受蜣螂夜间活动启发的AI传感器实现微光下导航
来源:本站原创  浏览次数:224  发布时间:2024-08-27

一种1.3亿年前进化而来的昆虫为一项新的研究提供了灵感来源,这项研究旨在改进无人机、机器人和轨道卫星的导航系统。

蜣螂是第一个已知的在夜间利用银河系导航的物种,它以星宿为参照物,将粪球滚离竞争对手。

早在2013年,瑞典研究人员就有了这一发现,十年后,南澳大利亚大学的研究人员以蜣螂使用的相同技术为模型,开发了一种人工智能(AI)传感器,可以在弱光下精确测量银河系的方位。

南澳大利亚大学遥感工程师Javaan Chahl教授和他的博士生团队,利用计算机视觉技术证明,与单个恒星不同,构成银河系的大光带不会受到运动模糊的影响。

Chahl介绍说:“蜣螂夜间在田野里滚粪球时,头部和身体会大幅度运动,需要夜空中的固定方位点来帮助它们直线前进。它们的复眼很小,很难分辨单个恒星,尤其是在运动时,但是银河系却清晰可见。”

在一系列实验中,南澳大利亚大学研究人员使用安装在车顶的摄像头,捕捉了车辆静止和移动时的银河系图像。利用这些图像中的信息,他们开发出了一种计算机视觉系统,可以可靠地测量银河系的方位,为构建导航系统迈出了第一步。

这项研究成果已经以“Computer Vision Techniques Demonstrate Robust Orientation Measurement of the Milky Way Despite Image Motion”为题发表于Biomimetics

该论文第一作者、南澳大利亚大学博士Yiting Tao说:“这种方位传感器可以作为稳定卫星的备用方案,帮助无人机和机器人在微光环境下导航,即使在运动和振动造成大量模糊成像的情况下也能工作。”

Tao说:“下一步,我们将把算法嵌入无人机,让它在夜间控制飞机飞行。”

在白天,太阳帮助许多昆虫实现导航,包括黄蜂、蜻蜓、蜜蜂和沙漠蚂蚁等。在夜间,月亮也为夜行昆虫提供了一个参照点,但它并不总是可见的,因此蜣螂和一些飞蛾利用银河系来辨别方向。

Chahl解释说,在导航系统方面,昆虫的视觉系统一直在为研究人员提供灵感,数百万年来,昆虫一直在解决导航问题,包括那些连最先进的机器都难以解决的问题。而且它们在那么小的身体里就做到了。与人类大脑数十亿个神经元相比,它们的大脑只有数万个神经元,但它们仍然能够从自然世界中找到解决方案。

论文链接:
https://doi.org/10.3390/biomimetics9070375