Bioinženjeri s UCLA  razvili su novu klasu bioničkih 3D sustava kamera koje mogu oponašati oči muha i prirodni sonarni senzor šišmiša, što rezultira višedimenzionalnim slikama s izvanrednim rasponom dubine.

Uz pomoć računalne obrade slike, kamera može dešifrirati veličinu i oblik objekata skrivenih iza uglova ili iza drugih predmeta. Ova tehnologija, opisana u časopisu Nature Communications, mogla bi se ugrađivati u autonomna vozila ili alate za medicinsko snimanje sa senzorskim sposobnostima koje daleko nadilaze danas dostupno. 

Eholokacija i složeni vid

U mraku šišmiši mogu vizualizirati sliku svog okruženja pomoću eholokacije ili sonara. Njihovo visokofrekventno škripanje odbija se od okoline i ponovno ga hvataju njihove uši. Malene razlike u vremenu koje je potrebno da jeka stigne do noćnih životinja i intenzitetu zvuka govore im u stvarnom vremenu gdje se stvari nalaze, što im je na putu i blizina potencijalnog plijena.

Isto tako, mnogi kukci imaju složene oči geometrijskog oblika, u kojima je svako "oko" sastavljeno od stotina do desetaka tisuća pojedinačnih jedinica za vid, što omogućuje da se ista stvar vidi iz više vidnih linija. Na primjer, okruglasto složene oči muha daju im pogled od gotovo 360 stupnjeva iako njihove oči imaju fiksnu duljinu fokusa, što im otežava da vide bilo što daleko.

CLIP i LiDAR

Nadahnut s ova dva prirodna fenomena, istraživači su dizajnirali sustav 3D kamere visokih performansi s naprednim mogućnostima koje iskorištavaju ove prednosti i istovremeno rješavaju nedostatke prirode. Razvili su novi okvir za računalno snimanje koji omogućuje stjecanje širokog i dubokog panoramskog prikaza s jednostavnom optikom i malim nizom senzora.

Compact Light-field Photography (CLIP) sustavu kamera omogućuje da "vidi" s proširenim rasponom dubine i oko objekata. Istraživači su u eksperimentima pokazali kako njihov sustav može "vidjeti" skrivene objekte koji nisu uočeni konvencionalnim 3D kamerama.

Istraživači pritom koriste i Light Detection And Ranging, vrstu LiDAR-a u kojem laser skenira okolinu kako bi stvorio 3D kartu područja. Konvencionalni LiDAR bi bez CLIP-a napravio snimku u visokoj razlučivosti, ali bi propustio skrivene objekte, baš kao što bi to učinile i ljudske oči.

Rekonstrukcija scene

Koristeći sedam LiDAR kamera s CLIP-om snimaju se slike niže rezolucije i obrađuje ono što vide pojedinačne kamere, a zatim se rekonstruira kombinirana scena u 3D slici visoke rezolucije. Sustav kamera može slikati složenu 3D scenu s nekoliko objekata na različitim udaljenostima.

Ako pokrivate jedno oko i gledate u prijenosno računalo, a iza njega je malo skrivena šalica za kavu, možda je nećete vidjeti jer prijenosno računalo blokira pogled, objašnjavaju istraživači. Ali ako koristite oba oka, bolje ćete vidjeti predmet. Pogled će biti još bolji ako promatrate složenim okom kukca.

I upravo to čini CLIP koji nizu kamera pomaže da vide i ono što je skriveno. A u kombinaciji s LiDAR-om, sustav može postići efekt eholokacije šišmiša tako da se može osjetiti skriveni objekt prema tome koliko je vremena potrebno da se svjetlost odbije natrag do kamere.