近日，上海理工大學(xué)超精密光學(xué)制造團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國(guó)杜克大學(xué)團(tuán)隊(duì)，在仿生視覺(jué)領(lǐng)域取得突破。其最新研究成果“AI賦能仿生視覺(jué)高分辨多任務(wù)成像”發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）并榮登封面，為微觀世界觀測(cè)與高端儀器研發(fā)開辟全新路徑。
“不僅要讓仿生視覺(jué)系統(tǒng)‘看到’世界，還要讓它‘看清’‘看懂’世界?！眻F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張大偉介紹，這套仿生視覺(jué)系統(tǒng)的靈感，來(lái)源于節(jié)肢動(dòng)物復(fù)眼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及信息處理方式。在自然界中，蜻蜓等昆蟲能以超大的視野、超快的響應(yīng)感知微觀世界，這為人類科技探索打開思路?？茖W(xué)家已通過(guò)模仿昆蟲復(fù)眼的多單元陣列設(shè)計(jì)，開發(fā)出各類由微透鏡陣列和傳感器組成的成像系統(tǒng)，即仿生復(fù)眼成像系統(tǒng)，有望將昆蟲眼中的微觀奇跡轉(zhuǎn)化為改變?nèi)祟惿畹膭?chuàng)新技術(shù)。
然而，傳統(tǒng)仿生復(fù)眼成像系統(tǒng)因其復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)、有限的空間解析能力，僅能以模糊的馬賽克圖像形式呈現(xiàn)出微觀世界。由此，團(tuán)隊(duì)在上海理工大學(xué)莊松林院士指導(dǎo)下，提出利用AI賦能仿生成像系統(tǒng)，展示了百萬(wàn)像素的高分辨全景成像，實(shí)現(xiàn)了狹小空間中對(duì)特定目標(biāo)準(zhǔn)確識(shí)別、精準(zhǔn)三維定位及三維跟蹤。
AI賦能仿生視覺(jué)技術(shù)（Science Advances封面圖）
昆蟲通過(guò)成百上千個(gè)“子眼”協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的即時(shí)響應(yīng)。團(tuán)隊(duì)模擬這一結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出一套0.8立方米厘米的仿生視覺(jué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)像素級(jí)的全彩超大視野（165°×360°）高清成像。更重要的是，他們不僅“模仿”昆蟲的視覺(jué)系統(tǒng)，還利用AI為其賦能。
科研人員通過(guò)深度學(xué)習(xí)構(gòu)建了一套多級(jí)架構(gòu)的視覺(jué)處理模型，能夠開展全景圖像高清重構(gòu)、大視野中多目標(biāo)定位、目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)跟蹤的多項(xiàng)復(fù)雜任務(wù)，讓仿生視覺(jué)真正具備了“看清”“看懂”的能力。
仿生視覺(jué)系統(tǒng)及成像效果
團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化仿生復(fù)眼結(jié)構(gòu)，并深入挖掘仿生視覺(jué)技術(shù)在微小無(wú)人平臺(tái)、內(nèi)窺檢測(cè)儀器等高端儀器及裝備中的應(yīng)用潛力，助力AI賦能的科學(xué)儀器創(chuàng)制。
來(lái)源：上觀新聞
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