蜻蜓的视觉处理技巧不仅令动物界羡慕不已,也令人类羡慕不已。它们可以在非常严格的控制下留在空中,等待潜在的伴侣,猎物或掠食者。利用近乎360度的视力,他们可以在杂乱的背景下识别目标,然后采取适当的措施。
UniSA神经科学家,机电一体化工程师和机器人专家Russell Brinkworth博士以及UniSA国防与系统研究所所长,传感器处理和自主系统专家Anthony Finn教授都将昆虫的大脑作为计算机视觉系统的灵感来源。
六年来,布林克沃思(Brinkworth)博士与一个小团队合作,精心测量并模拟了蚜虫和蜻蜓的早期视觉系统的神经系统。在过去的八年中,他,芬恩教授和UniSA莫森湖校园的一支不断壮大的科学家团队,复制了这些昆虫的视觉功能,并将其用作改善相机检测系统的基础。
他们的生物启发性研究具有广泛的应用,从开发仿生眼到改进无人驾驶汽车的导航系统,在复杂环境中发现无人机,扫描森林以捕获有关单棵树的详细信息,改进面部识别技术,甚至监测野生动植物。密密麻麻的地区。
通过在计算机模型中复制蜻蜓的视觉算法,研究人员正在构建传感器系统,该系统可以在明亮或非常暗,具有高或低对比度以及复杂而晦涩的风景中找到物体–这是计算机当前所需要的做得不好。
布林克沃思博士说:“蜻蜓具有与人类,动物和其他昆虫相同的适应黑暗和明亮环境的能力。” “它们还具有出色的跟踪和检测技能。所有这些可视过程都可以进行映射,以帮助我们构建可以在复杂环境中运行的系统。
“无人驾驶汽车发生一些致命事故的原因是,在视觉处理领域需要取得更大的进步。当前的摄像头系统在区分明暗和不同物体方面都遇到了困难。我们的研究正在帮助解决这一问题。
“从生物学上说,人眼的结构与昆虫的眼睛几乎没有什么区别,两种物种对事物的看法大不相同。但是,昆虫处理视觉信息的方式与人类非常相似。
“我们采用了昆虫使用的算法,并对其进行了修改以适合我们的目的,无论是改善安全摄像机的镜头还是改善面部识别能力。”
相同的受生物启发的算法也可以应用于声音,从而使在嘈杂的环境中听物体更容易。
这意味着可以根据它们的视觉和听觉特征来跟踪小型,安静,移动缓慢的目标,例如无人机。
Finn教授和Brinkworth博士还利用他们的图像处理技能和传感专业知识,还领导了UniSA项目,以帮助应对携带IED的无人机所构成的日益严重的全球威胁。
简易爆炸装置是现代战争中最致命的武器之一,2017年在阿富汗杀死或伤害了3000多名士兵。
恐怖组织对无人机的这种武器化导致国防科学技术(DST)组邀请工业界和学术界的研究人员和专家提出技术解决方案。
Finn教授和Brinkworth博士的项目是仅有的14项成功的Grand Challenge提案(超过200项申请)之一,该提案获得了7.3亿美元的Next Generation Technologies Fund的资助。
利用昆虫神经学和生理学启发的算法,他们的研究团队开发了电光,红外和声传感器技术,可以检测出令人印象深刻的远距离遥控飞机。
Finn教授说:“我们所做的是将蚜虫的模型转变为生物学和模拟之外的模型,并将其应用于嵌入式计算机。” “这些小型便携式系统使我们能够以每秒约100帧的速度处理图像和数据,实时地以非常复杂的设置识别目标,即使它们占用的图像像素少于一个或几乎听不见。”
“如果有人想停止主要机场的运营,他们所要做的就是在附近飞行一架小型无人机。我们在2018年12月看到了这一点,当时在伦敦附近的盖特威克机场取消了数百次航班,目击者接近一个跑道。”
Finn教授和Brinkworth博士与悉尼的Midspar Systems公司和DST集团合作,已经大大扩展了可探测无人机的范围,同时“大幅度降低”了混乱环境中的误报率。
该无人机检测项目预计将在2020年年底前完成。