Ученые создали 3D-камеру на основе зрительного аппарата пауков

Ученые из Гарвардского университета разработали устройство, которое выполняло бы функции, аналогичные Face ID (сканер объемно-пространственной формы лица для разблокировки гаджета).

О новой сверхкомпактной 3D-камере с высокоэффективным датчиком глубины сообщается на сайте университета.

По словам исследователей, ее можно встроить в умные часы или микророботы.

Для разработки устройства эксперты взяли за основу зрение пауков-скакунов, которые способны прыгать на расстояние, в несколько раз превышающее длину их тела, и внезапно нападать на мух.

Датчики глубины используются в таких функциях смартфонов, как Face ID. Они работают при помощи тысяч невидимых лазерных точек, которые отображают мельчайшие черты человеческого лица. Для выполнения такого количества вычислений требуются быстрый процессор и мощная батарея.

Ученые решили создать устройство, которое выполняло бы аналогичные функции. И, чтобы найти более эффективный способ для измерения глубины, ученые обратились за вдохновением к природе, в частности к крошечным паукам-скакунам, которые могут атаковать добычу со значительного расстояния.

В отличие от человека, у которого каждый глаз захватывает разные изображения, а затем мозг сравнивает их для восприятия глубины и подает информацию, каждый глаз мелкого паука захватывает картинку с разной степенью размытости, которая уже содержит данные о том, на какой дистанции находится объект. Следовательно, рассматриваемый предмет будет выглядеть размытым в одном глазу, но четким - в другом. Это позволяет паукам эффективно рассчитывать глубину.

Чтобы воспроизвести способности пауков, ученые взяли металинзу, которая использует наноструктуры для фокусировки света и способна одновременно отображать два изображения с разной степенью размытости.

Вместо того чтобы использовать многослойную сетчатку для захвата нескольких изображений одновременно, как это делают пауки, металинза расщепляет свет и формирует два по-разному сфокусированных изображения на фотодатчике», - объясняет доктор наук Чжуцзюнь Ши.

Для завершения разработки специалисты задействовали высокоэффективный алгоритм, который проанализировал два изображения, создаваемых металинзами, и использовал их для построения «карты глубины». Так ученые смогли создать 3D-камеру с высокоэффективным датчиком глубины нового типа, которую можно встроить как в VR-гарнитуры, так и в носимые устройства и микророботы, поскольку ее ширина не превышает трех миллиметров.