Um grupo de investigadores coreanos desenvolveu uma câmara de alta velocidade e de baixo custo que ultrapassa as limitações de velocidade de fotogramas e de sensibilidade enfrentadas pelas câmaras de alta velocidade convencionais.
A equipa inspirou-se nos olhos compostos dos insectos, especificamente na sua capacidade de detectar objectos em movimento rápido em paralelo e, em condições de pouca luz, aumentar a sensibilidade através da integração de sinais ao longo do tempo para determinar a locomoção.
“Validámos experimentalmente que a câmara inspirada nos olhos dos insectos oferece um desempenho excepcional na captação de imagens a alta velocidade e com pouca luz, apesar do seu pequeno tamanho. Esta câmara abre possibilidades para várias aplicações em sistemas de câmaras portáteis, vigilância de segurança e imagiologia médica”, afirmou Hyun-Kyung Kim, do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia.
De acordo com o site Inovação Tecnológica, imagens de alta qualidade em condições de alta velocidade e pouca luz são um desafio crítico em muitas aplicações. Embora as câmaras de alta velocidade convencionais sejam excelentes na captação de movimentos rápidos, a sua sensibilidade diminui à medida que as taxas de fotogramas aumentam, porque o tempo disponível para recolher a luz é reduzido. Isto resulta em fotogramas com cada vez menos pixéis à medida que a velocidade aumenta.
Para lidar com este desafio, a equipa adoptou uma abordagem semelhante à visão dos insectos, utilizando múltiplos canais ópticos e um processo de soma temporal. Ao contrário dos sistemas de câmaras monoculares tradicionais, a câmara bioinspirada utiliza uma estrutura semelhante a um olho composto, que permite a aquisição paralela de imagens em diferentes intervalos de tempo.
Os investigadores planeiam alargar esta tecnologia para desenvolver algoritmos avançados de processamento de imagem para imagens 3D e de super resolução, com vista a aplicações em imagiologia biomédica, dispositivos móveis e várias outras tecnologias de câmara
Durante a captura de cada imagem, a luz é acumulada em períodos de tempo sobrepostos para cada fotograma, aumentando a relação sinal/ruído.
A câmara de inspiração biológica consegue captar objectos até 40 vezes mais escuros do que os detectáveis pelas câmaras de alta velocidade convencionais, proporcionando imagens nítidas em condições de pouca luz.
E não só é muito rápida, capturando 9120 fotogramas por segundo, como também é muito fina, com menos de um milímetro de espessura. Um algoritmo de “restauro de imagem comprimida” elimina a desfocagem causada pela integração de fotogramas, reconstruindo imagens nítidas.
Uma placa rotativa e chama captada com a câmara biomimética: a placa, que gira a 1950 rpm, foi captada com precisão a 9120 fps, e a chama, com uma intensidade de 880 micro-lux, foi captada com precisão a 1020 fps.
A equipa também introduziu uma técnica de “divisão de canais” para aumentar significativamente a velocidade da câmara, atingindo taxas de fotogramas milhares de vezes mais rápidas do que as suportadas por sensores de imagem adequados para sistemas de visão artificial.
Os investigadores planeiam alargar esta tecnologia para desenvolver algoritmos avançados de processamento de imagem para imagens 3D e de super resolução, com vista a aplicações em imagiologia biomédica, dispositivos móveis e várias outras tecnologias de câmara.