極化成像可能是機器視覺的福音。現(xiàn)在，斯坦福大學的研究人員開發(fā)了一種新型的光傳感器，其靈感來自一個不太可能的光源。

在設計新技術時，工程師們長期以來一直在尋求自然的靈感。無論是懷特兄弟研究鳥類以發(fā)展飛行力，還是現(xiàn)代工程師從章魚吸盤中汲取靈感設計可穿戴式織物傳感器，進化都為電子，光學和機械設計提供了見識。 

盡管仿生歷史悠久，但似乎仍有許多研究人員可以向自然學習。遵循這一趨勢，斯坦福大學的工程師最近發(fā)表了一篇論文，他們在其中描述了一種新型的光學傳感器-這次是從一種不太可能的來源中獲得靈感：螳螂蝦。 

螳螂蝦能夠看到可見光，紫外線和偏振光。 

偏振影像和機器視覺 

通常用三個關鍵特性來描述光：強度，波長和偏振。機器視覺之類的應用程序會檢測所有這三個方面，從而為軟件算法提供盡可能多的詳細信息。

特別是偏振可以提供常規(guī)成像無法提供的有價值的信息，與基于非偏振的方法相比，可以實現(xiàn)更靈敏的成像。 

通過交叉偏振器的光的偏振。圖片由FSU提供

盡管已經(jīng)使用基于硅的技術來成功地檢測強度和波長，但事實證明硅無法檢測光的偏振。取而代之的是，設計人員必須在其圖像傳感器的前面使用偏振濾光片。偏振成像的三種常規(guī)技術包括時間分割，振幅分割和焦平面成像分割。 

常規(guī)極化技術 

時分技術通過旋轉圖像傳感器頂部的偏振濾光片來工作，該圖像傳感器會按時間順序捕獲數(shù)據(jù)。振幅的劃分由一個棱鏡組成，該棱鏡會將光分成不同的路徑，每個路徑都有自己的傳感器。最后，焦平面的劃分與放置在焦平面上的微偏振器一起工作，以建立不同的偏振狀態(tài)。 

偏振濾光片技術比較。圖片由Photonics Media提供

但是，所有這三種技術都是昂貴且費時的，這可能會妨礙需要快速，低成本和高度耐用的解決方案的機器視覺應用。

甲殼類動物的靈感

斯坦福大學的研究人員了解到機器視覺應用中需要更好的偏振成像技術后，便轉向自然界尋求解決方案。事實證明，螳螂蝦既可以看到高光譜光也可以看到偏振光，這是現(xiàn)代技術難以實現(xiàn)的壯舉。 

研究人員在《科學雜志》上發(fā)表的論文中描述了一種新型傳感器，該傳感器模仿螳螂蝦的眼睛，以實現(xiàn)四個光譜通道和三個極化通道的同時配準。根據(jù)研究人員的說法，該設計本身包括堆疊的“對極化敏感的有機光伏（P-OPV）和聚合物阻滯劑”。 

傳感器的結構，折疊的延遲器元件以及光譜延遲。圖片由Altaqui等提供。 

P-OPV對光的響應根據(jù)光的偏振而變化，而延遲器則根據(jù)其偏振態(tài)以確定性的方式分散光。利用這種架構，該傳感器可以檢測設備中足夠小以適合智能手機的兩種類型的光。 

改善機器視覺 

雖然只是概念上的證明，但傳感器可能會產(chǎn)生重大影響。以很小的形狀系數(shù)檢測光的偏振以適合智能手機的能力可以從根本上改變當前機器視覺應用的局限性。