid' overgivet til perifere detaljer. Visionen om nogle jagtdyr fungerer også efter lignende linjer.

Holdets sensor bruger kun én lysfølsom pixel til at opbygge levende billeder af objekter placeret foran den. Single-pixel sensorer er meget billigere end dedikerede megapixel sensorer, der findes i digitale kameraer, og er i stand til at bygge billeder ved bølgelængder, hvor konventionelle kameraer er dyre eller simpelthen ikke eksisterer, såsom ved de infrarøde eller terahertz-frekvenser.

De billeder, systemet udsender, er firkantede, med en samlet opløsning på 1, 000 pixels. I konventionelle kameraer, disse tusinde pixels ville være jævnt spredt i et gitter over billedet. Teamets nye system kan i stedet vælge at allokere sit 'pixelbudget' til at prioritere de vigtigste områder inden for rammen, placere flere pixels med højere opløsning på disse steder og således skærpe detaljerne i nogle sektioner, mens detaljerne ofres i andre. Denne pixelfordeling kan ændres fra et billede til det næste, svarende til den måde, biologiske synssystemer fungerer på, for eksempel når menneskets blik omdirigeres fra én person til en anden.

Dr David Phillips, Royal Academy of Engineering Research Fellow ved University of Glasgow's School of Physics and Astronomy, ledet forskningen.

Dr. Phillips sagde:"I første omgang, problemet, jeg prøvede at løse, var, hvordan man maksimerer billedhastigheden for enkeltpixel-systemet for at gøre videooutputtet så glat som muligt.

"Imidlertid, Jeg begyndte at tænke lidt over, hvordan syn fungerer i levende ting, og jeg indså, at opbygning af et program, der kunne fortolke dataene fra vores enkeltpixel sensor langs lignende linjer, kunne løse problemet. Ved at kanalisere vores pixelbudget til områder, hvor høje opløsninger var gavnlige, såsom hvor et objekt bevæger sig, vi kunne instruere systemet til at være mindre opmærksomme på de andre områder af rammen.

"Ved at prioritere informationen fra sensoren på denne måde, vi har formået at producere billeder med en forbedret billedhastighed, men vi har også lært systemet en værdifuld ny færdighed.

"Vi er ivrige efter at fortsætte med at forbedre systemet og udforske mulighederne for industriel og kommerciel brug, for eksempel inden for medicinsk billeddannelse."

Forskningen er den seneste i en række af enkeltpixel-billeddannelsesgennembrud fra universitetets optikgruppe, ledet af professor Miles Padgett, som omfatter oprettelse af 3D-billeder, billeddannelse af gaslækager, og 'se' gennem uigennemsigtige overflader.