研究人员开发出感知增强事件相机 可模仿人类的微眼动

盖世汽车讯 据外媒报道，美国马里兰大学（University of Maryland）计算机科学家研究团队发明出一种相机机制，可以改善机器人对周围世界的观察和反应方式。受人眼工作原理的启发，该研究团队创新的相机系统可模仿人眼为长期保持清晰稳定的视力而进行的微小非自主运动。

图片来源：《Science Robotics》

该研究团队在期刊《Science Robotics》上发表的一篇论文中详细介绍了这种名为“人造微眼动感知增强事件相机（Artificial Microsaccade-Enhanced Event Camera, AMI-EV）”的原型设计和测试过程。

该论文的第一作者、马里兰大学计算机科学系博士生何博涛表示：“事件相机是一种相对较新的技术，相比传统相机，它能更好地跟踪运动物体，但目前的事件相机在涉及大量运动时很难捕捉到清晰、无模糊的图像。这是一个大问题，因为机器人和许多其它技术，如自动驾驶汽车，都依赖于准确及时的图像来对不断变化的环境做出正确反应。所以，我们问自己：人类和动物如何确保自己的视觉始终聚焦在移动的物体上？”

对于何博涛的团队来说，答案就是微眼动（microsaccades），即当人试图集中视线时，眼球会不由自主地发生微小而快速的运动。通过这些微小而连续的运动，人眼可以长时间准确地聚焦于物体及其视觉纹理，如颜色、深度和阴影。

何博涛表示：“我们认为，就像我们的眼睛需要这些微小的运动来保持聚焦一样，相机也可以利用类似的原理来捕捉清晰准确的图像，而不会因为运动而导致模糊。”

该研究团队在AMI-EV内部插入旋转棱镜来重定向透镜捕捉到的光束，从而成功地复制了微眼动。棱镜的连续旋转运动可模拟人眼内自然发生的运动，使相机能够像人类一样稳定记录物体的纹理。然后，该团队开发出一种算法来补偿AMI-EV内棱镜的移动，以整合来自移动光线的稳定图像。

该研究的共同作者、马里兰大学计算机科学系教授Yiannis Aloimonos认为，该研究团队的发明标志着在机器人视觉领域向前迈出了一大步。

马里兰大学高级计算机研究所（UMIACS）计算机视觉实验室（Computer Vision Laboratory）主任Aloimonos解释道：“我们的眼睛能够拍摄周围世界的照片，这些照片被发送到我们的大脑并进行图像分析。感知就是在这个过程发生的，这就是我们理解世界的方式。机器人则可以用相机代替眼睛，用计算机代替大脑。更好的相机意味着机器人能有更好的感知和反应能力。”

研究人员认为，他们的创新还可能会对机器人和国防以外的领域产生重大影响。在依赖精确图像捕捉和形状检测的行业的科学家们一直在寻找改进相机的方法，而AMI-EV则可能解决他们面临的许多问题。

该论文的高级作者、研究科学家Cornelia Fermüller表示：“凭借其独特的功能，事件传感器和AMI-EV有望在智能可穿戴设备领域发挥核心作用。与传统相机相比，它们具有明显的优势，例如在极端照明条件下具备卓越性能、低延迟和低功耗。这些特性非常适合虚拟现实应用，例如，需要无缝体验和快速计算头部和身体运动的应用。”

在早期测试中，AMI-EV能够在各种情况下准确捕捉和显示运动，包括人体脉搏检测和快速运动形状识别。研究人员还发现，AMI-EV能够以每秒数万帧的速度捕捉运动，优于大多数常见的商用相机，后者的平均捕捉速度为每秒30到1000帧。

这种更流畅、更逼真的运动描绘可能在需要创造更身临其境的增强现实体验、更好的安全监控以及改善天文学家捕捉太空图像等方面发挥关键作用。

Aloimonos表示：“我们新型的相机系统可以解决许多具体的问题，比如帮助自动驾驶汽车识别道路上哪些是人，哪些不是人。因此，它有许多普通公众已经在使用的应用，比如自动驾驶系统或是智能手机摄像头。我们相信，这一新型相机系统正在为未来更先进、功能更强大的系统铺平道路。”