Традиционные методы обработки изображений, основанные на цифровых сигнальных процессорах и искусственном интеллекте (ИИ), требуют значительных вычислительных ресурсов и энергии. Эти ограничения побудили исследователей искать более эффективные и энергосберегающие подходы.
В этой связи ученые из Пенсильванского университета разработали инновационную технологию метаповерхности, которая открывает новые возможности для обработки изображений. Метаповерхность представляет собой оптический элемент, напоминающий предметное стекло, но обладающий уникальными свойствами управления светом. Она состоит из крошечных наноструктур, расположенных под разными углами, которые взаимодействуют со светом и изменяют его направление, фазу и поляризацию.
Исследователи под руководством доцента Синцзе Ни из кафедры электротехники и информационных технологий Пенсильванского университета продемонстрировали, что метаповерхность способна преобразовывать изображения из декартовой системы координат, где пиксели расположены прямыми рядами и столбцами, в логарифмическую полярную систему. Эта система координат напоминает расположение световых рецепторов в человеческом глазу, где более плотное расположение рецепторов в центральной части обеспечивает более высокое разрешение, а в периферийных областях плотность рецепторов уменьшается.
Метаповерхность выполняет эту преобразование в реальном времени, до того, как изображение захватывается камерой. Благодаря этому последующая обработка изображения компьютером и искусственным интеллектом становится более эффективной и требует меньше энергии и пропускной способности. Исследователи считают, что метаповерхность может стать ключевой технологией для будущих систем машинного зрения и обработки изображений, где требуется высокая производительность и низкое энергопотребление.
Кроме того, метаповерхность может использоваться для управления цветом и фазой света, что открывает возможности для создания новых оптических устройств, таких как голографические дисплеи, линзы с изменяемым фокусным расстоянием и оптические датчики. Эта революционная технология имеет потенциал для широкого спектра приложений в различных областях, включая медицину, промышленность, безопасность и научные исследования.
Источник:
Синван Чжан и др., Полностью оптические преобразования геометрических изображений с помощью ультратонких метаповерхностей (Xingwang Zhang et al, All-optical geometric image transformations enabled by ultrathin metasurfaces), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43981-x
-------------------------------------
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, реакциями и комментариями, а также подписавшись на наши страницы на других площадках и на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!
