Nowy wbudowany system rozpoznawania twarzy przeszedł test na posągu Dawida Michała Anioła

Rozpoznawanie twarzy to popularna funkcja, między innymi służąca do odblokowywania smartfonów i systemów do gier. Jednak obecnie technologia ta opiera się na nieporęcznych projektorach i obiektywach, co utrudnia jej szersze zastosowanie. Naukowcy opracowali teraz nowy system rozpoznawania twarzy, który wykorzystuje prostszą i prostszą optykę, a także wymaga mniej energii – twierdzi Niedawny artykuł Opublikowano w czasopiśmie Nano Letters. Zespół przetestował swój prototyp systemu, korzystając z trójwymiarowej repliki słynnego Dawida Michała Anioła, i odkrył, że rozpoznaje twarz równie dobrze jak smartfon.

Obecne komercyjne systemy obrazowania 3D w smartfonach (takich jak iPhone firmy Apple) wydobywają informacje o głębokości za pomocą światła strukturalnego. Projektor rastrowy wykorzystuje laser do wyświetlania pseudolosowego wzoru wiązki na twarzy osoby patrzącej na zablokowany ekran. Dzieje się tak dzięki kilku innym wbudowanym komponentom: kolimatorowi, światłowodowi i specjalnym soczewkom (znanym jako toryczne elementy optyczne, DOE), które dzielą wiązkę lasera na układ około 32 000 punktów podczerwieni. Kamera może następnie zinterpretować wyświetlany wzór wiązki, aby potwierdzić tożsamość osoby.

Pakowanie wszystkich elementów optycznych, takich jak lasery, sprawia, że ​​komercyjne wyświetlacze rastrowe są dość nieporęczne, przez co ich integracja z niektórymi zastosowaniami, takimi jak robotyka i rzeczywistość rozszerzona, a także technologia rozpoznawania twarzy nowej generacji, może być trudna. Zużywa również dużo energii. Zatem Wen-Chen Hsu z Narodowego Uniwersytetu Yangming Chiao Tung i Instytutu Badawczego Hon Hai na Tajwanie wraz z kolegami jako potencjalne rozwiązanie zwrócili się ku ultracienkim komponentom optycznym znanym jako metapowierzchnie. Te metapowierzchnie mogą zastąpić większe elementy modulujące światło i okazały się popularne w czujnikach głębokości, endoskopach i tomografii. i systemy rzeczywistości rozszerzonej, wśród innych nowych zastosowań.

Hsu i in. Zbudowali własny system rozpoznawania twarzy z czujnikiem głębi, który obejmuje obraz 3D górnej powierzchni zamiast dyfrakcyjnego elementu optycznego. Zastąpili standardowy laser emitujący powierzchnię wnęki pionowej (VCSEL) laserem emitującym powierzchnię kryształu fotonicznego (PCSEL). (Struktura kryształów fotonicznych jest mechanizmem odpowiedzialnym za jasne, opalizujące kolory skrzydeł motyli lub muszli chrząszczy.) PCSEL mógł generować własną wiązkę światła, więc nie było potrzeby stosowania nieporęcznego światłowodu ani soczewek kolimacyjnych wymaganych w wyświetlaczach punktowych opartych na VCSEL systemy.

Zespół przetestował swój nowy system na replice popiersia Davida i współpracował on z funkcją rozpoznawania twarzy smartfona na podstawie porównania wzorów kropek podczerwonych ze zdjęciami posągu znalezionymi w Internecie. Odkryli, że ich system generuje około półtora razy więcej punktów podczerwieni (około 45 700) w porównaniu ze standardową technologią komercyjną z urządzenia, które jest 233 razy mniejsze pod względem powierzchni niż standardowy wyświetlacz igłowy. „Jest to kompaktowy i ekonomiczny system, który można zintegrować w jednym chipie przy użyciu procesu flip-chip firmy PCSEL” – napisali autorzy. Dodatkowo „metapowierzchnia umożliwia generowanie dostosowywalnych i wszechstronnych wzorów świetlnych, zwiększając możliwości zastosowania systemu”. Uruchomienie jest bardziej energooszczędne.

Nano Listy, 2024. DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c05002 (O identyfikatorach cyfrowych).

Zdjęcie aukcji: W. C. Hsu i in., Nano Letters, 2024