Революція у машинному зорі: Система BEGI від IKERLAN бачить світ очима комахи
Циклоп, як відомо, не міг бути вправним мисливцем і навряд чи міг створити значні труднощі для команди Одіссея. Через відсутність стереоскопічного зору та складних нейронних систем для його обробки, він не здатен був точно визначати відстань до цілі. Однак, сучасна наука готова кинути виклик цьому уявленню, прагнучи розробити максимально прості оптичні системи машинного зору, які не поступатимуться людському зору за своїми можливостями.
Іспанський технологічний центр IKERLAN представив прототип нейроморфної системи машинного зору BEGI. Ця інноваційна розробка здатна одночасно визначати глибину простору та відстежувати рух, використовуючи лише один об’єктив та датчик. Пристрій відтворює складну структуру ока комахи і призначений для так званого “фізичного штучного інтелекту” – роботів, дронів та інших автономних машин, яким необхідно швидко сприймати навколишній світ та взаємодіяти з ним. Важливою перевагою BEGI є її пасивна робота: на відміну від лідарів та камер глибини, вона не випромінює лазерні чи інфрачервоні імпульси, що робить її більш енергоефективною та безпечною.
Принцип роботи та технічні особливості
В основі прототипу лежить динамічний датчик зображення Sony–Prophesee IMX636, на який встановлено матрицю мікролінз. Кожен піксель цього сенсора передає дані не за фіксовані проміжки часу, а лише тоді, коли виявляє зміну яскравості. Це формує потік окремих подій, що значно підвищує ефективність обробки даних. Мікролінзи додатково визначають напрямок світлових променів, а алгоритм прямої стереореконструкції обчислює форму об’єктів, глибину та оптичний потік без необхідності використання другої камери. IMX636 може похвалитися роздільною здатністю 1280 × 720 пікселів, затримкою менше 100 мкс при освітленості 1000 люкс, динамічним діапазоном понад 120 дБ та максимальним енергоспоживанням близько 205 мВт.
Обмеження та перспективи розвитку
Наразі основним обмеженням розробки залишається роздільна здатність. Для точного визначення глибини одна й та сама точка повинна реєструватися кількома пікселями під різними кутами. Через це практична дальність дії BEGI на даному етапі не перевищує одного метра, а поле зору становить приблизно від 20 до 40 градусів. Це обмежує застосування датчика завданнями ближнього радіусу дії. Сюди входять маніпулятори на промислових лініях, контроль рухомих механізмів та фінальні етапи стикування космічних апаратів, де датчик має миттєво виявляти невеликі зміщення при суворих обмеженнях щодо потужності та тепловиділення.
Наразі обчислювальна частина BEGI реалізована на програмованій матриці FPGA. Вона генерує відфільтровані кадри подій, динаміку, карти оптичного потоку та глибини. Наступним кроком стане розробка спеціалізованої мікросхеми ASIC та великоформатного сенсора з суттєво більшою кількістю пікселів. За розрахунками розробників, така версія зможе збільшити дальність сприйняття приблизно до 16 метрів, а поле зору – до 120 градусів. При цьому збережеться мікросекундна реакція та конструкція з одним об’єктивом. Це відкриє шлях до широкого застосування технології в мобільних роботах, системах навігації, дронах та автономному транспорті. Розробники сподіваються успішно подолати цей шлях.
Порада від Soft Portal:
Система BEGI відкриває нові горизонти у сфері робототехніки та автономних систем. Її здатність ефективно сприймати оточення з мінімальними ресурсами може значно покращити функціональність майбутніх роботів, дронів та транспортних засобів, роблячи їх більш безпечними та інтелектуальними.