模仿螳螂蝦雙眼 自駕車將更安全

【本刊訊】汽車的自動駕駛系統的市場潛力十足,只要安全獲得保證,自駕車的發展便能邁向一大步。而就在近期,科學家從來自海洋生物獲取靈感,改進自駕車的偵測系統。

根據車輛製造商的不同,自動駕駛汽車利用各種方式獲取周遭的畫面,包括光雷達、相機及衛星定位系統等不同方式。只是,目前普遍所使用的相機對於起霧的天氣的感測功能較差。近期研究指出,一種以螳螂蝦(mantis shrimp)的雙眼為靈感所製作出的相機系統,可望幫助自駕車更好地測量周遭環境。這種新型態的相機擁有大約50萬個感測器,而每個感測器能在畫面中的每一幀(frame)內捕捉來自周遭的亮點與暗點,就如同螳螂蝦的雙眼看世界。

美國伊利諾州大學香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)研究人員表示,盼這項技術能透過模仿動物檢測各種光源強度的能力,以提升照相機的捕捉畫面清晰度。研究人員認為,甲殼類動物的視覺系統可以讓牠們在進出淺水區的黑暗處時,清楚地分辨出明暗區域。

與其他一般的偏振數位相機相比,這種新形態的相機可以獲取更大範圍的光強度。在過去,最好的偏振數位相機的動態範圍(dynamic range)大約60分貝,而新款的相機則能夠達到140分貝,這也就表是新款的相機在同一幀的畫面中會有更加清晰的影像。

影片為新型攝影機與傳統攝影機畫面的差異:左邊的畫面是利用比目前普遍使用於自駕車的偏振攝影機稍微較好的攝影畫面,中間及右邊的畫面則是利用新型攝影機所拍攝的畫面。中間的畫面顯示的是光偏振(light polarization)程度的不同,右邊則是顯示來自不同偏振角(angle of polarization)的畫面。中間畫面裡,紅色色調代表高階的偏振光,藍色則代表低階的偏振光;而右邊的畫面中,紅色代表的是水平偏振光,藍色代表垂直偏振光。畫面中可以明顯看出另外兩個偏振光攝影機的畫面相較於一般的攝影機,有更細微的畫面顯現,如畫面中的行人與騎自行車的人有較清楚的顯示。

新聞來源
M. Garcia et al., Bioinspired polarization imager with high dynamic range, Optica, 2018.

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