Багато людей знайомі з системами розпізнавання обличчя, які розблоковують смартфони та ігрові системи або дозволяють отримати доступ до наших банківських рахунків онлайн. Але сучасна технологія може вимагати квадратних проекторів і об’єктивів. Тепер дослідники повідомляють у Nano Letters про витончену систему 3D-зображення поверхні з більш плоскою та спрощеною оптикою. У демонстраціях підтвердження концепції нова система розпізнала обличчя Давида Мікеланджело так само добре, як і існуюча система смартфонів.
3D-зображення поверхні є поширеним інструментом, який використовується для розпізнавання обличчя смартфоном , а також для комп’ютерного зору та автономного водіння. Ці системи зазвичай складаються з точкового проектора, який містить кілька компонентів: лазер, лінзи, світловод і дифракційний оптичний елемент (DOE).
DOE — це особливий вид лінз, які розбивають лазерний промінь на масив приблизно з 32 000 інфрачервоних точок. Отже, коли людина дивиться на заблокований екран, система розпізнавання обличчя проектує масив точок на більшу частину її обличчя, а камера пристрою зчитує шаблон, створений для підтвердження особи. Однак системи точкового проектора є відносно великими для невеликих пристроїв, таких як смартфони. Тож Ю-Хен Хонг, Хао-Чунг Куо, Яо-Вей Хуанг та їхні колеги вирішили розробити більш компактну систему розпізнавання обличчя, яка була б майже плоскою та потребувала б менше енергії для роботи.
Для цього дослідники замінили традиційний точковий проектор малопотужним лазером і плоскою поверхнею з арсеніду галію, що значно зменшило розмір пристрою для обробки зображень і енергоспоживання. Вони вигравірували верхню частину цієї тонкої металевої поверхні наноповерхневим малюнком, який створює метаповерхню, яка розсіює світло, проходячи крізь матеріал.
У цьому прототипі малопотужне лазерне світло розсіюється на 45 700 інфрачервоних точок, які проектуються на об’єкт або обличчя, розташоване перед джерелом світла. Як і система точкового проектора, нова система містить камеру для зчитування візерунків, створених інфрачервоними точками.
Під час випробувань прототипу система точно визначила 3D-копію Давида Мікеланджело, порівнявши візерунки інфрачервоних точок із фотографіями знаменитої статуї в Інтернеті. Примітно, що це вдалося, використовуючи в п’ять-десять разів менше енергії та на платформі з площею поверхні приблизно у 230 разів меншою, ніж звичайна система точкового проектора. Дослідники кажуть, що їхній прототип демонструє корисність метаповерхень для ефективних малопотужних рішень для обробки зображень для розпізнавання обличчя, роботизації та розширеної реальності.