Noul sistem compact de recunoaștere facială a trecut testul pe David-ul lui Michelangelo

Recunoașterea facială este o caracteristică comună pentru deblocarea smartphone-urilor și sisteme de jocuri, printre alte utilizări. Dar tehnologia se bazează în prezent pe proiectoare și lentile voluminoase, împiedicând aplicarea sa mai largă. Oamenii de știință au dezvoltat acum un nou sistem de recunoaștere facială care utilizează o optică mai plată, mai simplă, care necesită, de asemenea, mai puțină energie, potrivit unui lucrare recentă publicat în revista Nano Letters. Echipa și-a testat sistemul prototip cu o replică 3D a faimoasei sculpturi David a lui Michelangelo și a constatat că recunoaște chipul, precum și recunoașterea facială existentă a smartphone-ului.

Sistemele comerciale actuale de imagini 3D din smartphone-uri (cum ar fi iPhone-ul Apple) extrag informații despre profunzime prin intermediul luminii structurate. Un proiector de puncte folosește un laser pentru a proiecta un model de fascicul pseudoaleatoriu pe fața persoanei care se uită la un ecran blocat. Face acest lucru datorită altor câteva componente încorporate: un colimator, ghid de lumină și lentile speciale (cunoscute sub numele de elemente optice difractive sau DOE) care despart fasciculul laser într-o serie de aproximativ 32.000 de puncte infraroșii. Camera poate interpreta apoi acel model de fascicul proiectat pentru a confirma identitatea persoanei.

Împachetarea tuturor acestor componente optice, cum ar fi laserele, face ca proiectoarele comerciale să fie destul de voluminoase, astfel încât poate fi mai greu de integrat pentru unele aplicații, cum ar fi robotica și realitatea augmentată, precum și următoarea generație de tehnologie de recunoaștere facială. De asemenea, consumă energie semnificativă. Așa că Wen-Chen Hsu, de la Universitatea Națională Yang Ming Chiao Tung și Institutul de Cercetare Hon Hai din Taiwan, și colegii sai au apelat la componente optice ultrasubțiri cunoscute sub numele de metasuprafețe pentru o posibilă soluție. Aceste metasuprafețe pot înlocui componente mai voluminoase pentru modularea luminii și s-au dovedit populare pentru senzorii de adâncime, endoscoape, tomografie. și sisteme de realitate augmentată, printre alte aplicații emergente.

Hsu şi colab. și-au construit propriul sistem de recunoaștere facială cu detecție a adâncimii, care încorporează o hologramă metasuprafață în locul elementului optic difractiv. Ei au înlocuit laserul standard cu emisie de suprafață cu cavitate verticală (VCSEL) cu un laser cu emisie de suprafață cu cristal fotonic (PCSEL). (Structura cristalelor fotonice este mecanismul din spatele culorilor irizate strălucitoare din aripi de fluture sau cochilii de gândaci.) PCSEL poate genera propriul fascicul de lumină foarte colimat, astfel încât nu a fost nevoie de ghidaj de lumină voluminos sau lentile de colimare necesare în sistemele de proiectoare cu puncte bazate pe VCSEL.

Echipa și-a testat noul sistem pe o replică a bustului lui David și a funcționat la fel de bine cu recunoașterea facială existentă a smartphone-ului, bazată pe compararea modelelor de puncte în infraroșu cu fotografiile online ale statuii. Ei au descoperit că sistemul lor a generat de aproape o ori și jumătate mai multe puncte în infraroșu (aproximativ 45.700) decât tehnologia comercială standard de la un dispozitiv care este de 233 de ori mai mic în ceea ce privește suprafața decât proiectorul standard. „Este un sistem compact și rentabil, care poate fi integrat într-un singur cip folosind procesul flip-chip al PCSEL”, au scris autorii. În plus, „Metasuprafața permite generarea de modele de lumină personalizabile și versatile, extinzând aplicabilitatea sistemului”. Este mai eficient din punct de vedere energetic la pornire.

Nano Letters, 2024. DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c05002 (Despre DOI).

Imagine de listare de WC Hsu et al., Nano Letters, 2024