Компьютерщики придумали скоростную камеру по примеру человеческого глаза
Компьютерщики из Университета Мэриленда, США, изобрели механизм камеры, который улучшает способность роботов «видеть» окружающий мир и реагировать на него. Вдохновлённое человеческим глазом, инновационное устройство имитирует непроизвольные движения, с помощью которых орган зрения поддерживает чёткость и стабильность изображения.
Для понимания идеи следует упомянуть саккады (от французского saccade, то есть «рывок», «толчок») — это быстрые движения глаз, происходящие одновременно и в одном направлении. Оценивают саккады с помощью аппаратуры, которая чертит электроокулограмму, кривую в виде вертикальных прямых тонких линий. Специалисты нередко применяют термин «микросаккады» к быстрым движениям глаз, угловая амплитуда которых не превышает одного градуса.
Вот почему изобретатели назвали созданный образец «событийная камера с искусственными микросаккадами», сокращенно — AMI-EV. Соавтор изобретения Ботао Хе рассказал, что событийные камеры — это относительно новая технология, которая лучше отслеживает движущиеся объекты, чем традиционные камеры. Но с помощью прежних моделей событийных камер было трудно получать чёткие изображения, когда в кадре возникало движение.
Это также большая проблема для роботов и беспилотного автотранспорта, потому что для них важны чёткие изображения, чтобы правильно реагировать на окружающее. Вот почему Хэ с коллегами обратили внимание на свойственные живому зрению микросаккады, краткие и быстрые движения глаз. Они совершаются непроизвольно, когда человек пытается сосредоточить взгляд. Благодаря этим мельчайшим, но непрерывным движениям человеческий глаз может подолгу фокусироваться на объекте и его особенностях.
Исследователи решили, что такие движения можно использовать для получения чётких изображений без размытости, вызванной «шевелёнкой» в кадре. И успешно воспроизвели микросаккады, вставив вращающуюся призму внутрь AMI-EV. Тем самым можно перенаправлять лучи света, попадающие в объектив. Непрерывное вращение призмы имитирует микросаккады в человеческом глазу, позволяя камере стабилизировать черты воспринимаемого объекта точно так же, как это сделал бы человек. Затем учёные разработали программное обеспечение, чтобы скорректировать эффекты от движений призмы в AMI-EV, и таким образом сформировали стабильные изображения из мельтешения света.
Соавтор исследования Яннис Алоймонос, профессор компьютерных наук, рассматривает достигнутое как большой шаг вперёд в области роботизированного зрения. Он объяснил, что наши глаза словно бы делают снимки окружающего мира, и эти снимки отправляются в наш мозг, где изображения анализируются. У роботов камера заменяет глаза, а компьютер — мозг, но суть та же. Алоймонос добавил, что разработанная система съёмки может решить множество специфических проблем, например, помочь беспилотному автомобилю определить, что на дороге перед ним оказался человек.
Исследователи считают, что их инновация может иметь значение за пределами робототехники. В любых отраслях, где нужен быстрый и точный захват изображений, а также распознавание объектов, постоянно ищут способы улучшить специализированные камеры. Так что AMI-EV может стать ключевым решением многих проблем.
Соавтор исследования Корнелия Фермюллер пояснила, что среди явных преимуществ технологии — превосходная производительность при недостатках освещения, высокая скорость срабатывания и низкое энергопотребление. Перечисленные функции могли бы идеально подойти, например, для приложений виртуальной реальности, где необходима достаточная производительность с учётом быстрых движений головы и тела.
При тестировании AMI-EV смогла точно фиксировать движения в различных условиях, например, позволила контролировать человеческий пульс и идентифицировать быстро перемещающиеся фигуры. Исследователи также обнаружили, что AMI-EV позволяет воспринимать движение со скоростью в десятки тысяч кадров в секунду, превосходя большинство современных доступных на рынке камер, которые снимают со скоростью от 30 до 1000 кадров в секунду.
