Wetenschappers hebben zich laten inspireren door hoe de ogen van dieren werken om een ​​nieuwe manier te creëren waarop computergestuurde camera's kunnen 'zien'.

In een nieuw artikel dat vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd: wetenschappelijke vooruitgang , Onderzoekers van de Universiteit van Glasgow beschrijven een nieuwe methode voor het maken van video met behulp van camera's met één pixel. Ze hebben een manier gevonden om camera's te instrueren om voorrang te geven aan objecten in afbeeldingen met behulp van een methode die vergelijkbaar is met de manier waarop hersenen dezelfde beslissingen nemen.

De ogen en hersenen van mensen, en veel dieren, werken samen om prioriteit te geven aan specifieke gebieden van hun gezichtsveld. Tijdens een gesprek, bijvoorbeeld, visuele aandacht is vooral gericht op de andere spreker, waarbij minder 'verwerkingstijd' van de hersenen wordt besteed aan perifere details. De visie van sommige jagende dieren werkt ook in dezelfde richting.

De sensor van het team gebruikt slechts één lichtgevoelige pixel om bewegende beelden op te bouwen van objecten die ervoor worden geplaatst. Sensoren met één pixel zijn veel goedkoper dan speciale megapixelsensoren in digitale camera's, en zijn in staat om beelden op te bouwen op golflengten waar conventionele camera's duur zijn of simpelweg niet bestaan, zoals bij de infrarood- of terahertz-frequenties.

De afbeeldingen die het systeem uitvoert zijn vierkant, met een algemene resolutie van 1, 000 pixels. Bij conventionele camera's die duizend pixels zouden gelijkmatig in een raster over de afbeelding worden verdeeld. Het nieuwe systeem van het team kan er in plaats daarvan voor kiezen om zijn 'pixelbudget' toe te wijzen aan de belangrijkste gebieden binnen het frame, het plaatsen van meer pixels met een hogere resolutie op deze locaties en zo de details van sommige secties verscherpen terwijl details in andere worden opgeofferd. Deze pixelverdeling kan van het ene frame naar het andere worden gewijzigd, vergelijkbaar met de manier waarop biologische zichtsystemen werken, bijvoorbeeld wanneer de menselijke blik wordt omgeleid van de ene persoon naar de andere.

Dokter David Philips, Royal Academy of Engineering Research Fellow aan de School of Physics and Astronomy van de University of Glasgow, leidde het onderzoek.

Dr. Phillips zei:"Aanvankelijk, het probleem dat ik probeerde op te lossen, was hoe ik de framesnelheid van het systeem met één pixel kon maximaliseren om de video-uitvoer zo soepel mogelijk te maken.

"Echter, Ik begon een beetje na te denken over hoe visie werkt in levende wezens en ik realiseerde me dat het probleem zou kunnen worden opgelost door een programma te bouwen dat de gegevens van onze sensor met één pixel op dezelfde manier zou kunnen interpreteren. Door ons pixelbudget te kanaliseren naar gebieden waar hoge resoluties gunstig waren, zoals waar een object beweegt, we zouden het systeem kunnen instrueren om minder aandacht te besteden aan de andere delen van het frame.

"Door de informatie van de sensor op deze manier te prioriteren, we zijn erin geslaagd om afbeeldingen te produceren met een verbeterde framesnelheid, maar we hebben het systeem ook een waardevolle nieuwe vaardigheid geleerd.

"We willen graag doorgaan met het verbeteren van het systeem en de mogelijkheden verkennen voor industrieel en commercieel gebruik, bijvoorbeeld in medische beeldvorming."

Het onderzoek is het laatste in een reeks doorbraken op het gebied van single-pixel-imaging van de University's Optics Group, onder leiding van professor Miles Padgett, waaronder het maken van 3D-beelden, beeldvormingsgaslekken, en 'zien' door ondoorzichtige oppervlakken.