PolyU desarrolla sensores de visión avanzados

Los futuros vehículos autónomos y cámaras industriales podrían tener una visión similar a la humana gracias a un avance reciente de científicos de Hong Kong y Corea del Sur. Investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong (PolyU) y la Universidad de Yonsei en Seúl han desarrollado sensores ópticos que emulan e incluso superan la capacidad de la retina humana para adaptarse a diferentes condiciones de iluminación.

El del dr. Los sensores de visión bioinspirados desarrollados por el equipo de Chai pueden adaptarse a diferentes niveles de brillo con un rango efectivo de hasta 199 dB. La retina humana puede adaptarse a entornos que van desde la luz del sol hasta la luz de las estrellas, con un rango de unos 160 dB.

"Los nuevos sensores mejorarán significativamente los sistemas de visión artificial utilizados para el análisis visual y las tareas de identificación", dice el Dr.

Los sistemas de visión artificial son cámaras y computadoras que capturan y procesan imágenes para tareas como el reconocimiento facial. Deben poder "ver" objetos en una variedad de condiciones de iluminación, lo que requiere circuitos intrincados y algoritmos complejos. Dichos sistemas rara vez son lo suficientemente eficientes para procesar grandes cantidades de información visual en tiempo real, a diferencia del cerebro humano.

Los nuevos sensores bioinspirados desarrollados por el Dr. El equipo de Chai podría proporcionar una solución ajustando directamente diferentes intensidades de luz a través de los sensores, en lugar de confiar en los cálculos de back-end. El ojo humano se adapta a diferentes niveles de iluminación, desde muy oscuro a muy brillante y viceversa, lo que nos permite ver con precisión los objetos en diferentes condiciones de iluminación. Los nuevos sensores pretenden imitar esta adaptabilidad.

"La pupila humana puede ayudar a ajustar la cantidad de luz que ingresa al ojo", explica el Dr. Chai, "pero el principal ajuste al brillo lo realizan las células de la retina." La intensidad de la luz natural abarca un amplio rango de 280 dB. Impresionantemente, los nuevos sensores desarrollados por el Dr. El equipo de Chai tiene un rango efectivo de hasta 199dB, en comparación con los 70dB de los sensores tradicionales basados ​​en silicio. La retina humana puede adaptarse a entornos que van desde la luz del sol hasta la luz de las estrellas, con un rango de unos 160 dB.

Para lograr esto, el equipo de investigación desarrolló detectores de luz, llamados fototransistores, que utilizan una bicapa a nivel atómico de disulfuro de molibdeno ultrafino, un semiconductor con propiedades eléctricas y ópticas únicas. Luego, los investigadores introdujeron "estados de trampa de carga" (impurezas o imperfecciones en la estructura cristalina de un sólido que limitan el movimiento de la carga) en la bicapa.

"Estos estados de trampa permiten que se almacene la información de la luz", informan los investigadores, "y modulan dinámicamente las propiedades optoelectrónicas del dispositivo a nivel de píxel". Al controlar el movimiento de los electrones, los estados de trampa permitieron a los investigadores ajustar la cantidad de corriente conducida por los fototransistores. Esto, a su vez, les permitió controlar la sensibilidad del dispositivo a la luz o su capacidad para detectar la luz.

Cada uno de los nuevos sensores de visión consta de matrices de tales fototransistores. Imitan los bastones y conos del ojo humano, que son responsables de detectar la luz tenue y brillante, respectivamente. Esto permite que los sensores detecten objetos en diferentes entornos iluminados, así como cambiar y ajustarse a diferentes niveles de brillo, con un rango aún mayor que el del ojo humano.

"Los sensores reducen la complejidad del hardware y aumentan significativamente el contraste de la imagen en diferentes condiciones de iluminación", dice el Dr. Chai, "y así ofrecer una alta eficiencia de reconocimiento de imágenes".

Estos novedosos sensores bioinspirados podrían marcar el comienzo de la próxima generación de sistemas de visión artificial utilizados en vehículos autónomos y fabricación, además de encontrar nuevas y emocionantes aplicaciones en la informática de punta y el Internet de las cosas.