Более чёткая запись всего подвижного может оказаться ключевым преимуществом во всём, что качается изображений: для более эффектной дополненной реальности, при мониторинге безопасности и ради повышения качества снимков в космосе.
Для понимания идеи следует упомянуть саккады (от французского saccade, то есть «рывок», «толчок») — это быстрые движения глаз, происходящие одновременно и в одном направлении. Оценивают саккады с помощью аппаратуры, которая чертит электроокулограмму, кривую в виде вертикальных прямых тонких линий. Специалисты нередко применяют термин «микросаккады» к быстрым движениям глаз, угловая амплитуда которых не превышает одного градуса.
Вот почему изобретатели назвали созданный образец «событийная камера с искусственными микросаккадами», сокращенно — AMI-EV. Соавтор изобретения Ботао Хе рассказал, что событийные камеры — это относительно новая технология, которая лучше отслеживает движущиеся объекты, чем традиционные камеры. Но с помощью прежних моделей событийных камер было трудно получать чёткие изображения, когда в кадре возникало движение.
Это также большая проблема для роботов и беспилотного автотранспорта, потому что для них важны чёткие изображения, чтобы правильно реагировать на окружающее. Вот почему Хэ с коллегами обратили внимание на свойственные живому зрению микросаккады, краткие и быстрые движения глаз. Они совершаются непроизвольно, когда человек пытается сосредоточить взгляд. Благодаря этим мельчайшим, но непрерывным движениям человеческий глаз может подолгу фокусироваться на объекте и его особенностях.
Исследователи решили, что такие движения можно использовать для получения чётких изображений без размытости, вызванной «шевелёнкой» в кадре. И успешно воспроизвели микросаккады, вставив вращающуюся призму внутрь AMI-EV. Тем самым можно перенаправлять лучи света, попадающие в объектив. Непрерывное вращение призмы имитирует микросаккады в человеческом глазу, позволяя камере стабилизировать черты воспринимаемого объекта точно так же, как это сделал бы человек. Затем учёные разработали программное обеспечение, чтобы скорректировать эффекты от движений призмы в AMI-EV, и таким образом сформировали стабильные изображения из мельтешения света.
Соавтор исследования Яннис Алоймонос, профессор компьютерных наук, рассматривает достигнутое как большой шаг вперёд в области роботизированного зрения. Он объяснил, что наши глаза словно бы делают снимки окружающего мира, и эти снимки отправляются в наш мозг, где изображения анализируются. У роботов камера заменяет глаза, а компьютер — мозг, но суть та же. Алоймонос добавил, что разработанная система съёмки может решить множество специфических проблем, например, помочь беспилотному автомобилю определить, что на дороге перед ним оказался человек.
Исследователи считают, что их инновация может иметь значение за пределами робототехники. В любых отраслях, где нужен быстрый и точный захват изображений, а также распознавание объектов, постоянно ищут способы улучшить специализированные камеры. Так что AMI-EV может стать ключевым решением многих проблем.
Соавтор исследования Корнелия Фермюллер пояснила, что среди явных преимуществ технологии — превосходная производительность при недостатках освещения, высокая скорость срабатывания и низкое энергопотребление. Перечисленные функции могли бы идеально подойти, например, для приложений виртуальной реальности, где необходима достаточная производительность с учётом быстрых движений головы и тела.
При тестировании AMI-EV смогла точно фиксировать движения в различных условиях, например, позволила контролировать человеческий пульс и идентифицировать быстро перемещающиеся фигуры. Исследователи также обнаружили, что AMI-EV позволяет воспринимать движение со скоростью в десятки тысяч кадров в секунду, превосходя большинство современных доступных на рынке камер, которые снимают со скоростью от 30 до 1000 кадров в секунду.
Более чёткая запись всего подвижного может оказаться ключевым преимуществом во всём, что качается изображений: для более эффектной дополненной реальности, при мониторинге безопасности и ради повышения качества снимков в космосе.
- Дмитрий Ладыгин
- freepik.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....