研究人员开发出仿蜘蛛眼3D相机

参考消息网报道 据西班牙《趣味》月刊网站6月8日报道，研究人员开发出仿蜘蛛眼3D相机，能耗比灯泡还低。

在被灯光照亮的墙上某处，一只跳蛛正潜伏着伺机捕食。它体长不到1厘米，但在扑向猎物之前，却能以令许多机器人制导系统都自愧不如的精准度锁定目标。它无需发射任何信号，也不需投射红外光，仅凭一套只含有生存必需神经元的神经系统便能做到这一切。诀窍在于它的眼睛：四对焦距各异、层层叠加的视网膜，使它能够通过比对图像中哪些部分清晰、哪些部分模糊，从而计算出环境的深度。

这个经数百万年进化优化的机制启发了美国西北大学的一个研究团队，促使他们开发出了SpiderCam。这是一种被动式3D视觉系统，仅消耗624毫瓦（功耗低于一盏小夜灯）就能生成完整的深度图。该研究成果将于2026年IEEE/CVF计算机视觉与模式识别会议（CVPR）上发表。

机器人领域的传统3D视觉主要分为两大类。第一类使用立体摄像头，即通过两组独立镜头进行三角测量来确定物体位置，原理类似于人眼的双目视觉。第二类是主动式，发射激光或红外光，并测量光线反射回来的时间。这就是激光雷达的工作原理，该技术在自动驾驶汽车中随处可见。这两种方法都很有效，但存在一个共同问题：消耗的能量使其在小型设备或电池容量有限的设备上难以应用。

SpiderCam选择了一条不同的道路，即跳蛛所采用的“差分散焦”技术。该系统同时捕捉两张具有不同焦距的图像，一张针对特定物体完全清晰，另一张则呈现经过计算的模糊效果。该算法直接部署在现场可编程门阵列（FPGA）这种可重构硬件芯片上，通过逐像素比较两张图像的清晰度差异，推算出场景中每个点的距离。该系统不发射任何信号，没有激光发射器，也没有红外线投射。

这种方法最终生成了一幅以每秒32.5帧速率运行的密集深度图，该图由集成硬件生成且无需主动光源，其能耗模式与激光雷达截然不同。

由美国国家科学基金会资助的西北大学专注于仿生视觉系统的研究团队已证明，该算法不仅可行，而且仅需有限的计算资源即可实时运行。（编译/刘丽菲）