人間の目の画像処理能力をミラー化する光学発明(Optical invention mirrors the image processing power of a human eye)

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2024-02-12 ペンシルベニア州立大学(PennState)

◆ペンシルベニア州立大学の電気工学研究者は、人間の目の瞬時の画像処理能力を模倣して、メタサーフェスと呼ばれる光学素子を作成しました。この素子は、異なる角度に配置された微細なナノ構造を使用して光を制御します。
◆この技術は、画像を事前処理して変換し、その後でカメラによってキャプチャされる前に、コンピューターとAIが最小限の電力とデータ帯域幅でそれらを処理できるようにします。また、異なるメタサーフェスをカメラの前に配置することで、ログポーラー座標系に変換された画像を元の直交座標系に戻すこともできます。

<関連情報>

極薄メタサーフェスが可能にする全光学的幾何学的画像変換 All-optical geometric image transformations enabled by ultrathin metasurfaces

Xingwang Zhang,Xiaojie Zhang,Yao Duan,Lidan Zhang & Xingjie Ni
Nature Communications  Published:15 December 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-023-43981-x

人間の目の画像処理能力をミラー化する光学発明(Optical invention mirrors the image processing power of a human eye)

Abstract

Image processing plays a vital role in artificial visual systems, which have diverse applications in areas such as biomedical imaging and machine vision. In particular, optical analog image processing is of great interest because of its parallel processing capability and low power consumption. Here, we present ultra-compact metasurfaces performing all-optical geometric image transformations, which are essential for image processing to correct image distortions, create special image effects, and morph one image into another. We show that our metasurfaces can realize binary image transformations by modifying the spatial relationship between pixels and converting binary images from Cartesian to log-polar coordinates with unparalleled advantages for scale- and rotation-invariant image preprocessing. Furthermore, we extend our approach to grayscale image transformations and convert an image with Gaussian intensity profile into another image with flat-top intensity profile. Our technique will potentially unlock new opportunities for various applications such as target tracking and laser manufacturing.

0403電子応用
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