Компактная и легкая сенсорная система с возможностью инфракрасного изображения, разработанная международной командой инженеров, может быть легко установлена ​​на дрон для удаленного мониторинга урожая.

Эта технология плоской оптики может заменить традиционные оптические линзы для измерения окружающей среды в ряде отраслей.

Это нововведение может привести к удешевлению продуктов питания, поскольку фермеры смогут точно определять, какие культуры требуют орошения, внесения удобрений и борьбы с вредителями, вместо того, чтобы применять универсальный подход, тем самым потенциально повышая свои урожаи.

Сенсорная система может быстро переключаться между обнаружением границ (изображением контура объекта, например фрукта) и извлечением подробной инфракрасной информации без необходимости создания больших объемов данных и использования громоздких внешних процессоров.

Возможность переключения на подробное инфракрасное изображение является новой разработкой в ​​этой области и может позволить фермерам собирать больше информации, когда дистанционный датчик определяет области потенциального заражения вредителями.

Это исследование, проведенное инженерами Городского университета Нью-Йорка (CUNY), Мельбурнского университета, Университета RMIT и Центра передового опыта ARC по трансформирующим метаоптическим системам (TMOS), опубликовано в журнале Nature Communications в статье под названием «Реконфигурируемая обработка изображений». метаповерхности с материалами с фазовым переходом ».

Как работает сенсорная система?

Прототип сенсорной системы , которая включает в себя фильтр, сделанный из тонкого слоя материала, называемого диоксидом ванадия , который может переключаться между обнаружением границ и детальной инфракрасной визуализацией, был разработан главным исследователем TMOS профессором Мадху Бхаскаран и ее командой в RMIT в Мельбурне.

«Такие материалы, как диоксид ванадия, дают фантастические возможности настройки, делая устройства «умными»», — сказала она.

«При изменении температуры фильтра диоксид ванадия переходит из изолирующего состояния в металлическое, именно так обработанное изображение переходит от отфильтрованного контура к нефильтрованному инфракрасному изображению».

«Эти материалы могут иметь большое значение для создания футуристических устройств с плоской оптикой, которые могут заменить технологии традиционных линз для приложений, связанных с измерением окружающей среды, что делает их идеальными для использования в дронах и спутниках, которые требуют небольшого размера, веса и мощности.

RMIT имеет выданный патент США и ожидающую рассмотрения заявку на патент Австралии на свой метод производства пленок диоксида ванадия, который может подойти для широкого спектра применений.

Ведущий автор доктор Мишель Котруфо сказал, что способность системы переключаться между операциями обработки, от обнаружения границ до получения детальных инфракрасных изображений, была значительной.

«Хотя в нескольких недавних демонстрациях было достигнуто аналоговое обнаружение границ с использованием метаповерхностей, большинство продемонстрированных до сих пор устройств являются статическими. Их функциональность фиксирована во времени и не может быть динамически изменена или проконтролирована», — сказал Коруфо, который проводил свои исследования в CUNY.

«Тем не менее, способность динамически реконфигурировать операции обработки является ключом к тому, чтобы метаповерхности могли конкурировать с системами цифровой обработки изображений. Это то, что мы разработали».

Следующие шаги

Соавтор Шабан Сулейман из Мельбурнского университета заявил, что конструкция и используемые материалы делают фильтр пригодным для массового производства.

«Он также работает при температурах, совместимых со стандартными технологиями производства, что делает его удобным для интеграции с коммерчески доступными системами и, следовательно, для быстрого перехода от исследований к реальному использованию».

Главный исследователь TMOS Энн Робертс, также из Мельбурнского университета, сказала, что технологии плоской оптики могут преобразовать бесчисленное множество отраслей.

«Традиционные оптические элементы уже давно являются узким местом, препятствующим дальнейшей миниатюризации устройств. Возможность замены или дополнения традиционных оптических элементов тонкопленочной оптикой преодолевает это узкое место».