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智能

皮皮虾的眼睛能分辨复杂色彩,对改造自动驾驶摄像头有帮助

左琳2018-10-19 12:34:25

可以帮助自动驾驶汽车更好地区分物体——无论环境的光线如何。

皮皮虾(Mantis Shrimp)可能可以帮助我们 “走” 了。这种生活在海洋的甲壳类动物视力很好,能在最暗或最亮的环境下辨别出物体的形状和颜色。这是伊利诺伊大学一项研究的结论,能够提高自动驾驶汽车传感器和摄像头质量。

这项研究发布在 10 月的 OSA Publishing 上。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究小组负责人 Viktor Gruev 说:“在之前涉及自动驾驶汽车的车祸中,一辆车未能检测到半挂车,因为它的颜色和光线强度导致其与天空混合在一起。”

试想一下,你刚驾驶着汽车从幽暗的隧道中出来,外面强烈的阳光或许会让你有一瞬间 “失明” 。人眼是这样,机器也不能幸免。目前引导自动驾驶汽车的摄像机都不是很擅长处理由明到暗的过渡情况, 检测功能也会在大雾天气中遇到问题。

研究者们一直试图提高摄像机和传感器的质量。目前,他们已经取得了一些成果:一些自动驾驶汽车技术能够检测到行人最细微的手部动作,并在人们转弯前觉察到。但这对于自动驾驶汽车的安全性来说并不充足。

皮皮虾给摄像头的改进带来了一点启发。 

这种生活在水中的甲壳类动物具备一套迄今为止人类所知的最复杂的色彩视觉系统。不仅能感知出弧形偏振光,还能捕捉和分辨出 16 种颜色,甚至连紫外光谱和光的极化都能有感知。光的偏振即光在空间传播时的振荡方向,许多动物利用这种神奇的能力来寻找食物,或是通过感知天空中的偏振来导航。 

新摄像头“眼中”的世界。图片来自 ScienceNews

相比之下,人类就逊色不少。人类眼睛中用来感知颜色的视锥细胞只有三种,即红色、绿色和蓝色,恰当组合这三种感受器就可以让我们感知到各种颜色。许多鸟类、爬行类动物以及昆虫有四种颜色感受器, 鸽子、蝴蝶等动物则有五种。

去年 12 月, Viktor Gruev 还根据皮皮虾独特的感受力在 Optica 发表过一份研究,成果是研制出了一款 “能够感知颜色和偏振光”的超敏感相机, 可以用于早期癌症检测,也可监测环境变化。

这次的新型相机可以说是之前的“延伸版” —— 有更大范围的光强度(以分贝为单位)。以前,最好的偏振相机的动态范围约为 60 分贝,而新相机则有 140 分贝。它还有大约五十万个传感器,可用来检测偏振光,每个传感器都可在一帧内捕获各种各样的亮点和暗点,有点类似于皮皮虾眼中的世界。

为更好模仿皮皮虾,研究者们还在纳米材料沉积到成像芯片中的过程中,将偏振光检测过程整合到了光感受器中。他们在实验室中测试了相机的各种光强度、偏振和颜色,还在现场做了实验 。除此之外,研究者们还在隧道中或有雾的天气下进行了测试,这款相机也没让研究者们失望,任务完成得很出色。但其他的测试 —— 诸如是否能提前检测到物体等 —— 还有待检验。

由于新相机很小,且有许多与普通数码相机相同的部件,因此它们的成本并不高昂,仅为 10 美元。

图来自 Pixabay

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