Chipre integrált spektrométerrel javulhat a gépi látás

Az Amerikai Fizikai Intézet kutatóinak teljesen új megközelítésével sokat javulhat a gépi látás technológiája: úgy vélik, hogy a chipekbe integrált legújabb nanostrukturált komponensek nagyobb hatásfokot érhetnek el a multimodális képalkotásban. Ha bejön a számításuk, akkor komoly áttörést érnek el: az önvezető autók már nemcsak egyenes vonalakat, hanem a sarkon túli kanyarokat is látnák, az orvosok sokkal nagyobb szövetmélységekben kutathatnának elváltozások után, míg az űrteleszkópok szemét a csillagközi por sem takarná el.

A Science Daily beszámolója szerint a kutatás a képérzékelés fejlődését célozza, hiszen a szenzorok már most is kellően érzékenyen mérik a fény intenzitását, ugyanakkor a szöget, a spektrumot és a fény egyéb aspektusait szintén fel kell dolgozni az igazán hatékony gépi látás megalkotásáért.

A Wisconsin-Madison Egyetem, a Washington Egyetem és az OmniVision Technologies közös projektjének munkatársa, Yurui Qu elmondta: a képérzékelés fokozatos átalakuláson esik át, a gépek pedig lassan ideális mesterséges szemmé válnak. Ennek az evolúciónak a felgyorsítására törekednek olyan nanostrukturált alkatrészekkel, amelyekkel a lehető legnagyobb hatást érhetik el multimodális környezetben.

A tudósok újító és kétségtelenül ígéretes megközelítése az, hogy a többsávos spektrumok kimutatását több millió beépített pixellel, valamint integrált spektrométer bevonásával hajtsák végre, egyetlen chipen. Ehhez szilíciumból készült fotonikus kristályszűrő réteget telepítettek a pixelekre, így rendkívül összetett kölcsönhatást hozva létre a beeső fény és a szenzor között. A filter alatti pixelek képesek rögzíteni a fényenergia eloszlását, amiből fényspektrális információkra lehet következtetni.

A fentebb csak nagyjából körülírt készülék egészen apró, mindössze 0.0645 négyzetcentiméteres, mégis különböző dinamikatartományoknak megfelelően programozható, így szinte bármilyen spektrumot érzékel, a láthatótól az infravörösig.

A tudósok munkáját olyan természetben előforduló struktúrák ihlették, mint a gekkó hallórendszere, hiszen az állat feje egész egyszerűen túl kicsi ahhoz, hogy képes legyen azonosítani egy hangforrás irányát, viszont az evolúció összekapcsolt dobhártyával ajándékozta meg, így képes rá, sőt, az akusztikus hullámhossznál kisebb tartományt is érzékeli.

Ennek mintájára építettek nanovezetékpárokat, amelyek az optikai rezonanciát támogatják, és egészében véve nagyon érzékenyek a beesési szögre: a fényhez legközelebb eső vezeték küldi a legerősebb elektronikus jelet, míg a legtávolabbi a leggyengébbet – a kettő összevetésével pedig nagyon jól meghatározható a beérkező fényhullámok szöge.

És ez még csak egy vezetékpár, viszont egy egy-négyzetmilliméteres chipre akár több milliót lehet belőlük integrálni, szóval ez a kutatás elég ígéretesnek tűnik az objektív nélküli kamerák, a kiterjesztett valóság és a robotlátás fejlesztéséhez.

Gábor János, NEW technology