Gözden İlham Alan Optik Teknoloji Görüntü İşlemeyi Yeniden Tanımlıyor

Soğuk ve güneşli bir günde, karla kaplı tarlalarla çevrili kırsal bir yolda araba kullanıyorsunuz. Bir anda, gözleriniz sahneyi işliyor, odaklanılacak tek tek nesneleri seçiyor. Bu bir dur işareti, bir ahır olabilir. Sahnenin geri kalanı ve  çevre ise bulanıklaşıyor. Beyniniz, odaklanmış ve bulanık görüntüleri daha sonra masanızda otururken zihninizde canlandırabileceğiniz bir anı olarak saklar.

Penn State elektrik mühendisliği bölümü ve araştırmacıları, insan gözünün bu kolay, anlık görüntü işleme gücünü taklit ederek bir meta yüzey oluşturdu: Bu yapı ışığı kontrol etmek için farklı açılara yerleştirilmiş küçük nanoyapıları kullanan, cam slayta benzer bir optik eleman. Penn State'te elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimi (EECS) doçenti olan ilgili yazar Xingjie Ni liderliğindeki ekip, buluşlarını Nature Communications'da yayınladı.

YAPILAN ÇALIŞMA

Yapay zeka (AI) sistemleri önemli miktarda bilgi işlem gücü ve enerji gerektiriyor ve görüntüleri işleme ve nesneleri tanımlama konusunda yavaş olabiliyor. Buna karşılık, meta yüzey, görüntüleri bir kamera tarafından yakalanmadan önce ön işlemek ve dönüştürmek için kullanılabilir; bu da bir bilgisayarın ve yapay zekanın bunları minimum güç ve veri bant genişliği ile işlemesine olanak tanır.

Metayüzey, bir görüntüyü, görüntü piksellerinin x ve y eksenleri boyunca düz sıralar ve sütunlar halinde düzenlendiği kartezyen koordinat sisteminden, hedef tahtası benzeri bir piksel dağılımı kullanan log-polar sisteme dönüştürerek çalışır.

Ni, "İnsan gözünün içindeki ışık reseptörlerinin düzenlenmesi gibi, meta yüzey de görüntüleri alıyor ve bunları log-polar bir koordinat sisteminde düzenliyor; merkezi, odaklanmış özellikler için daha yoğun pikseller ve çevresel bölgeler için daha seyrek pikseller var" dedi. "Bu, bir fotoğrafın daha önemli yönlerinin net bir şekilde ortaya çıkmasına, diğerlerinin ise daha az odakta kalmasına olanak tanıyor, böylece veri bant genişliğinden tasarruf ediliyor."

Araştırmacılar ayrıca kameranın önüne farklı bir meta yüzey yerleştirerek log-polar görüntüyü kartezyen koordinatlarla orijinal görüntüye geri dönüştürebildiler.

Bu buluşun, örneğin bir arabanın şehirde nasıl hareket ettiğini haritalamak için hedef izleme ve gözetlemede kullanım da dahil olmak üzere birçok potansiyel uygulamaya sahip olduğu söyleniyor.

Ni , "Bir meta yüzey, yapay zeka sistemleriyle birlikte ön işlemci olarak kullanılabilir ve bu da aynı arabanın birden fazla sokak görüş kamerasından tanınmasını kolaylaştırır" dedi. "Ya da bir uyduya uygulanırsa, potansiyel olarak uçakları kalkıştan inişe kadar takip edebilir."

KAYNAKÇA

1. https://www.nature.com/articles/s41467-023-43981-x