智能玻璃可能為機器視覺提供新途徑

2020-09-22 來源：賢集網(wǎng)

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　　威斯康星大學麥迪遜分校的一個團隊開發(fā)了一種新型的智能玻璃，它利用光學反射來識別圖像，而無需傳感器、電路、互聯(lián)網(wǎng)連接或外部電源。圖像識別所需的一切都被濃縮成一塊玻璃。該技術(shù)有一天可以用于將面部識別嵌入智能手機中。玻璃通過使入射光波失真來區(qū)分不同的圖像。

　　研究員Zongfu Yu（左），Ang Chen（中）和Efram Khoram（右）開發(fā)了一種智能玻璃的概念，該智能玻璃無需外部電源或電路即可識別圖像。

　　該玻璃用作納米光子介質(zhì)，可以以與人工神經(jīng)計算相當?shù)姆绞綀?zhí)行非線性模式映射。復雜信息被編碼在輸入光的波前。當光波進入玻璃杯時，玻璃杯會轉(zhuǎn)換波前以執(zhí)行諸如圖像識別之類的計算任務。

　　計算是由一種主體材料進行的，主體材料中有許多夾雜物，這些雜質(zhì)以氣泡和雜質(zhì)的形式出現(xiàn)在玻璃中。這些夾雜物在向前和向后的方向上散射光以區(qū)分圖像。散射以一種可以與數(shù)字人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）中的線性矩陣乘法相比的方式混合輸入光。夾雜物的位置和形狀可以與數(shù)字人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的重量參數(shù)進行比較。在輸出端，光能集中在定義明確的位置，例如可以解釋為圖像中對象的身份。研究人員認為，他們的智能眼鏡可以為機器學習開辟一種新的模擬方法。

　　智能玻璃執(zhí)行的計算是材料固有的，因此可以無限期地使用一塊玻璃。于宗福教授說：“我們有可能將玻璃杯用作生物識別鎖，調(diào)整后只能識別一個人的臉。”

　　“一旦建造，它將永遠持續(xù)下去。”

　　為了證明概念，研究人員制造了可以識別手寫數(shù)字的玻璃碎片。從玻璃杯一端進入的數(shù)字圖像發(fā)出的光；然后將其聚焦在玻璃另一側(cè)的九個斑點之一上。每個點對應一個不同的數(shù)字。當手寫的“3”更改為“8”時，智能玻璃具有足夠的動態(tài)性，可以實時檢測。研究人員說，訓練玻璃杯識別數(shù)字的方法與機器學習類似，只是對模擬材料而不是數(shù)字代碼進行了訓練。