Kameradesign nach dem Vorbild des menschlichen Auges: Überlegenheit bei extremen Lichtverhältnissen und schneller Bewegung

BerlinEin Team von Informatikern an der Universität von Maryland hat eine bahnbrechende Kamera entwickelt. Unter der Leitung des Doktoranden Botao He entstand die „Artificial Microsaccade-Enhanced Event“ Kamera (AMI-EV), die die kleinen Bewegungen des menschlichen Auges nachahmt, um Bilder stabil und klar zu halten.

Eventkameras können sich besser auf bewegliche Objekte konzentrieren als herkömmliche Kameras, jedoch haben sie Schwierigkeiten, klare Bilder bei schnellen Bewegungen aufzunehmen. Dies stellt ein Problem für selbstfahrende Autos dar, die auf klare Bilder angewiesen sind, um einwandfrei zu funktionieren. Um dieses Problem zu lösen, hat das Team untersucht, wie Menschen und Tiere ihre Sicht stabil halten.

Die Lösung waren Mikrosakkaden, winzige, schnelle Augenbewegungen, die uns helfen, uns zu fokussieren. Das Team ahmte diese Bewegungen nach, indem es ein rotierendes Prisma in die Kamera einbaute. Dieses Prisma ändert die Richtung der Lichtstrahlen, die das Objektiv aufnimmt. Dadurch bleiben die Details der aufgenommenen Objekte stabil, ähnlich wie bei unseren eigenen Augen.

Besondere Merkmale des AMI-EV:

• Überlegene Leistung bei extremen Lichtverhältnissen
• Geringe Latenzzeit
• Niedriger Energieverbrauch
• Erfassung von zehntausenden Bildern pro Sekunde
• Hohe Genauigkeit in verschiedenen Kontexten, wie z.B. bei der Erkennung von menschlichem Puls und Formidentifizierung

Die Mannschaft entwickelte eine Software, um die Bewegung des Prismas auszugleichen. Dadurch werden die Bilder der bewegten Lichter stabiler. Yiannis Aloimonos, Informatikprofessor an der Universität von Maryland, erklärt, dass diese Erfindung die Sicht von Robotern erheblich verbessert. Bessere Kameras führen zu einer optimierten Wahrnehmung und Reaktionsfähigkeit bei Robotern.

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Das Potential der Kamera geht weit über den Einsatz in Robotik und der nationalen Sicherheit hinaus. Branchen, die präzise Bildaufnahmen und Formenerkennung benötigen, könnten von AMI-EV profitieren. Wissenschaftlerin Cornelia Fermüller hebt hervor, dass es für virtuelle Realität nützlich ist. AMI-EV arbeitet mit geringer Verzögerung und schneller Verarbeitung, was eine reibungslose VR-Erfahrung ermöglicht.

In ersten Tests zeichnete sich AMI-EV durch präzise Bewegungserfassung aus. Es funktionierte sowohl bei hellem als auch bei schwachem Licht gut und verbrauchte weniger Energie. Diese Eigenschaften machen es für viele Anwendungen nützlich, wie zum Beispiel:

• Entwicklung immersiverer Augmented-Reality-Erlebnisse
• Verbesserte Sicherheitsüberwachung
• Optimierung der astronomischen Bildaufnahme im Weltraum
• Selbstfahrende Autos besser zwischen Menschen und Objekten unterscheiden lassen

AMI-EV übertrifft die meisten handelsüblichen Kameras, die 30 bis 1000 Bilder pro Sekunde aufnehmen. Es bietet eine flüssigere und realistischere Bewegungsdarstellung, was in vielen Bereichen von großer Bedeutung ist. Aloimonos ist der Ansicht, dass dieses Kamerasystem zu fortschrittlicheren und besseren Technologien führt.

Die neue Kameratechnologie der University of Maryland könnte zahlreiche Bereiche revolutionieren. Sie könnte in der Robotik, der nationalen Verteidigung und in der Unterhaltungselektronik von großem Nutzen sein. Die AMI-EV Kamera zeigt vielversprechende Eigenschaften.