受螳螂虾眼睛的启发，研究人员开发了一种新的光学传感器，它足够小，可以装在智能手机上，但能够进行高光谱和偏振成像。

 

“很多人工智能(AI)程序可以利用数据丰富的高光谱和偏振图像,但捕捉这些图像所需的设备目前有些笨重,”Michael Kudenov说共同通讯作者的一篇论文工作和副教授在北卡州立大学电气和计算机工程。“我们的工作是让更小、更友好的设备成为可能。这将使我们能够更好地将人工智能的能力应用到从天文学到生物医学的各个领域。”

 

在本研究中，高光谱成像是指能够将可见光分解成更窄波段的技术。人类的眼睛无法区分这些细微的颜色变化，但计算机可以——这使得高光谱成像在诸如确定图像中物体的化学成分等任务中很有价值。

 

偏振测量是指光的偏振测量，杏耀注册它是可以用来确定图像中物体表面几何形状的数据。例如，表面是粗糙的还是光滑的?表面相对于光源的角度是多少?

 

光是出了名的难以描述，因为它既是粒子又是波。如果一个光波从a点移动到B点，这两点之间的路径就是光的方向。如果你把光想象成一个粒子，它沿着直线从a点移动到b点，但光也是一个电磁场，像波一样波动。如果你想象这个波在从A点到B点的过程中上下摆动或者左右摆动，偏振就是对波沿路径方向的一种测量。

 

虽然有更大的设备能够捕捉高光谱和偏振图像，但智能手机大小的成像技术遇到了重大挑战。

 

例如，手机摄像技术的设计会导致最终图像中不同波长的光的排列出现非常微小的误差。这个结果对于拍家庭照片来说不是什么大事，但对于科学图像分析来说却是个问题。当相机能捕捉到更多的颜色时，问题就会恶化，就像高光谱技术一样。

 

这种新型光传感器的发明者受到了螳螂虾眼睛的启发，螳螂虾的眼睛非常善于准确地捕捉微妙的颜色渐变。因此，研究人员创造了一种有机电子传感器，模仿螳螂虾的眼睛。它被称为受口足类启发的多光谱和偏振敏感(SIMPOL)传感器。是的， 杏耀主管团队 ，口足类动物是螳螂虾的花哨名字。

 

研究人员开发了一个SIMPOL传感器原型，杏耀开户它可以同时记录4个光谱通道和3个偏振通道。相比之下，智能手机中使用的电荷耦合设备只有三个光谱成像传感器，可以检测红、绿、蓝;只有两个偏振通道。此外，SIMPOL原型可以在一个点上测量4个颜色通道和3个偏振通道，而ccd则依赖分布在几个点上的成像传感器。

 

虽然这只是一个概念证明，研究人员使用建模仿真来确定该设计可以用于创建能够感知多达15个空间注册光谱通道的探测器。

 

SIMPOL的颜色通道可以识别比典型成像传感器窄10倍的光谱特征;换句话说，它的精确度要高出10倍。

 

“我们的工作证明，制造小型、高效的传感器是可能的，它可以同时捕捉高光谱和偏振图像，”论文的联合通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程副教授Brendan O’connor说。“我认为这开启了一种新型有机电子传感技术的大门。”