La visione artificiale è un campo di ricerca che ha fatto passi da gigante negli ultimi anni, grazie all’ispirazione tratta dalla natura, gli occhi degli animali, in particolare, offrono una vasta gamma di caratteristiche strutturali e funzionali che possono essere replicate per migliorare i sistemi di visione artificiale.
Tra questi, gli occhi degli uccelli sono particolarmente interessanti per la loro capacità di rilevare e tracciare oggetti a distanza in ambienti dinamici.
Gli occhi degli uccelli hanno evoluto fovee centrali profonde che rifrangono efficacemente la luce incidente, creando un’immagine ingrandita dell’oggetto target e facilitando il tracciamento del movimento degli oggetti, inoltre gli occhi degli uccelli rispondono a un ampio spettro di luce, inclusa la luce visibile e ultravioletta, permettendo loro di distinguere efficacemente l’oggetto target da sfondi complessi.
Nonostante i notevoli progressi nei sistemi di visione artificiale che imitano la visione animale, le eccezionali capacità di rilevamento e targeting degli occhi degli uccelli attraverso l’imaging foveato e multispettrale rimangono in gran parte inesplorate.
A tal proposito un recente studio presenta un sistema di visione artificiale che sfrutta questi aspetti della visione degli uccelli, introducendo una fovea artificiale e array di fotodetettori a perovskite impilati verticalmente, ottimizzati tramite simulazioni teoriche per dimostrare l’imaging foveato e multispettrale.
Il nuovo sistema per la visione artificiale
Il sistema di visione artificiale descritto nell’articolo è in grado di identificare oggetti colorati e a colori misti e di rilevare oggetti remoti attraverso l’imaging foveato, in aggiunta viene discussa la potenziale applicazione di questo sistema in veicoli aerei senza equipaggio che necessitano di rilevare, tracciare e riconoscere obiettivi distanti in ambienti dinamici
Per quanto riguarda la struttura e il suo funzionamento, il sistema di visione artificiale descritto nell’articolo si basa su due componenti principali: una fovea artificiale e array di fotodetettori a perovskite impilati verticalmente, questi componenti sono stati progettati e ottimizzati tramite simulazioni teoriche per dimostrare l’imaging foveato e multispettrale.
Ma nello specifico, cosa sono questa fove artificiale e questi fotodetettori a perovkite?
La fovea artificiale è una struttura che imita la fovea centrale degli occhi degli uccelli, è una regione dell’occhio con una densità molto elevata di fotorecettori, che permette una visione dettagliata e ad alta risoluzione. Negli uccelli, la fovea centrale è particolarmente profonda, il che consente di rifrangere efficacemente la luce incidente e creare un’immagine ingrandita dell’oggetto target, parte che è essenziale per il rilevamento e il tracciamento degli oggetti remoti in ambienti dinamici.
Nel sistema di visione artificiale, la fovea artificiale è progettata per replicare queste caratteristiche, permettendo al sistema di ottenere immagini dettagliate e ingrandite degli oggetti target, particolarmente utile per applicazioni in cui è necessario rilevare e tracciare oggetti a distanza, come nei veicoli aerei senza equipaggio.
Gli array di fotodetettori a perovskite impilati verticalmente sono un’altra componente chiave del sistema di visione artificiale. Le perovskiti sono materiali che hanno attirato molta attenzione negli ultimi anni per le loro eccezionali proprietà ottiche ed elettroniche, e sono particolarmente efficaci nel rilevare una vasta gamma di lunghezze d’onda della luce, inclusa la luce visibile e ultravioletta.
Nel sistema di visione artificiale, gli array di fotodetettori a perovskite sono progettati per rilevare e distinguere efficacemente gli oggetti target da sfondi complessi, questo è reso possibile grazie alla loro capacità di rispondere a un ampio spettro di luce e alla loro elevata sensibilità a quest’ultima, del resto la struttura impilata verticalmente degli array di fotodetettori consente di ottenere immagini multispettrali, che sono essenziali per il rilevamento e il riconoscimento degli oggetti in ambienti dinamici.
Applicazioni del sistema di visione artificiale
Il sistema di visione artificiale descritto nell’articolo ha un’ampia gamma di potenziali applicazioni, come abbiamo accennato in precedenza, una delle applicazioni più promettenti è nei veicoli aerei senza equipaggio (UAV), che necessitano di rilevare, tracciare e riconoscere obiettivi distanti in ambienti dinamici. Grazie alla sua capacità di ottenere immagini dettagliate e multispettrali, il sistema di visione artificiale può migliorare significativamente le capacità di rilevamento e tracciamento degli UAV.
Oltre all’uso sugli UAV, il sistema di visione artificiale può essere utilizzato in altre applicazioni che richiedono una visione dettagliata e ad alta risoluzione, come la sorveglianza, la robotica e la medicina, per avere un riscontro in ogni campo:
- nella sorveglianza, il sistema può essere utilizzato per rilevare e tracciare oggetti sospetti a distanza, migliorando la sicurezza e l’efficacia delle operazioni;
- nella robotica, il sistema può essere utilizzato per migliorare le capacità di navigazione e rilevamento degli oggetti dei robot, rendendoli più efficienti e autonomi;
- nella medicina, il sistema può essere utilizzato per ottenere immagini dettagliate dei tessuti e delle cellule, migliorando la diagnosi e il trattamento delle malattie;
Il sistema di visione artificiale descritto nell’articolo non solo dimostra l’efficacia delle innovazioni ispirate dalla natura, ma apre anche nuove possibilità per il futuro della tecnologia di visione, con ulteriori sviluppi e ottimizzazioni, questo sistema potrebbe diventare uno strumento indispensabile in molteplici settori, contribuendo a migliorare la nostra capacità di interagire con il mondo che ci circonda.
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