Los ojos de insectos inspiran las cámaras fotográficas del futuro
Es extremadamente difícil captar imágenes de alta calidad de objetos que se mueven a gran velocidad en zonas poco iluminadas. Las cámaras de alta velocidad convencionales son excelentes para captar el movimiento de un objeto, pero tienen el inconveniente de que, a medida que aumenta la frecuencia de imagen, disminuye el tiempo que tardan en captar la luz y se reduce la sensibilidad.
Inspirándose en la estructura visual de insectos con ojos compuestos, como la Drosophila y las libélulas, investigadores coreanos desarrollaron una cámara biomimética capaz de captar objetos con gran sensibilidad incluso en condiciones de poca luz, procesando en paralelo fotogramas a distintos intervalos de tiempo.
Imitando el mecanismo del ojo compuesto del insecto, hemos podido demostrar una tecnología fotográfica que ofrece un rendimiento superior a velocidades ultrarrápidas y en entornos con poca luz. Esta tecnología abrirá un amplio abanico de posibles aplicaciones, como los dispositivos portátiles, las cámaras de vigilancia de seguridad y la tecnología de imagen médica», explica Kim Hyun-kyung, investigador doctoral del Departamento de Biotecnología e Ingeniería Cerebral del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST).
Reproducción perfecta del mecanismo del ojo compuesto
Los ojos compuestos de los insectos y otros artrópodos consisten en un conjunto en forma de cúpula de numerosos ojos individuales diminutos. Un ojo individual por sí solo no puede distinguir la forma de un objeto, pero al procesar la información obtenida de cada ojo en paralelo, se pueden detectar con precisión los objetos que se mueven con rapidez. Además, el ojo compuesto, una estructura llamada ojo dúplex que se encuentra en muchos insectos nocturnos, tiene la propiedad de que la luz captada por cada ojo individual también puede llegar a las células fotorreceptoras del ojo vecino, lo que aumenta enormemente la sensibilidad visual en la oscuridad.
Kim y su equipo han desarrollado la Cámara de Matriz de Microlentes de Alta Velocidad y Alta Sensibilidad (HS-MAC), que reproduce artificialmente este mecanismo del ojo compuesto, utilizando tres mecanismos (división de canales, adición temporal y reconstrucción de fotogramas comprimidos) para permitir una alta velocidad y alta sensibilidad.
Mientras que una cámara típica captura todo el fotograma al mismo tiempo, HS-MAC captura varias zonas (canales) por separado con microlentes dispuestas en paralelo, dividiendo y registrando la información en distintos momentos. Cada canal está diseñado para captar la luz en intervalos de tiempo ligeramente distintos, y estas imágenes parciales se procesan en paralelo para aumentar la velocidad de fotogramas.
