Os sistemas de visão artificial encontram uma ampla gama de aplicações, incluindo carros autônomos, detecção de objetos, monitoramento de culturas e câmeras inteligentes. Tal visão é muitas vezes inspirada pela visão de organismos biológicos. Por exemplo, a visão humana e de insetos inspiraram a visão artificial terrestre, enquanto os olhos de peixe levaram à visão artificial aquática. Embora o progresso seja notável, as visões artificiais atuais sofrem de algumas limitações:elas não são adequadas para imagens de ambientes terrestres e subaquáticos e estão limitadas a um campo de visão (FOV) hemisférico (180°).
Para superar esses problemas, um grupo de pesquisadores da Coréia e dos EUA, incluindo o professor Young Min Song do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju, na Coréia, projetou um novo sistema de visão artificial com capacidade de imagem omnidirecional, que pode funcionar tanto em ambientes aquáticos quanto ambientes terrestres. O estudo foi disponibilizado on-line em 12 de julho de 2022 e publicado na Nature Electronics em 11 de julho de 2022.

"A pesquisa em visão bio-inspirada geralmente resulta em um novo desenvolvimento que não existia antes. Isso, por sua vez, permite uma compreensão mais profunda da natureza e garante que o dispositivo de imagem desenvolvido seja estrutural e funcionalmente eficaz", diz o Prof. Song, explicando sua motivação por trás do estudo.

A inspiração para o sistema veio do caranguejo violinista (Uca arcuata), uma espécie de caranguejo semiterrestre com capacidade de imagem anfíbia e FOV de 360°. Essas características notáveis ​​resultam da haste ocular elipsoidal dos olhos compostos do caranguejo violinista, permitindo imagens panorâmicas e córneas planas com um perfil de índice de refração graduado, permitindo imagens anfíbias.

Assim, os pesquisadores desenvolveram um sistema de visão que consiste em uma matriz de microlentes planas com um perfil de índice de refração graduado que foi integrado a uma matriz de fotodiodos de silício flexível em forma de pente e depois montada em uma estrutura esférica. O índice de refração graduado e a superfície plana da microlente foram otimizados para compensar os efeitos de desfocagem devido a mudanças no ambiente externo. Simplificando, os raios de luz que viajam em diferentes meios (correspondentes a diferentes índices de refração) foram feitos para focar no mesmo ponto.

Para testar as capacidades de seu sistema, a equipe realizou simulações ópticas e demonstrações de imagens no ar e na água. A imagem anfíbia foi realizada por meio da imersão do dispositivo na água. Para sua alegria, as imagens produzidas pelo sistema eram claras e livres de distorções. A equipe mostrou ainda que o sistema tinha um campo visual panorâmico, 300 ^o horizontalmente e 160 ^o verticalmente, tanto no ar quanto na água. Além disso, a montagem esférica tinha apenas 2 cm de diâmetro, tornando o sistema compacto e portátil.

"Nosso sistema de visão pode abrir caminho para câmeras omnidirecionais de 360° com aplicações em realidade virtual ou aumentada ou uma visão para todos os climas para veículos autônomos", especula entusiasmado o Prof. Song. + Explorar mais

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