ブラウン大学の研究者、霧を透過して「見る」脳模倣型画像システムを開発(Brown University engineers build brain-inspired imaging system that can ‘see’ through fog)

2026-10-01 ブラウン大学

ブラウン大学工学部の研究者らは、霧や濁った水など光が散乱する環境でも、動く物体を撮像・追跡できる脳型イメージングシステムを開発した。動きによる輝度変化だけを検出するダイナミックビジョンセンサー(DVS)と、視覚野を模倣したスパイキングニューラルネットワーク(SNN)を組み合わせ、霧や濁水に隠れた物体の輪郭を再構成すると同時に位置を追跡する。実験では、従来カメラでは認識できない対象について、構造類似度最大96%の再構成を達成した。スパースなスパイクだけを処理するため省電力で、将来的には自動運転車、災害救助ドローン、水中航行、医用画像などへの応用が想定される。一方、現状では対象が動いている必要があり、グレースケール画像ではなく輪郭の再構成にとどまる。

<関連情報>

動的高密度散乱媒体を介したランダム移動ターゲットのニューロモルフィック光学追跡およびイメージング Neuromorphic Optical Tracking and Imaging of Randomly Moving Targets Through Dynamic Dense Scattering Media

Ning Zhang, Arto Nurmikko
Advanced Science  Published: 24 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/advs.77082

ブラウン大学の研究者、霧を透過して「見る」脳模倣型画像システムを開発(Brown University engineers build brain-inspired imaging system that can ‘see’ through fog)

ABSTRACT

Imaging and tracking objects moving along random, unpredictable trajectories through dense scattering media remains an open challenge with direct applications in autonomous navigation, underwater robotics, and biomedical sensing. Here we present, to our knowledge, the first end-to-end brain-inspired neuromorphic system that accomplishes both tasks simultaneously. A dynamic vision sensor (DVS) captures photons interacting with dynamic targets while suppressing the static “foggy” scattering background, yielding sparse spike trains. These feed directly into a deep spiking neural network (SNN) with dual modules: an Object Tracking Module for real-time localization and an Object Reconstruction Module with residual refinement for high-fidelity spatial recovery. Temporal memory in leaky integrate-and-fire neurons lets the network accumulate evidence across time steps, reconstructing consistent target geometry despite substantial motion-induced variation in spike patterns. We validate the system in transmission and reflection geometries using solid optical phantoms, turbid water, and dynamic fog, with two-dimensional targets of increasing complexity—MNIST digits, Kanji characters, and birds executing naturalistic trajectories. The system achieves structural similarity indices up to 0.96 and mean squared errors as low as 0.004, with full-sequence inference completing in under 15 ms. Energy analysis indicates 18-fold reductions relative to equivalent artificial neural networks, positioning the approach for emerging ultralow-power neuromorphic hardware.

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