تصميم كاميرا جديدة ومحسّنة مستوحاة من عين الإنسان

فريق من علماء الكمبيوتر بقيادة جامعة ماريلاند ابتكر آلية كاميرا تحسن من قدرة الروبوتات على رؤية والاستجابة للعالم من حولها. مستوحاة من عمل العين البشرية، فإن نظام الكاميرا المبتكر يحاكي الحركات الصغيرة اللاإرادية التي تستخدمها العين للحفاظ على رؤية ثابتة ووضوح مستمر على مر الوقت. تم تفصيل جهود الفريق في تصميم وإجراء اختبارات على الكاميرا – والتي أطلقوا عليها اسم “Artificial Microsaccade-Enhanced Event Camera (AMI-EV)” – في ورقة بحثية نشرت في مجلة “Science Robotics” في مايو 2024.

“تُعد كاميرات الحدث تقنية حديثة نسبيًا وأفضل في تتبع الأجسام المتحركة من الكاميرات التقليدية، لكن كاميرات الحدث الحالية تكافح لالتقاط صور حادة وخالية من الضبابية عند وجود الكثير من الحركة”، كما قال البروفيسور بوتاو هي، طالب الدكتوراه في علوم الكمبيوتر بجامعة ماريلاند والباحث الرئيسي في الورقة. “هذه مشكلة كبيرة لأن الروبوتات والعديد من التقنيات الأخرى – مثل السيارات ذاتية القيادة – تعتمد على صور دقيقة وفورية للرد بشكل صحيح على البيئة المتغيرة. لذا سألنا أنفسنا: كيف يضمن البشر والحيوانات بقاء تركيزهم على الجسم المتحرك؟”

بالنسبة لفريق البروفيسور هي، كان الجواب هو الحركات المصغرة للعين، وهي حركات سريعة وصغيرة تحدث بشكل لا إرادي عندما يحاول الشخص التركيز على رؤيته. من خلال هذه الحركات الدقيقة والمستمرة، تستطيع العين البشرية الحفاظ على التركيز على الجسم وتفاصيله البصرية – مثل اللون والعمق والظل – بدقة مع مرور الوقت.

“لقد افترضنا أنه مثلما تحتاج عيوننا إلى تلك الحركات الصغيرة للبقاء مركزة، فإن الكاميرا يمكن أن تستخدم مبدأ مماثلاً لالتقاط صور واضحة ودقيقة دون تشوه بسبب الحركة”، كما أضاف هي.

نجح الفريق في إعادة إنتاج الحركات المصغرة للعين عن طريق إدخال prisma دوار داخل كاميرا AMI-EV لإعادة توجيه حزم الضوء التي تم التقاطها من خلال العدسة. أدى الحركة الدوارية المستمرة للprisma إلى محاكاة الحركات التي تحدث بشكل طبيعي في العين البشرية، مما سمح للكاميرا بتثبيت تفاصيل الكائن المسجل كما يفعل الإنسان. ثم قام الفريق بتطوير برنامج لتعويض حركة prisma داخل كاميرا AMI-EV لتجميع صور ثابتة من الأضواء المتغيرة.

يرى البروفيسور يانيس ألويموناس، أحد مؤلفي الدراسة وأستاذ علوم الكمبيوتر بجامعة ماريلاند، أن اختراع فريقه هو خطوة كبيرة إلى الأمام في مجال رؤية الروبوتات.

“تلتقط عيوننا صورًا للعالم من حولنا وتُرسل هذه الصور إلى دماغنا، حيث يتم تحليل الصور. يحدث الإدراك من خلال هذه العملية وهذا هو الطريقة التي نفهم بها العالم”، وأوضح ألويموناس، الذي يشغل أيضًا منصب مدير مختبر الرؤية الحاسوبية في معهد جامعة ماريلاند للدراسات المتقدمة للكمبيوتر (UMIACS). “عندما تعمل مع الروبوتات، استبدل العيون بكاميرا والدماغ بكمبيوتر. الكاميرات الأفضل تعني إدراكًا وردود أفعال أفضل للروبوتات.”

ويعتقد الباحثون أيضًا أن ابتكارهم قد يكون له تأثير كبير بخلاف مجال الروبوتات والدفاع الوطني. يبحث العلماء العاملون في الصناعات التي تعتمد على التقاط صور دقيقة واكتشاف الأشكال باستمرار عن طرق لتحسين كاميراتهم – وقد تكون AMI-EV الحل الرئيسي للعديد من المشكلات التي يواجهونها.

هذا المحتوى تم باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي