猛禽的眼睛能準(zhǔn)確地感知幾公里外的獵物。相機(jī)技術(shù)能否模仿鳥類的眼睛?研究人員開發(fā)了一種新型相機(jī)，其靈感來自鳥類眼睛的結(jié)構(gòu)和功能。基礎(chǔ)科學(xué)研究所 (IBS) 納米粒子研究中心的 Kim Dae-Hyeong 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與光州科學(xué)技術(shù)研究所 (GIST) 的 Song Young Min 教授合作，開發(fā)了一種基于鈣鈦礦的相機(jī)，專門用于物體檢測(cè)。
該項(xiàng)研究成果發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上。
自然界中不同生物的眼睛都經(jīng)過進(jìn)化，并根據(jù)其棲息地進(jìn)行了優(yōu)化。經(jīng)過無數(shù)年的進(jìn)化適應(yīng)和高空飛行，鳥類的眼睛已經(jīng)形成了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和視覺功能。
動(dòng)物的視網(wǎng)膜上有一個(gè)小凹，稱為中央凹，它能折射進(jìn)入眼睛的光線。與人類眼睛的淺中央凹不同，鳥眼的中央凹很深，能在很大程度上折射入射光線。視錐細(xì)胞密度最高的區(qū)域位于中央凹內(nèi)(圖 1b)，使鳥類能夠通過放大清晰地感知遠(yuǎn)處的物體(圖 1c)。這種特殊的視覺被稱為中央凹視覺。
人類的眼睛只能看到可見光，而鳥眼有四種視錐細(xì)胞，它們對(duì)紫外線 (UV) 和可見光(紅、綠、藍(lán);RGB)都有反應(yīng)。這種四色視覺使鳥類能夠獲取豐富的視覺信息，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境中有效地檢測(cè)目標(biāo)物體(圖 1c)。
受這些功能的啟發(fā)，IBS 研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種專門用于物體檢測(cè)的新型相機(jī)，結(jié)合了人工中央凹和對(duì) UV 和 RGB 作出反應(yīng)的多光譜圖像傳感器(圖 2a)。
首先，研究人員模仿鳥類眼睛中央凹的深層結(jié)構(gòu)制作了人工中央凹(圖 2b)，并通過光學(xué)模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)，使相機(jī)能夠放大遠(yuǎn)處的目標(biāo)物體，且圖像不會(huì)失真。
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