Un equipo dirigido por informáticos de la Universidad de Maryland ha inventado un mecanismo de cámara que mejora la forma en que los robots ven e interactúan con el mundo que los rodea. Inspirado en la forma en que funciona el ojo humano, su innovador sistema de cámara imita los pequeños movimientos involuntarios que utiliza el ojo para mantener una visión clara y estable a lo largo del tiempo. La creación de prototipos y las pruebas de la cámara por parte del equipo, llamada Cámara de eventos mejorada con microsacadas artificiales (AMI-EV), se detallan en un informe detallado. papel Publicado en Science Robotics en mayo de 2024.
«Las cámaras para eventos son una tecnología relativamente nueva que es mejor que las cámaras tradicionales para rastrear objetos en movimiento, pero las cámaras para eventos actuales tienen dificultades para capturar imágenes nítidas y nítidas cuando hay mucho movimiento», dijo el autor principal del artículo. butao e“Es un gran problema porque los robots y muchas otras tecnologías, como los vehículos autónomos, dependen de imágenes precisas y oportunas para reaccionar correctamente ante un entorno cambiante. Entonces, nos preguntamos: ¿Cómo se aseguran los humanos y los animales de mantener la mirada fija? ¿Enfocado en un objeto en movimiento?
Para su equipo, la respuesta fueron los pequeños y rápidos movimientos oculares que ocurren involuntariamente cuando una persona intenta enfocar su vista. A través de estos movimientos continuos y precisos, el ojo humano puede mantener el enfoque en un objeto y sus texturas visuales (como el color, la profundidad y el sombreado) con precisión a lo largo del tiempo.
«Descubrimos que así como nuestros ojos necesitan esos pequeños movimientos para mantenerse enfocados, una cámara puede usar un principio similar para capturar imágenes claras y precisas sin desenfoque de movimiento», dijo.
El equipo replicó con éxito pequeños movimientos oculares insertando un prisma giratorio dentro del AMI-EV para redirigir los rayos de luz capturados por la lente. El movimiento de rotación continuo del prisma imita los movimientos que ocurren naturalmente dentro del ojo humano, permitiendo a la cámara estabilizar la textura del objeto grabado tal como lo haría un humano. Luego, el equipo desarrolló un software para compensar el movimiento del prisma dentro de AMI-EV para unificar imágenes estables de luces en movimiento.
Coautor del estudio Yannis AlimonosEl profesor John Jordan, profesor de informática en la Universidad de Minnesota, Maryland, cree que la invención del equipo representa un gran paso adelante en el campo de la visión robótica.
«Nuestros ojos capturan imágenes del mundo que nos rodea, y esas imágenes luego se envían a nuestro cerebro, donde se analizan. La percepción ocurre a través de este proceso, y así es como entendemos el mundo», explicó Alimonos, quien también es director de Visión por Computador. laboratorio en Instituto de Estudios Informáticos Avanzados de la Universidad de Maryland (UMIACS). «Cuando trabajas con robots, reemplaza los ojos con una cámara y el cerebro con una computadora. Mejores cámaras significan mejores percepción y reacciones para los robots».
Los investigadores también creen que su innovación podría tener implicaciones importantes más allá de la robótica y la defensa nacional. Los científicos que trabajan en industrias que dependen de la captura precisa de imágenes y la detección de formas buscan constantemente formas de mejorar sus cámaras, y AMI-EV podría ser la solución clave a muchos de los problemas que enfrentan.
«Con sus características únicas, se espera que los sensores de eventos y AMI-EV ocupen un lugar central en el mundo de los dispositivos portátiles inteligentes», dijo el investigador científico. Cornelia Vermueller, autor principal del artículo. “Tiene claras ventajas sobre las cámaras clásicas, como un rendimiento superior en condiciones de iluminación adversas, baja latencia y bajo consumo de energía. Estas características son ideales para aplicaciones de realidad virtual, por ejemplo, donde se requiere una experiencia fluida y cálculos rápidos de los movimientos de la cabeza y el cuerpo. básico.»
En las primeras pruebas, AMI-EV pudo capturar y mostrar con precisión el movimiento en una variedad de contextos, incluida la detección de un pulso humano y la identificación rápida de una figura en movimiento. Los investigadores también descubrieron que el AMI-EV puede capturar movimiento a decenas de miles de cuadros por segundo, superando a la mayoría de las cámaras comerciales disponibles, que capturan de 30 a 1000 cuadros por segundo en promedio. Esta representación más fluida y realista del movimiento podría ser fundamental para cualquier cosa, desde crear experiencias de realidad aumentada más inmersivas y una mejor vigilancia de seguridad hasta mejorar la forma en que los astrónomos toman imágenes en el espacio.
«Nuestro nuevo sistema de cámara es capaz de resolver muchos problemas específicos, como ayudar a un vehículo autónomo a determinar qué es humano y qué no en la carretera», dijo Alomonos. «Como resultado, este sistema tiene muchas aplicaciones que ya interactúan. con varias personas”. «Creemos que nuestro nuevo sistema de cámara allana el camino para sistemas más avanzados y eficientes en el futuro».
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