中外合作開發出比人眼更快視覺系統

中外合作開發出比人眼更快視覺系統

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團隊在車輛駕駛、無人機及機械臂操作等場景中實測。

研究將有助於提升自動駕駛汽車和小型機械人等自主系

研究對多個產業領域具有深遠影響

中外合作開發出比人眼更快視覺系統

中國團隊領銜研發出一個復現生物眼睛感知的計算機視覺系統，它比現有計算機視覺技術要快四倍，並實現“青出於藍而勝於藍”，能在視覺場景中比人類更快偵測到移動。

這一計算機視覺新技術由北京航空航天大學聯合香港城市大學、英國劍橋大學等中外合作者共同研發，將有助於提升自動駕駛汽車和小型機械人等自主系統，讓其在快速變化的環境中更安全、響應更敏捷。相關成果論文日前在國際學術期刊《自然·通訊》上線發表。

研究人員開發了一套受生物啟發的神經形態視覺系統，其運動處理速度較現有主流光流技術快四倍。在類比駕駛和機器人操作測試中，該系統將延遲減少約百分之七十五，並在複雜運動場景下將追蹤精度提升一倍。

據論文第一作者王聖博介紹，計算機視覺系統通過評估場景中物體的移動模式（稱為光流）處理視覺數據，但對真實世界進行光流分析常受限於實時處理視覺數據所需的巨大算力，而生物眼睛通過動態聚焦於運動發生區域來解決這一難題。

本項研究中，研究團隊利用電子硬件結合下游光流計算，復現了生物眼睛的視覺感知。該硬件基於人工突觸晶體管上可通過亮度變化識別發生運動的區域，從而避免處理靜態區域，這些“受關注區域”隨後被發送至傳統視覺算法作進一步分析。

隨後，研究團隊在車輛駕駛、無人機及機械臂操作等場景中，對最新研發的計算機視覺系統進行測試，結果顯示，新系統處理場景的速度約比現有計算機視覺技術快百分之四百，準確度持平或更高。此外，該系統硬件還能在多數應用場景下超越人類的處理水平。

傳統機械人視覺依賴攝像頭拍攝連續靜態幀，並通過光流演算法追蹤圖元亮度變化來判斷運動，但該方法處理一幀圖像可能耗時超過○點五秒。對於高速行駛的自動駕駛車輛而言，這種延遲意味着在感知空窗期內，車輛就可能前進數米。而今團隊開發的神經形態模組可直接檢測光強隨時間變化的區域，僅對發生變化的部分分配算力，實現即時運動識別。

論文共同通訊作者、北京航空航天大學副教授高碩表示，計算機視覺實時處理水平提升，能幫助自主系統高效參與避障、目標追蹤等複雜任務，後續還需要開展進一步研究，在多樣化環境中評估這一場景處理速度快四倍的計算機視覺系統。

團隊的這項研究成果，不僅是學術界的突破，更對多個產業領域具有深遠影響。理解這項技術的原理、優勢和應用場景，有助於把握相關板塊的投資機會。

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