شريحة تصوير رباعية الأبعاد قد تُحدث ثورة في رؤية الروبوتات والطائرات المسيرة
كتبت: بوسي عبدالقادر
تعتمد أنظمة الرؤية في الروبوتات والطائرات المسيرة عادةً على مستشعرات ثلاثية الأبعاد، لكنها رغم كفاءتها لا تستطيع دائمًا مواكبة الحركة السريعة أو غير المتوقعة في العالم الحقيقي. كما تواجه هذه الأنظمة صعوبة في قياس السرعة بشكل فوري، إضافة إلى أن كثيرًا منها ضخم ومكلف للاستخدام اليومي.
لكن فريقًا من العلماء أعلن عن تطوير مستشعر تصوير رباعي الأبعاد مدمج داخل شريحة إلكترونية، قادر على إنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد للبيئة المحيطة مع تتبع سرعة الأجسام المتحركة في الوقت نفسه.
نشر البحث العلمي
وفقًا لدراسة نُشرت في مجلة Nature، يعتمد الابتكار الجديد على شريحة سيليكون تحتوي على مصفوفة مستوى بؤري تضم نحو 61,952 بكسل، حيث يعمل كل بكسل كمستشعر صغير يصدر ضوء ليزر نحو المشهد ثم يلتقط الإشارة المنعكسة.
وذكر تقرير لموقع Tech Xplore أن هذه البكسلات محفورة على شريحة سيليكون واحدة، ما يسمح بتقليل حجم النظام وزيادة كفاءته.
كيف تعمل التقنية؟
لرصد البيئة المحيطة، تُغذى الشريحة بضوء ليزر من مصدر خارجي يمر عبر شبكة من المفاتيح البصرية، التي توجهه بالتتابع إلى مجموعات من البكسلات.
ويستخدم كل بكسل تقنية تُعرف باسم FMCW LiDAR لقياس الإشارة العائدة من الأجسام. ومن خلال تحليل التغيرات الدقيقة في تردد الضوء، يستطيع النظام حساب:
-
المسافة إلى الجسم
-
سرعته في الوقت نفسه
وهذا يختلف عن العديد من أنظمة LiDAR التقليدية التي تستخدم بكسلات منفصلة للإرسال والاستقبال، بينما يقوم كل بكسل في هذه الشريحة بالإرسال والاستقبال معًا.
دقة الاختبارات
اختبر الباحثون الشريحة في بيئات مختلفة، حيث تمكن النظام من:
-
إنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد للغرف على مسافات تتراوح بين 6 و11 مترًا.
-
رصد تفاصيل مبنى على بعد 65 مترًا، بما في ذلك النوافذ والشرفات.
-
قياس سرعة قرص دوّار فورًا أثناء حركته.
تطبيقات مستقبلية
لا يزال أمام الفريق مزيد من العمل لتحسين التقنية، مثل زيادة الدقة وتوسيع مدى الرصد.
لكن في حال تطويرها تجاريًا، قد تتجاوز فوائد هذه الشريحة استخداماتها في الروبوتات والطائرات المسيرة، لتشمل أيضًا:
-
تحسين أنظمة القيادة الذاتية
-
تطوير الكاميرات الرقمية
-
تعزيز قدرات كاميرات الهواتف الذكية
ويمكن أن تمثل هذه التقنية خطوة مهمة نحو أنظمة رؤية أكثر ذكاءً ودقة في المستقبل.
