Inovasi kamera 3D super hemat energi berbaterai ciptaan insinyur Northwestern University berhasil meniru cara mata laba-laba lompat mengukur jarak targetnya.
Ilustrasi dibuat oleh AI berdasarkan foto Thomas Shahan dan Emma Alexander/Northwestern UniversityRingkasan
- Kamera bernama SpiderCam meniru sistem penglihatan laba-laba lompat untuk mengukur jarak melalui perbedaan tingkat fokus.
- Sistem ini menghasilkan peta 3D secara real-time dengan konsumsi daya hanya 624 miliwatt.
- Teknologi ini berpotensi digunakan pada perangkat wearable, robot kecil, drone, hingga sistem realitas tertambah (AR).
LABA-LABA 'lompat' (jumping spider) mungkin berukuran kecil, tetapi kemampuan visualnya luar biasa.
Hewan ini harus mampu memperkirakan jarak dengan sangat akurat sebelum melompat untuk menangkap mangsa, menghindari predator, atau berpindah tempat.
Kini, kemampuan tersebut menginspirasi para insinyur di Northwestern University untuk mengembangkan sebuah kamera 3D revolusioner bernama SpiderCam.
Perangkat canggih ini mampu memetakan ruang secara tiga dimensi secara real-time (langsung).
Menariknya, daya listrik yang dihabiskan tidak sampai 1 watt! Konsumsi energi yang sangat minim ini bahkan jauh lebih hemat dibandingkan lampu tidur yang biasa Anda pasang di kamar.
Inovasi tersebut dipresentasikan Marcos Ferreira dan Tianao Li, dalam konferensi Computer Vision Foundation’s Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR) di Denver, AS.
Emma Alexander, asisten profesor ilmu komputer di McCormick School of Engineering, Northwestern University, menjelaskan bahwa laba-laba lompat membutuhkan visi yang luar biasa untuk berburu dan menghindari predator.
"Namun karena otaknya sangat kecil, mereka harus menghitung jarak dengan cara yang sangat efisien," ujarnya.
Berbeda dengan mata manusia yang hanya memiliki satu retina di setiap bola mata, laba-laba lompat memiliki beberapa lapisan retina sekaligus.
Setiap lapisan menangkap gambar dengan titik fokus jarak yang sedikit berbeda.
Jadi, saat melihat suatu objek, satu lapisan retina akan melihatnya dengan sangat tajam, sementara lapisan lainnya melihat objek yang sama dengan kondisi agak buram.
"Mereka melihat berbagai tingkat fokus setiap saat. Otak mereka kemudian membandingkan perbedaan ketajaman gambar tersebut untuk menentukan jarak," tambah Emma.
Kamera 3D konvensional yang ada di pasar saat ini biasanya mengukur kedalaman ruang dengan dua cara.
Pertama, membandingkan gambar dari beberapa sudut pandang (seperti cara kerja dua mata manusia). Kedua, memproyeksikan cahaya (seperti sensor LiDAR pada beberapa ponsel pintar).
Kedua metode ini memang akurat, namun memakan daya komputasi yang besar, perangkat keras yang mahal, dan baterai yang boros.
SpiderCam mendobrak keterbatasan itu. Menggunakan desain optik khusus, kamera ini menangkap dua gambar sekaligus dengan pengaturan fokus yang berbeda tipis.
Alih-alih menggunakan prosesor biasa yang rakus daya, tim peneliti menanamkan algoritma buatan mereka langsung ke dalam chip komputer khusus berdaya rendah bernama FPGA (field-programmable gate array).
Algoritma ini bertindak bagai penerjemah instan yang menganalisis bagaimana ketajaman tepi objek dan tekstur berubah di antara kedua gambar, lalu mengubah data tersebut menjadi peta kedalaman 3D.
Hasilnya, prototipe SpiderCam mampu menghasilkan peta kedalaman visual sebanyak 32,5 bingkai per detik (fps) dengan hanya mengonsumsi daya sebesar 624 miliwatt saja.
Rekor ini menjadikan SpiderCam sebagai sistem kamera 3D pasif berbasis FPGA pertama di dunia yang beroperasi di bawah 1 watt.
Riset mengenai efisiensi sensor berbasis biomimikri (meniru alam) seperti ini memang sedang menjadi tren global.
Menurut laporan tren teknologi dari IEEE Spectrum, pembatasan konsumsi daya pada perangkat Internet of Things (IoT) dan robotika mikro merupakan tantangan terbesar abad ini.
Terutama, agar perangkat bisa bekerja mandiri di alam liar tanpa sering diisi daya.
Oleh karena itu, penemuan SpiderCam membuka peluang besar bagi generasi baru perangkat bertenaga baterai yang butuh memahami lingkungan sekitarnya.
Di masa depan, teknologi ini bisa disematkan pada alat bantu penyandang disabilitas, drone penyelamat, hingga perangkat AR, di mana pengguna harus berinteraksi dengan dunia nyata tanpa terikat kabel.
Ke depannya, tim peneliti berencana meningkatkan kualitas optik, memperluas sudut pandang kamera, dan merancang chip khusus yang dapat memangkas konsumsi daya menjadi jauh lebih rendah lagi.
Disadur dari laman Northwestern University - Jumping spiders inspire ultra-efficient 3D camera.
إرسال تعليق