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螳螂的3D视觉原理,能不能借给计算机视觉?

人类脑部拥有850亿个神经元,而螳螂脑中的神经元数量不足一百万。相应地,螳螂视觉的工作原理也与灵长目动物有所差别。


螳螂的3D视觉原理,能不能借给计算机视觉?


英国纽卡斯尔大学的研究人员相信,模拟螳螂的立体视觉 (stereopsis) 原理,可以帮助机器人搭建视觉系统,让并不非常智能的机器也能感知深度或距离。


纽卡斯尔大学的神经学家Vivek Nityananda说,螳螂是专业的视觉猎手。就像肉食类植物一样,螳螂大多数时候都在安静地观察猎物,当它们进入自己的攻击范围,再将其捕杀。和大多数昆虫不同的是,螳螂有一双朝向前方的眼睛,这也是它们得以感知深度的关键。


螳螂的3D视觉原理,能不能借给计算机视觉?


科研人员用蜂蜡将镜片贴在螳螂脸上,它们就像戴上了老式的3D电影眼镜,两眼分别加以不同颜色的滤镜。再让螳螂坐在一块屏幕前面,科学家们说这叫“昆虫电影院”。


人类大脑需要将双眼看到的两张静态图像合并成一张。如果双眼收到的信息相互矛盾,比如目标点在左眼视野里向上移,而同一目标点在右眼视野里向下移,大脑将难以理解。


螳螂的3D视觉原理,能不能借给计算机视觉?


螳螂则不同,它们最关注的是影像的变化,即物体的运动,而并不非常关心双眼所得信息的一致性。实验过程中,科研人员利用两种不同颜色的滤镜,使螳螂的一只眼睛看到上移的目标点,另一只眼睛看到下移的目标点,螳螂依然顺利做出了捕猎的决定。只要目标移动,螳螂便能依靠双眼获取的信息判断距离,而并不需要进行静态图像的比对。


虽然,作为唯一已知拥有3D视觉的昆虫,螳螂并不能看到非常清晰的场景,但与人类相比,螳螂处理图像的速度更快。图像处理过程并不依赖高度发达的大脑,也就无需经过复杂的计算过程。


螳螂的3D视觉原理,能不能借给计算机视觉?


这让科研人员相信,螳螂的视觉原理更适合搭建计算机视觉系统。目前,团队正在开发一套算法,模拟螳螂的视觉,并希望这类算法未来能够为轻量级机器人服务。


的确,机器人大多不仅仅依靠视觉来行动。比如,自动驾驶汽车以激光雷达等设备作为摄像头的辅助工具。不过,能够感知深度的小型或微型机器人可能更加适合进入灾区等复杂环境,执行搜索救援等任务。比起街景,那里的景象或许更接近螳螂的日常所见,且越是紧急的任务,越需要机器人做出快速的决策。

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