Câmera de eventos super rápida é inspirada no olho humano

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/10/2024

Protótipo da câmera de eventos inspirada nos movimentos sacádicos do olho humano.
[Imagem: Botao He et al. - 10.1126/scirobotics.adj8124]

Movimentos sacádicos

É comum ver câmeras inspiradas nos olhos dos animais, sobretudo nos olhos compostos dos insetos, mas Botao He e colegas da Universidade de Maryland, nos EUA, viram maiores vantagens em imitar o olho humano.

Seu sistema inovador de câmera imita os pequenos movimentos involuntários usados pelo olho humano para manter uma visão clara e estável ao longo do tempo. A câmera foi batizada de AMI-EV, sigla em inglês para "câmera de eventos aprimorada por microssacadas artificiais" - as microssacadas são os minúsculos deslocamentos gerados pelo chamado movimento sacádico dos olhos.

"Câmeras de eventos são uma tecnologia relativamente nova, melhor para rastrear objetos em movimento do que as câmeras tradicionais, mas as câmeras de eventos de hoje têm dificuldade para capturar imagens nítidas e sem desfoque quando há muito movimento envolvido," detalhou He. "É um grande problema porque robôs e muitas outras tecnologias - como carros autônomos - dependem de imagens precisas e rápidas para reagir corretamente a um ambiente em mudança. Então, nos perguntamos: Como humanos e animais garantem que sua visão permaneça focada em um objeto em movimento?"

Para a equipe, a resposta está nas sacadas oculares, movimentos pequenos e rápidos dos olhos que ocorrem involuntariamente quando uma pessoa tenta focar sua visão. Por meio desses movimentos minúsculos, porém contínuos, o olho humano pode manter o foco em um objeto e em suas texturas visuais - como cor, profundidade e sombreamento - com precisão ao longo do tempo.

A equipe conseguiu replicar as microssacadas usando um prisma rotativo para redirecionar os feixes de luz capturados pela lente. O movimento rotacional contínuo do prisma simula os movimentos que ocorrem naturalmente dentro de um olho humano, permitindo que a câmera estabilize as texturas de um objeto sendo fotografado ou filmado.

A equipe então desenvolveu um software para compensar o movimento do prisma dentro da câmera para produzir imagens estáveis a partir das luzes em constante mudança.

Comparação do novo sistema de câmera (fotos à direita) de evento com uma câmera de evento padrão (fotos à esquerda).
[Imagem: Botao He/UMD]

Câmera super rápida

Nos testes iniciais, a câmera AMI-EV foi capaz de capturar movimentos com precisão em uma variedade de contextos, incluindo a detecção do pulso humano e a identificação de formas em movimento rápido. A captura do movimento chega à casa das dezenas de milhares de quadros por segundo, superando a maioria das câmeras comerciais disponíveis, que capturam de 30 a 1.000 quadros por segundo, em média.

E a representação mais suave e mais realista do movimento obtido pela nova câmera de eventos biomimética pode ser útil em qualquer coisa, da robótica e dos carros autônomos até a melhoria de como os astrônomos capturam imagens no espaço.

A automação nas indústrias é outro exemplo: O monitoramento dessa automação depende de uma captura precisa de imagens e da detecção de formas conforme os produtos passam rapidamente por uma esteira. Esse processo, conhecido como visão de máquina, é essencial para o controle de qualidade.

O entretenimento e as tecnologias de vestir são outros campos promissores. "Com seus recursos exclusivos, os sensores de eventos e a AMI-EV estão prontos para assumir o centro do palco no reino dos vestíveis inteligentes," disse a professora Cornelia Fermuller, coordenadora da equipe. "Eles têm vantagens distintas sobre as câmeras clássicas - como desempenho superior em condições extremas de iluminação, baixa latência e baixo consumo de energia. Esses recursos são ideais para aplicações de realidade virtual, por exemplo, onde uma experiência perfeita e os cálculos rápidos de movimentos da cabeça e do corpo são necessários."

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