![Esta é a câmera biomimética de alta velocidade e alta sensibilidade, compactada diretamente no sensor de imagem. Com menos de 1 mm de espessura, ela tem o tamanho de um dedo. [Crédito da imagem: Hyun-Kyung Kim]](https://cdnsjengenhariae.nuneshost.com/wp-content/uploads/2025/01/camera-bioinspirada-kaist-2.jpg "Câmera, inspirada nos olhos dos insetos, captura a impressionante taxa de 9.120 quadros por segundo")
A inovação foi inspirada nos olhos compostos dos insetos, que possuem a habilidade de detectar movimentos rápidos em paralelo e, em situações de pouca luz, aumentar a sensibilidade ao integrar sinais ao longo do tempo para melhor identificar o movimento.
“Validamos experimentalmente que a câmera, inspirada nos olhos dos insetos, oferece um desempenho impressionante em imagens de alta velocidade e baixa luminosidade, apesar de seu tamanho compacto. Essa tecnologia abre novas possibilidades para aplicações em sistemas de câmeras portáteis, vigilância de segurança e imagens médicas”, afirmou Hyun-Kyung Kim, do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia.
Obter imagens de alta qualidade em condições de alta velocidade e pouca luz representa um desafio em muitas áreas. Câmeras convencionais de alta velocidade são eficazes na captura de movimentos rápidos, mas sua sensibilidade diminui à medida que a taxa de quadros aumenta, pois o tempo disponível para captar a luz diminui. Como resultado, a qualidade das imagens sofre, com menos pixels sendo capturados.
Para superar esse obstáculo, a equipe adotou uma abordagem inspirada na visão dos insetos, utilizando múltiplos canais ópticos e um processo de soma temporal. Em vez de um sistema monocular tradicional, a câmera bioinspirada emprega uma estrutura semelhante ao olho composto, permitindo a captura paralela de quadros em diferentes intervalos de tempo.
(A) A luz refletida por objetos em movimento ativa de forma sequencial os fotorreceptores ao longo dos canais ópticos, conhecidos como omatídeos. Os sinais visuais são processados de maneira paralela e separada, com as respostas neurais sendo somadas ao longo do tempo para aprimorar a qualidade dos sinais.
(B) Na câmera, que utiliza uma matriz de microlentes, um sensor de imagem com obturador rolante captura múltiplos quadros simultaneamente por divisão de canal. A soma temporal é realizada em paralelo, proporcionando alta velocidade e sensibilidade. Cada segmento da imagem é combinado em um único quadro desfocado, que, por fim, passa por um processo de reconstrução compressiva.
[Crédito da imagem: Hyun-Kyung Kim]
Durante a captura de cada imagem, a luz é acumulada em intervalos de tempo sobrepostos para cada quadro, o que melhora a relação sinal-ruído.
A câmera bioinspirada é capaz de registrar objetos até 40 vezes mais escuros do que os visíveis por câmeras convencionais de alta velocidade, proporcionando imagens claras mesmo em condições de pouca luz.
Além de ser extremamente rápida, com a capacidade de capturar 9.120 quadros por segundo, ela também é incrivelmente fina, com menos de um milímetro de espessura. Um algoritmo de “restauração de imagem compactada” corrige o desfoque gerado pela integração dos quadros, permitindo a reconstrução de imagens nítidas.
[Imagem: Hyun-Kyung Kim]
A equipe também desenvolveu uma técnica de “divisão de canais” que aumenta significativamente a velocidade da câmera, permitindo taxas de quadros milhares de vezes mais rápidas do que as suportadas pelos sensores de imagem tradicionais usados em sistemas de visão artificial.
O próximo passo da equipe é expandir essa tecnologia para criar algoritmos avançados de processamento de imagem, aplicáveis a imagens 3D e super-resolução. O objetivo é usar essa inovação em áreas como imagens biomédicas, dispositivos móveis e uma ampla gama de outras tecnologias de câmeras.
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