Révolutionner la vision robotique: the Caméra événementielle améliorée par microsaccade artificielle (Ami-ev)
Pendant des décennies, les chercheurs se sont efforcés de reproduire les capacités nuancées de vision humaine dans les systèmes robotiques. Un obstacle notable a été le même niveau de clarté et de stabilité lors du suivi des objets en mouvement – une tâche que les humains accomplissent sans effort. Maintenant, une équipe de l’Université du Maryland (UMD) has a fait un bond en avant avec la progression de la caméra d’événements améliorée par microsaccade artificielle (AMI-EV), un nouveau système de caméra inspiré par les mouvements involontaires et involontaires de l’œil humain. Cette innovation, détaillée dans une publication de maîtrise de 2024 Robotique scientifiquepromet d’améliorer considérablement la façon dont les robots perçoivent et interagissent avec le monde, avec des implications s’étendant au-delà de la robotique dans des domaines comme les véhicules autonomes, la réalité virtuelle et même astronomie.
Le défi du mouvement flou dans la vision robotique conventionnelle
Caméras traditionnelles, et encore plus récents « caméras d’événements”Conçu pour le suivi du mouvement, la lutte de la lutte avec un flou de mouvement. Alors que les caméras d’événement excellent à détecter changements Dans une scène, Thay peut vaciller lorsque vous essayez de capturer des images nettes et détaillées de sujets en mouvement rapide. Il s’agit d’une limitation critique pour les applications exigeant les données visuelles précises et opportunes, telles que les voitures autonomes qui doivent identifier instantanément les pestrestres ou les robots Performant les tâches d’assemblage complexe. En tant que Botao HE, l’auteur principal du journal et un doctorat de la science umd Umd. Étudiant, explique: «Les images précises et opportunes sont cruciales pour les robots et autres technologies pour réagir correctement à un environnement en mutation. Les caméras d’événements d’aujourd’hui ont pour capturer des images nettes et sans flou lorsqu’il y a beaucoup de mouvement.»
Imiter l’œil humain: le pouvoir des microsaccades
La percée de l’équipe UMD est venue d’une question de base: comment faire Les humains maintiennent une vision claire tout en suivant le mouvement? La réponse réside dans microsaccades – Moments oculaires minuscules, Rapides et involontaires qui rafraîchissent constamment notre entrée visuelle. Ces mouvements empêchent l’œil de fixer de manière rigide sur un seul point, ce qui nous permet de maintenir la concentration sur un objet et de percevoir ses détails – couleur, profondeur et texture – avec une précision remarquable.
« Nous avons inscrit que, comme la façon dont nos yeux ont besoin de ces minuscules mouvements pour rester concentrés, une caméra que Coudl utilise un principe simeilaire pour capturer des images claires et précises sans brouillage provoqué par le mouvement », note-t-il.
Comment fonctionne Ami-Ev: un prisme rotatif et un logiciel intelligent
L’AMI-EV reproduit ingénieusement l’effet des microsaccades en incorporation un prisme rotatif dans le chemin optique de la caméra. Ce prisme redirige subtilement les faisceaux lumineux entrants, simulant les mouvements naturels de l’œil humain. Cependant, l’introduction du mouvement entraînerait normalement un image flou. compenser Pour la rotation du prisme, consolidant les motifs de lumière de décalage vers des images stables à haute résolution.
Cette combinaison de matériel et de logiciels est ce qui distingue AMI-EV. il ne détecte pas seulement le mouvement; Il stabilise activement les détails visuels, résultant dans une représentation plus claire et plus précise du monde dynamique.
Au-delà de la robotique: un large spectre de applications
Yiannis aloimonos, un umd professor of Computer Science et directeur du Laboratoire de vision informatique de l’Institut de l’Université du Maryland pour les études informatiques avancées (UMIAC), met l’accent sur l’importance plus large de cette innovation. «De meilleures caméras signifient une meilleure perception et réactions pour les robots», déclare-t-il, dessinant une vision directe parallèle à la vie humaine. «Nos yeux prennent des photos du monde qui nous entoure et de ces photos sont envoyées à notre Brain, où les images sont analysées. La perception se produit Chout ce processus et c’est ainsi que nous comprenons le monde.»
Les applications potentielles de l’AMI-EV s’étendent bien au-delà de la robotique et de la défense nationale. Les caractéristiques uniques de la caméra – performances supérieures dans des conditions faibles et à haute lumière, latence faible et faible puissance consomption – le rendent notamment bien adapté à:
Véhicules autonomes: Distinguer avec précision entre les piétons, les cyclistes et d’autres objets dans des scénarios de trafic complexes.
Réalité virtuelle et augmentée: Créer des expériences plus immersives et réalistes en mettant en la réactivité du mouvement de mouvement et la réactivité.
Sécurité et surveillance: Amélioration de la clarté et de la fiabilité des systèmes de surveillance vidéo.
Imagerie médicale: Chancez la détection de mouvements subtils, tels que la détection d’impulsions, à des fins diagnostiques.
Astronomie: Capturant des images de sharper d’objets célestes, même avec des perturbations atmosphériques.
Smart Wearables: La faible consommation d’énergie et haute performance de la caméra le rendent idéal pour l’intégration dans les appareils portables.
Performances sans précédent: cadres par seconde et au-delà
Les tests précoces ont démontré des capacités remarquables d’AMI-EV. La caméra peut capturer le mouvement à des dizaines de milliers de trames par seconde, dépassant considérablement les performances des cameas commerciaux typiques (30-1000 par seconde). Cette fréquence d’images accrue se traduit par une représentation du mouvement plus fluide et plus réaliste, cruciale pour les applications nécessitant un timing et des détails précis.
Cornelia Fermüller, chercheur et Senior auteur de l’article,