ارتقای حسگرهای تصویری برای کمک به بینایی ماشینی
تیم تحریریه- ۱۱ مرداد ۱۴۰۱
حسگرهای تصویری شدت نور را اندازه می‌گیرند؛ اما ارتقای بینایی ماشینی مستلزم تشخیص زاویه، طیف و سایر ویژگی‌های نور نیز می‌باشد.
در مقاله‌ای که در ژورنال Applied Physics Letters چاپ شده است، پژوهشگران دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، دانشگاه واشینگتون و شرکت فناوری OmniVision از ابداع اجزای نانومتری سخن می‌گویند که در تراشه‌های حسگرهای تصویری تعبیه شده و تصویربرداری چندحالتی را ارتقاء می‌دهند.
این فناوری را می‌توان در خودروهای خودران به کار برد تا علاوه بر یک مسیر مستقیم، خودرو بتواند تمام نمای اطراف را ببیند. در حوزه‌ی تصویربرداری پزشکی، با استفاده از این فناوری، می‌توان ناهنجاری‌ها در سطوح مختلف بافتی را تشخیص داد. تلسکوپ‌ها نیز با تکیه بر این فناوری، از گرد‌و غبار فضایی (بین‌ستاره‌ای) عبور کرده و دیدشان وسعت می‌یابد.
یوروی کو، از دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، می‌گوید: «حسگرهای تصویری به تدریج تغییر می‌کنند تا بالاخره، در جایگاه چشم مصنوعی ماشین‌ها قرار گیرند. روند تکامل چشمگیر حسگرهای تصویری در نهایت به فناوری می‌انجامد که کاربردهای گسترده خواهد داشت.»
حسگرهای تصویری که نور را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند، از میلیون‌ها پیکسل تشکیل شده‌اند که روی یک تراشه قرار می‌گیرند. چالش اصلی این‌جاست که مؤلفه‌های چندکارکردی را به ابعاد مینیاتوری درآورده و سپس با هم ترکیب‌شان کنیم تا به عنوان جزئی از حسگر شروع به کار کنند.
پژوهشگران با ساخت یک طیف‌یاب روی تراشه، رویکردی امیدوارکننده برای تشخیص طیف چندباندی ارائه می‌دهند. بدین منظور، ابتدا، فیتلرهای کریستالی فوتونیک سیلیکونی را مستقیماً روی پیکسل‌ها قرار می‌دهند تا تعاملات پیچیده‌ای بین نور و حسگر ایجاد کنند.
پیکسل‌ها توزیع انرژی نوری را ثبت می‌کنند و بدین ترتیب، امکان استنتاج اطلاعات طیف نوری را فراهم می‌آورند. این دستگاه را که سطح مقطعش کمتر از 5/6 سانتی‌متر مربع است، می‌توان به نحوی برنامه‌نویسی کرد که با طیف‌های پویا، رزولوشن‌ها و نظام‌های طیفی گوناگون (از مرئی گرفته تا مادون‌قرمز) سازگار باشد.
پژوهشگران مؤلفه‌ای ساخته‌اند که با تشخیص اطلاعات زاویه‌ای، عمق را اندازه گرفته و اشکال سه‌بعدی را در مقیاس سلولی (حتی کوچک‌تر از سلول) می‌سازد. پروژه از حسگرهای شنیداری جهت‌داری الهام گرفته است که در حیواناتی همچون مارمولک خانگی دیده می‌شوند. سر این حیوانات به قدری کوچک است که نمی‌تواند منشا صدا را مثل انسان‌ها و حیوانات دیگر تشخیص دهد؛ در عوض، با استفاده از دو جفت پرده‌گوش، جهت صداهایی را که طول موج خیلی کوچک‌تری دارند نیز اندازه می‌گیرد.
در پروژه ابداع اجزای نانومتری برای تراشه‌های حسگر تصویری و ارتقای تصویربرداری چندحالتی، سیم‌های سیلیکونی نانومتری به عنوان طنین‌انداز ساخته شده‌اند تا از طنین نوری پشتیبانی کنند. انرژی نوری که در دو طنین‌انداز ذخیره می‌شود، نسبت به زاویه تابش حساس است. سیمی که از همه به نور نزدیک‌تر است، قوی‌ترین جریان را می‌فرستد. با مقایسه قوی‌ترین و ضعیف‌ترین جریان‌های ناشی از دو سیم، زاویه امواج نور ورودی تعیین می‌شوند.
میلیون‌ها سیم نانومتری را می‌توان در تراشه‌ای با مساحت 5/6 سانتی‌متر مربع قرار داد. این پژوهش از پیشرفت‌های آتی در عرصه دوربین‌های بدون لنز، واقعیت افزوده و بینایی رباتیک پشتیبانی می‌کند.
جدیدترین اخبار هوش مصنوعی ایران و جهان را با هوشیو دنبال کنید
