A japán Astellas Pharmaceutical kutatói kifejlesztettek egy kamerát, amely javítja a drónokban és autonóm járművekben használt érzékelő képességet. A kamera a macskák szemének két kulcsfontosságú jellemzőjét utánozza: a függőleges pupillákat és a tapetum lucidumot, a retina mögötti fényvisszaverő réteget, amely fokozza a fényérzékenységet.

A hagyományos kamerák általában kis kör alakú rekeszt használnak, ami erős megvilágítás esetén nagy mélységélességet eredményez. Ugyanakkor megnehezítheti a tárgy megkülönböztetését az összetett háttértől, mivel a háttér és a tárgy egyaránt éles fókuszban van. Ezzel szemben a macskaszemek által inspirált függőleges pupillájú kamera függőlegesen tájolt pupillát használ, ami aszimmetrikus mélységélességet eredményez. A függőleges nyílás szűkíti a mélységélességet, így a háttér elmosódottnak tűnik, miközben a tárgy éles fókuszban marad. 

Bár a szoftveres megoldások javíthatnak a gyenge fényviszonyokon, túl nagy igénybevételt jelentenek a feldolgozási teljesítményre és az akkumulátor élettartamára. E hátrányoktól motiválva a kutatók a hardveres innovációk felé fordultak, a macskák szemének természetes felépítéséből merítve ihletet. A macskaretina mögötti fényvisszaverő réteg például fotonikus kristályként működik, azaz rúdszerű struktúrái a retinán keresztül visszaverik a beérkező fényt. Ez a mechanizmus növeli a fényérzékenységet az emberi szemhez képest. 

Emellett rossz látási viszonyok között a macskák pupillája teljes kör alakúra tágulhat, így több fény jut be. A függőleges pupillák segítenek a macskáknak a fényerősség szabályozásában világos és félhomályos körülmények között is, miközben egyidejűleg függőlegesen elmosódott hátteret hoznak létre, ami lehetővé teszi a macskák számára, hogy kiszűrjék a felesleges "fényzajt".

A macskaszem által inspirálva a kutatók egy egyedi függőleges résnyílást és egy félgömb alakú szilícium fotodetektor tömböt fejlesztettek ezüst reflektorokkal. Az új kamerakialakítás a macskák szemszerkezetének utánzásával jelentős előrelépést kínál a fényérzékenység és a tárgy-háttér elválasztás terén, ugyanakkor bizonyos korlátokkal is jár: viszonylag alacsony pixelfelbontásra képes. Illetve a kamera látómezeje is szűk, ami hasonló kompromisszum, mint amit a macskák és más függőleges pupillájú állatok a természetben tapasztalnak.

Forrás: Interesting Engineering

A borítókép illusztráció, forrás: Adobe Stock