Les systèmes de vision artificielle trouvent un large éventail d'applications, notamment les voitures autonomes, la détection d'objets, la surveillance des cultures et les caméras intelligentes. Une telle vision est souvent inspirée de la vision des organismes biologiques. Par exemple, la vision humaine et celle des insectes ont inspiré la vision artificielle terrestre, tandis que les yeux de poisson ont conduit à la vision artificielle aquatique. Si les progrès sont remarquables, les visions artificielles actuelles souffrent de certaines limites :elles ne sont pas adaptées à l'imagerie des environnements terrestres et sous-marins, et se limitent à un champ de vision (FOV) hémisphérique (180°).

Pour surmonter ces problèmes, un groupe de chercheurs coréens et américains, dont le professeur Young Min Song de l'Institut des sciences et technologies de Gwangju en Corée, ont maintenant conçu un nouveau système de vision artificielle doté d'une capacité d'imagerie omnidirectionnelle, qui peut fonctionner à la fois dans les milieux aquatiques et aquatiques. milieux terrestres. Leur étude a été mise en ligne le 12 juillet 2022 et publiée dans Nature Electronics le 11 juillet 2022.

"La recherche sur la vision bio-inspirée aboutit souvent à un nouveau développement qui n'existait pas auparavant. Ceci, à son tour, permet une compréhension plus profonde de la nature et garantit que le dispositif d'imagerie développé est à la fois structurellement et fonctionnellement efficace", déclare le professeur Song, expliquant sa motivation derrière l'étude.

L'inspiration pour le système est venue du crabe violoniste (Uca arcuata), une espèce de crabe semi-terrestre avec une capacité d'imagerie amphibie et un champ de vision de 360°. Ces caractéristiques remarquables résultent de la tige ellipsoïdale des yeux composés du crabe violoniste, permettant une imagerie panoramique, et des cornées plates avec un profil d'indice de réfraction gradué, permettant une imagerie amphibie.

En conséquence, les chercheurs ont développé un système de vision composé d'un réseau de micro-lentilles plates avec un profil d'indice de réfraction gradué qui a été intégré dans un réseau de photodiodes au silicium flexible en forme de peigne, puis monté sur une structure sphérique. L'indice de réfraction gradué et la surface plane de la micro-lentille ont été optimisés pour compenser les effets de défocalisation dus aux changements de l'environnement extérieur. En termes simples, les rayons lumineux voyageant dans différents milieux (correspondant à différents indices de réfraction) ont été amenés à se concentrer au même endroit.

Pour tester les capacités de leur système, l'équipe a effectué des simulations optiques et des démonstrations d'imagerie dans l'air et dans l'eau. L'imagerie amphibie a été réalisée en immergeant l'appareil à moitié dans l'eau. Pour leur plus grand plaisir, les images produites par le système étaient claires et sans distorsions. L'équipe a en outre montré que le système avait un champ visuel panoramique, 300 ^o horizontalement et 160 ^o verticalement, dans l'air et dans l'eau. De plus, la monture sphérique ne mesurait que 2 cm de diamètre, ce qui rendait le système compact et portable.

"Notre système de vision pourrait ouvrir la voie à des caméras omnidirectionnelles à 360° avec des applications en réalité virtuelle ou augmentée ou une vision par tous les temps pour les véhicules autonomes", spécule avec enthousiasme le professeur Song. + Explorer plus loin

Métamicroscope à l'échelle de la puce pour une imagerie haute performance