Camera mô phỏng mắt kép của côn trùng chụp ảnh siêu nét

Các nhà khoa học ở Hàn Quốc đã phát triển camera mô phỏng mắt kép của côn trùng, có độ dày chưa tới 1 mm và có thể chụp cực nhanh, rõ nét trong điều kiện ánh sáng yếu.

22/01/2025 08:02

Nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) phát triển camera mô phỏng mắt kép của côn trùng để chụp ảnh tốc độ cực cao trong điều kiện ánh sáng yếu. Camera mới vượt qua những hạn chế của máy ảnh tốc độ cao truyền thống.

Camera mô phỏng mắt kép của côn trùng chỉ dày chưa đến 1 mm giúp dễ dàng tích hợp vào các hệ thống khác nhau. Nó có khả năng chụp 9.120 khung hình mỗi giây, tạo ra hình ảnh rõ nét ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu, giống như côn trùng. Do đó, thiết bị có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, như thiết lập hệ thống camera di động, giám sát an ninh và chụp ảnh y tế.

'Chúng tôi đã thử nghiệm và xác nhận rằng máy ảnh lấy cảm hứng từ mắt côn trùng có hiệu suất vượt trội khi chụp ảnh tốc độ cao và ánh sáng yếu dù có kích thước nhỏ', Hyun-Kyung Kim, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Kỹ thuật Sinh học và Não bộ thuộc KAIST, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Camera mô phỏng mắt côn trùng có tốc độ siêu cao. Ảnh: KAIST.

Mắt côn trùng cấu bao gồm nhiều đơn vị nhỏ gọi là ommatidium và mỗi đơn vị hoạt động độc lập. Điều này cho phép chúng xử lý thông tin từ nhiều phần khác nhau của trường thị giác cùng lúc.

Quá trình xử lý song song này giúp chúng nhanh chóng phát hiện và theo dõi những đối tượng di chuyển nhanh như con mồi hoặc động vật ăn thịt. Trong điều kiện ánh sáng yếu, mắt côn trùng tăng cường độ nhạy bằng cách tích hợp tín hiệu ánh sáng trong thời gian dài hơn.

Camera mô phỏng mắt kép của côn trùng khắc phục những hạn chế của máy ảnh tốc độ cao truyền thống, vốn khó có thể chụp được cả chuyển động nhanh và chi tiết trong điều kiện ánh sáng yếu.

Máy ảnh tốc độ cao chụp chuyển động nhanh tốt nhưng khả năng 'nhìn' trong điều kiện ánh sáng yếu của chúng giảm khi chụp nhiều khung hình hơn mỗi giây. Điều này là do mỗi khung hình có ít thời gian hơn để thu thập ánh sáng. Camera mới khắc phục được hạn chế này.

'Không giống với các hệ thống camera mắt đơn truyền thống, camera lấy cảm hứng từ sinh học sử dụng cấu trúc giống mắt kép cho phép thu nhận song song nhiều khung hình từ những khoảng thời gian khác nhau', nhóm nghiên cứu cho biết. Việc thu nhận song song này giúp camera thu thập nhiều ánh sáng hơn, cải thiện độ nhạy ngay cả khi chụp các đối tượng di chuyển nhanh.

Các nhà nghiên cứu cho hay camera mới có thể chụp trong điều kiện tối hơn 40 lần so với camera tốc độ cao truyền thống. Kỹ thuật chia kênh cũng làm tăng đáng kể tốc độ của camera. Điều này dẫn đến tốc độ khung hình nhanh hơn hàng nghìn lần so với camera trang bị loại cảm biến hình ảnh dùng trong đóng gói hàng hóa. Để đảm bảo hình ảnh sắc nét, nhóm nghiên cứu còn dùng thuật toán 'khôi phục hình ảnh nén' giúp loại bỏ hiện tượng mờ.

Theo thông cáo báo chí, nhóm nghiên cứu có kế hoạch phát triển thêm công nghệ này bằng cách tạo ra các thuật toán xử lý hình ảnh tiên tiến. Những thuật toán này sẽ cho phép camera chụp ảnh 3D và đạt được hình ảnh siêu phân giải.