人工微眼跳增强的事件相机，更快更准捕捉运动物体
2024-07-12 14:57:52   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

据麦姆斯咨询报道，近期，美国马里兰大学（University of Maryland，UMD）的一个研究项目从自然界中汲取灵感，开发出一种可以改善机器人视觉的相机。目前，仿生视觉系统已经呈现出多种形式共同发展的情形，包括模仿苍蝇多视角视觉的相机，以及设计成与螳螂虾的偏振灵敏度相似的视觉传感器。

马里兰大学的研究项目开发出的相机基于人眼的运动行为，特别是被称为“微眼跳（microsaccades）”的微小不自主眼球运动。这些运动可能会妨碍某些医学成像操作，例如近距离检查视网膜，但马里兰大学已将其转化为优势。相关研究结果发表在《科学机器人（Science Robotics）》期刊上。

马里兰大学的突破基于事件相机（event camera）——这是一种视觉系统，旨在捕捉每个像素的强度变化，而不是以固定时间间隔捕捉全帧图像。事件相机背后的原理本身基于人眼感知图像的方式，因此，马里兰大学的研究项目建立在相互关联的研究基础之上。

“事件相机是一种相对较新的视觉技术，比传统相机更善于跟踪运动物体，但如今的事件相机在涉及大量运动时很难捕捉到清晰、无模糊的图像。”马里兰大学Botao He说道，“这是一个大问题，因为机器人和许多其它技术（例如自动驾驶汽车）都依赖准确及时的图像来正确应对不断变化的环境。所以我们问自己：人类和动物如何确保他们的视线始终集中在运动物体上呢？”

“微眼跳（microsaccades）”运动是解决方案的一部分。当一个人集中视线时，不由自主地发生小而快速的眼球运动可以抵消“感知衰退”现象，并不断刷新感知到的视觉纹理。这使图像深度、颜色和阴影等参数随着时间的推移更加准确。

马里兰大学在一个名为“人工微眼跳增强的事件相机（AMI-EV）”的相机系统中模拟了人类眼睛感知方法，其中安装在光圈前面的旋转楔形棱镜会重定向设备镜头捕获的光线。

人工微眼跳增强的事件相机（AMI-EV）示意图

马里兰大学表示，棱镜的连续旋转运动模拟了人眼中自然发生的微眼跳运动，使事件相机能够像人类眼睛一样稳定记录物体的纹理。该研究团队随后开发了软件来补偿棱镜在“人工微眼跳增强的事件相机”中的运动，以整合来自重定向光线的稳定图像。

在试验中，人工微眼跳增强的事件相机可以在各种情况下准确捕捉和显示运动，包括人体脉搏检测和快速移动形状识别。该研究团队表示，该事件相机以每秒数万帧的速度捕捉运动，优于大多数通常每秒捕捉30到1000帧的商用相机。

这种更流畅、更逼真的运动描绘可能在多种应用中发挥关键的作用，从创造更具沉浸感的增强现实（AR）体验和更好的安全监控，到改善天文学家在太空中捕捉图像的方式。

“我们的新型事件相机系统可以解决许多具体问题，比如帮助自动驾驶汽车准确及时地辨别道路上哪些是人，哪些不是人。”马里兰大学Yiannis Aloimonos说，“该事件相机适合众多应用，除了汽车自动驾驶系统，还包括智能手机摄像头。我们相信，这款新型事件相机正在为未来更先进、更强大的视觉感知系统铺平道路。”

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《光谱成像市场和趋势-2022版》