Muitas pessoas estão familiarizadas com sistemas de reconhecimento facial que desbloqueiam smartphones e sistemas de jogos ou permitem acesso online às nossas contas bancárias. Mas a tecnologia atual pode exigir projetores e lentes quadradão. Agora, pesquisadores relatam em Nano Letters um sistema de imagem de superfície 3D mais elegante com óptica mais plana e simplificada. Em demonstrações de prova de conceito, o novo sistema reconheceu o rosto do David de Michelangelo tão bem quanto um sistema de smartphone existente.



A imagem de superfície 3D é uma ferramenta comum usada no reconhecimento facial de smartphones, bem como na visão computacional e na direção autônoma. Esses sistemas normalmente consistem em um projetor de pontos que contém vários componentes:um laser, lentes, um guia de luz e um elemento óptico difrativo (DOE).

O DOE é um tipo especial de lente que divide o feixe de laser em um conjunto de cerca de 32.000 pontos infravermelhos. Assim, quando uma pessoa olha para uma tela bloqueada, o sistema de reconhecimento facial projeta uma série de pontos na maior parte do seu rosto, e a câmera do dispositivo lê o padrão criado para confirmar a identidade. No entanto, os sistemas de projetores de pontos são relativamente grandes para dispositivos pequenos, como smartphones. Assim, Yu-Heng Hong, Hao-Chung Kuo, Yao-Wei Huang e colegas decidiram desenvolver um sistema de reconhecimento facial mais compacto que seria quase plano e exigiria menos energia para operar.

Para fazer isso, os pesquisadores substituíram um projetor de pontos tradicional por um laser de baixa potência e uma superfície plana de arsenieto de gálio, reduzindo significativamente o tamanho do dispositivo de imagem e o consumo de energia. Eles gravaram o topo desta fina superfície metálica com um padrão nanopilar, que cria uma metassuperfície que espalha a luz à medida que ela passa pelo material.

Neste protótipo, a luz laser de baixa potência se espalha em 45.700 pontos infravermelhos que são projetados em um objeto ou rosto posicionado em frente à fonte de luz. Assim como o sistema de projetor de pontos, o novo sistema incorpora uma câmera para ler os padrões criados pelos pontos infravermelhos.

Nos testes do protótipo, o sistema identificou com precisão uma réplica 3D do David de Michelangelo, comparando os padrões de pontos infravermelhos com fotos online da famosa estátua. Notavelmente, ele conseguiu isso usando cinco a 10 vezes menos energia e em uma plataforma com uma área de superfície cerca de 230 vezes menor do que um sistema de projetor de pontos comum. Os pesquisadores dizem que seu protótipo demonstra a utilidade das metassuperfícies para soluções eficazes de imagem de pequena escala e baixo consumo de energia para reconhecimento facial, robótica e realidade estendida.

Mais informações: Wen-Cheng Hsu et al, Luz estruturada baseada em metasuperfície e PCSEL para percepção de profundidade monocular e reconhecimento facial, Nano Letras (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c05002
Informações do diário: Nanoletras

Fornecido pela American Chemical Society