首页 > 汤芳 >鱼眼镜头穿透黑暗
2018
03-25

鱼眼镜头穿透黑暗


结合威斯康星大学麦迪逊工程师的龙虾和非洲鱼的最佳功能创建了一个人造的眼睛,可以在黑暗中看到。而他们腥诡异的眼睛可以帮助搜救机器人或手术示波器使昏暗的周围环境白昼变得明亮起来。

他们的生物启发式方法,发表于2016年3月14日,在美国国家科学院院刊,在其能够通过透镜而不是传感器组件提高成像系统的灵敏度的其他方法。

试图用手机拍摄月球的业余摄影师对低光成像的局限性非常熟悉。夜间拍摄所需的长时间曝光时间会导致轻微的抖动,产生极其模糊的图像。然而,模糊的照片不仅仅是一个烦恼。炸弹扩散机器人,腹腔镜外科医生和行星寻求望远镜都需要通过几乎完全黑暗的解决细节。

“现在,我们越来越依赖视觉信息。任何可以改善或提高摄影的技术都有很大的潜力,“威斯康星大学麦迪逊分校的电子和计算机及生物医学工程教授洪鸿江说。

大多数改善夜视的尝试都是调整人造眼睛的“视网膜”,例如更换数码相机传感器的材料或电子元件,以便对入射的光束做出更强烈的反应。然而,蒋的小组并没有干扰提高后端灵敏度的努力,而是着手通过前端,即将光线聚焦在传感器上的光学系统来增加入射光的强度。他们从两种水生动物的策略中获得了灵感,这些动物发展出不同的策略以在黑暗的水域中生存和看见。

Elephantnosed鱼类似河住宅Cyrano de Bergerac模仿者。在它们突出的鼻梁之间,展现出两只引人注目的异常眼睛,视网膜由成千上万个小水晶杯组成,而不是大多数动物常见的光滑表面。这些小型船收集和强化红灯,这有助于鱼类辨别它的掠食者。

“我们在想:'我们为什么不应用这个想法?我们能不能加强集中照明的强度?“江说。他的研究得到了美国国立卫生研究院和威斯康星大学的支持。

这个小组通过设计数以千计的微型抛物面反射镜来模拟鱼的水晶杯,每个反射镜都像一粒花粉一样高。江的队伍然后在一个统一的半球形穹顶的表面上塑造了集光结构的阵列。这种安排受到龙虾复眼的启发,将入射光集中在个别斑点上,进一步增加强度。 “江泽民说:”我们的灵敏度提高了四倍。 “这使得你看不到的完全黑暗的图像和一个实际上有意义的图像之间的区别。”

在这种情况下,这些设备通过看起来像黑黑的黑暗,拿起了威斯康星州麦迪逊的Bucky Badger吉祥物的照片。该设备可以很容易地结合到现有的系统中,以在低光照下可视化各种远景。 “这是独立于成像技术,”江说。 “我们并没有试图在不同因素之间妥协。任何类型的成像仪都可以使用这个。“

尽管叠加复眼的敏感度非常高,但通常视力较差。当大量的光被压缩到单独的像素时,增加强度的成本就变得清晰了。为了恢复丢失的分辨率,江的小组拍摄了大量的原始图像,并使用一种算法处理该图像,以产生清晰,清晰的图像。

江氏实验室的工程师 - 包括制造镜头的博士后研究员刘和伟和处理超分辨率图像的黄鹰刚正在努力改进制造工艺,以进一步提高器件的灵敏度。江泽民预测说, 人造眼睛可以改善至少一个数量级。

江说:“制造人造叠加复眼一直很困难,因为曲率和对准需要绝对完美。 “即使最轻微的错位也可能导致整个系统瘫痪。”