从“微小眼跳”到“机器之目”:一场仿生视觉的革命性改变

文摘   2024-07-10 03:00   北京  

目前机器视觉发展至今的瓶颈则是空有强大的硬件,却缺乏像人类一样灵活处理视觉信息的软件。而如今马里兰大学(UMD)的科学家们,正试图用一种模仿人类“微小眼跳”的仿生事件相机来打破这个僵局,为机器人视觉带来革命性的改变。

事件相机,一种区别于传统相机的全新视觉传感器,它不追求捕捉完整的画面,而是专注于记录每个像素亮度的变化。这种“事件驱动”的工作方式,恰恰与人类眼睛感知图像的方式不谋而合。但是面对高速运动或复杂场景时,现有的事件相机也常常力不从心,难以输出清晰稳定的图像。

UMD的研究人员敏锐地捕捉到了这一问题,并将目光投向了人类视觉系统中一个常被忽视的细节——微小眼跳。这些无意识的、极其细微的眼球运动,如同相机镜头微调焦距,不断刷新着我们对世界的感知,保证了视觉信息的准确性。

受此启发,UMD团队开发出一种名为“人工微小眼跳增强事件相机”的系统。该系统巧妙地在镜头前设置了一个旋转的楔形棱镜,模拟人类眼球的微小运动,以此稳定感知目标的视觉纹理。配合专门研发的软件算法,AMI-EV能够有效补偿棱棱镜运动带来的图像偏差,最终生成清晰稳定的画面。

实验数据显示,AMI-EV能够以每秒数万帧的速度捕捉图像,远超传统相机每秒30到1000帧的平均水平,甚至超越了人眼对动态画面的感知极限。这种高速、流畅的成像能力,为众多领域打开了新的可能性。

自动驾驶:更精准地识别道路上的行人、车辆等动态目标,提升驾驶安全性。增强现实:呈现更逼真、更具沉浸感的虚拟场景,为游戏、娱乐、教育等领域带来全新体验。安全监控:捕捉更清晰的监控画面,有效识别可疑行为,提升安防效率。太空探索:帮助天文学家以更精细的视角观察宇宙,探索未知的星系和天体。

尽管AMI-EV还处于研发阶段,但其展现出的巨大潜力已经引发了业界的广泛关注。可以预见未来,这类基于事件驱动的仿生视觉系统将逐步走出实验室,走进我们的生活,为各行各业带来颠覆性的改变。

当然任何新技术的诞生都伴随着机遇与挑战。如何进一步提升事件相机的分辨率、降低制造成本、开发更强大的算法,都是未来需要攻克的难题。

正如UMD教授YiannisAloimonos所说:“我们相信,我们研发的事件相机系统将为更先进、更强大的视觉系统铺平道路,推动人工智能和机器人领域的创新发展。”这场从“微小眼跳”到“机器之眼”的仿生视觉革命,才刚刚开始。

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