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超小型微型摄像头有望用于科研生物探索领域

几十年来,许多人都对昆虫和小生物的视角感到好奇,这种视角常常在电影中被描绘出来。然而最近,华盛顿大学研究人员发明的一种可无线操控的摄像头,能安装在昆虫的背上,将这种视角带给全世界。

超小型微型摄像头有望用于科研生物探索领域(图1)

昆虫摄像机

这种可安装在昆虫背部的摄像头能以每秒1到5帧的速度向智能手机传输视频,并可以安装在机械臂上进行60度的旋转,提供高分辨率的全景照片以及跟踪移动物体的可能性。整个系统的重量约为250毫克。

研究人员称,视觉对于沟通和导航来说非常重要,但在如此小范围内做到这一点是极具挑战性的。我们创造了一种低功耗、轻重量的无线摄像系统,它可以从活体昆虫身上捕捉到第一视角所发生的事情,也可以为小型机器人创造视觉。

超小型微型摄像头有望用于科研生物探索领域(图2)

智能手机摄像头

研究人员之所以要发明这种新型摄像头,而不使用目前智能手机上的小型摄像头的原因在于:手机摄像头上使用的电池虽然被认为是轻量化的,但还是会太重,以至于不能放在昆虫的背上。

研究人员还称,和照相机类似,动物的视觉需要很大的能量;对于像人类这样的大型生物来说,这没什么大不了的,但苍蝇会用10%到20%的静息能量来驱动大脑,而大脑大部分用于视觉处理。为了降低成本,一些苍蝇的复眼上有一个小的高分辨率区域。它们把头转向想看得更清楚的地方,比如追逐猎物或配偶时。这节省了在整个视野中使用高分辨率的能量。

超小型微型摄像头有望用于科研生物探索领域(图3)

模仿自然

这款新开发的相机受到了大自然的启发,研究人员使用超低功耗的黑白相机来模仿动物的视觉。在机械臂的帮助下,摄像机可以在一个视场中移动,机械臂由团队施加高压进行控制,从而使它能够弯曲并移动相机。摄像头和机械臂可以通过120米外的智能手机通过蓝牙控制。

摄像机测试

研究人员在两种不同类型的甲虫上测试了摄像机,实验结束后,这些甲虫至少存活了一年。该研究的联合作者、华盛顿大学电子与计算机工程专业博士生说:“我们确保甲虫在携带我们的系统时仍能正常移动,它们能够自由地穿过碎石,爬上斜坡,甚至爬树。我们在系统中增加了一个小型加速度计,以便能够探测到甲虫的移动,然后只在那段时间捕捉图像;有了加速计,我们可以根据甲虫的活动水平记录6个小时或更长时间的图像。”

超小型微型摄像头有望用于科研生物探索领域(图4)

研究人员称,这项技术可以应用于生物学和探索领域,他们希望未来的版本能够使用太阳能。不过该团队也承认,这项技术可能会引发某些隐私问题。作为研究人员,坚信把事情公开化是非常重要的,这样人们才能意识到风险,从而开始想出解决问题的办法。


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