Cientistas criam câmera que muda a forma como os robôs reagem ao mundo

Júlia Moita*

Tendo o olho humano como inspiração, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Maryland (UMD), nos Estados Unidos, criou um mecanismo de câmera que melhora a forma como os robôs veem e reagem ao mundo ao seu redor. O aprimoramento do maquinário das câmeras de eventos permitiu redirecionar a luz e estabilizar a textura, com potencial para ser adotada para visão robótica. A aplicabilidade vai desde processos industriais e orientação robótica até auxílio em tecnologia de direção autônoma para carros sem motorista.

Câmeras de eventos ou câmeras neuromórficas são tecnologias recentes utilizadas para detectar objetos dinâmicos e reconhecer objetos em movimento, utilizadas em câmeras de segurança e drones. Embora inovadores, eles não são otimizados para manter uma textura estável na visão quando há pouco movimento envolvido. A nova técnica, porém, conseguiu tornar isso possível.

Botao He, estudante de doutorado em ciência da computação na UMD e principal autor do artigo publicado na revista Science Robotics, vê as limitações como “um grande problema porque os robôs e muitas outras tecnologias – como carros autônomos – dependem de dados precisos e oportunos”. imagens para reagir corretamente a um ambiente em mudança Então nos perguntamos: como os humanos e os animais garantem que sua visão permaneça focada em um objeto estático?”

A partir da pergunta, o grupo se dedicou a entender as microssacadas, que são pequenos movimentos rotacionais rápidos dos olhos que ocorrem involuntariamente quando uma pessoa tenta focar a visão. Segundo o estudo, é por meio desses movimentos minúsculos, mas contínuos, que o olho humano consegue manter o foco em um objeto e em suas texturas visuais, como cor, profundidade e sombreamento.

O professor Marcelo Carboni Gomes, mestre em ciência da computação pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) com pesquisas em inteligência artificial, robótica e segurança cibernética, destaca a delicadeza dessa tecnologia e seus efeitos. “São movimentos tão sutis e rápidos que geralmente não percebemos que estão acontecendo”.

Segundo o especialista, o sistema ajuda os olhos a captar mais detalhes e evita que a imagem observada fique borrada ou desapareça do campo de visão. “A câmera faz pequenos ajustes constantemente para melhorar a clareza das imagens que capta. Assim como nossos olhos, a câmera evita que as imagens fiquem borradas ou fora de foco, principalmente em cenas estáticas ou com pouco movimento”, acrescenta Carboni.

Testes

Chamado de Câmera de Evento Aprimorada por Microsaccade Artificial (AMI-EV), o dispositivo foi capaz de capturar e exibir movimentos com precisão em vários contextos, incluindo a detecção do pulso humano e a identificação de formas em movimento rápido. Ele comenta que “os pesquisadores também descobriram que o AMI-EV pode capturar movimento em dezenas de milhares de quadros por segundo, superando o desempenho da maioria das câmeras comerciais disponíveis, que capturam uma média de 30 a 1.000 quadros por segundo”.

Observou-se também que o algoritmo melhora o desempenho da câmera. “Nosso sistema pode manter as vantagens das câmeras de eventos, como alta resolução temporal e alta faixa dinâmica, enquanto mantém a textura estável, assim como fazem as câmeras padrão.”

A tecnologia, portanto, tem aplicabilidade em robótica, drones, sistemas de segurança e automação industrial, melhorando respectivamente a visão computacional, a análise de movimento e os sistemas de assistência ao motorista (Adas) em veículos autônomos.

Potencial

Os experimentos do estudo demonstram o potencial do sistema para facilitar a percepção robótica para tarefas de visão de baixo e alto nível, como detecção de características e estimativa de pose humana. Cornelia Fermüller, cientista pesquisadora e autora sênior do artigo, observa que “nosso sistema pode manter as vantagens das câmeras de eventos, como alta resolução temporal e alta faixa dinâmica, enquanto mantém a textura estável, assim como fazem as câmeras padrão”. .

A equipe tem perspectivas de que a câmera encontre aplicações no domínio dos dispositivos vestíveis e no domínio da observação espacial, onde a visão de eventos atraiu recentemente a atenção das agências.

Estagiária sob supervisão de Renata Giraldi

“Imagens mais nítidas e precisas”

professor de engenharia do Centro Universitário de Brasília (Ceub) e especialista em eletrônica analógica, eletrônica digital, eletrônica industrial e teorias de controle.

Como funciona uma câmera que imita o olho humano?

Ao simular sacadas, que são pequenos e rápidos movimentos involuntários do olho, a câmera utiliza um prisma giratório para redirecionar a luz captada, estabilizando a imagem de forma semelhante à estabilização natural do olho humano. Pode focar em objetos em movimento rápido. A câmera aprimorada por sacadas artificiais é única; Nenhuma outra câmera incorpora um mecanismo de estabilização baseado no movimento do olho humano. Este dispositivo pode melhorar os robôs, fornecendo imagens em movimento mais nítidas e precisas, permitindo reações mais rápidas e eficazes. Também melhora o desempenho em condições de iluminação desafiadoras, beneficiando a navegação e a interação com o meio ambiente.

Em que situações este sistema pode ser útil?

Resolve problemas de desfoque de movimento e melhora a captura de detalhes em objetos em movimento. É útil em veículos autônomos para identificar pedestres e obstáculos, em realidade aumentada para uma experiência mais fluida, em segurança para monitoramento eficiente e em aplicações científicas para melhor captura de imagens em alta velocidade. O diferencial é a simulação dos movimentos sacádicos dos olhos para estabilizar e melhorar a qualidade das imagens, oferecendo clareza superior em condições de movimento rápido e iluminação variável, superando as limitações das câmeras tradicionais.

O que é um evento ou câmera neuromórfica?”

As câmeras tradicionais que usamos para capturar uma série de quadros em taxas constantes. A câmera de eventos ou neuromórfica detecta e registra apenas qualquer alteração na cena em tempo real, ou seja, pode capturar movimentos rápidos e em condições de luz variáveis. Nesse caso, seria uma concorrente da câmera que discutimos ontem. As tecnologias são diferentes, mas os resultados são semelhantes.