納米結(jié)構(gòu)平面透鏡利用機器學習看得更清楚同時消耗更少的電量

范德比爾特大學創(chuàng)建的前端鏡頭或元成像器有可能取代機器視覺應用中的傳統(tǒng)成像光學器件，以更高的速度和更低的功耗生成圖像。

將透鏡材料納米結(jié)構(gòu)制成元成像濾波器，可以減少通常較厚的光學透鏡，并實現(xiàn)更有效地編碼信息的前端處理。成像器設計為與數(shù)字后端協(xié)同工作，將計算成本高昂的操作轉(zhuǎn)移到高速和低功耗光學器件中。生成的圖像在安全系統(tǒng)、醫(yī)療應用以及政府和國防工業(yè)中具有潛在的廣泛應用。

范德比爾特納米科學與工程研究所副所長、機械工程教授JasonValentine及其同事的概念驗證元成像器在《自然納米技術》上發(fā)表的一篇論文中進行了描述。

其他作者包括計算機科學助理教授霍元凱;張廈門，機械工程博士后;HanyuCheng，博士，現(xiàn)為麻省理工學院博士后;劉泉博士計算機科學專業(yè)的學生;IvanI.Kravchenko，橡樹嶺國家實驗室納米材料科學中心高級研發(fā)人員。

作者指出，元成像器的這種架構(gòu)可以高度并行，并彌合自然世界和數(shù)字系統(tǒng)之間的差距。Valentine說：“由于其緊湊、高速和低功耗，我們的方法可以在人工智能、信息安全和機器視覺應用中找到廣泛的應用。”

該團隊的超光學設計首先優(yōu)化由兩個超表面透鏡組成的光學器件，這些透鏡用于對特定對象分類任務的信息進行編碼?；谑謱憯?shù)字數(shù)據(jù)庫和常用于測試各種機器學習系統(tǒng)的服裝圖像數(shù)據(jù)庫訓練的網(wǎng)絡，制作了兩個版本。元成像器在手寫數(shù)字方面實現(xiàn)了98.6%的準確率，在服裝圖像方面實現(xiàn)了88.8%的準確率。

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