对于我们所有的技术进步，在研究和开发方面，没有什么能打败进化。跳蛛。尽管它们的大脑很小，但这些小型蛛形纲动物却拥有令人印象深刻的深度感知能力，使它们能够从几个体长之外准确地扑向毫无防备的目标。
受这些蜘蛛的启发，哈佛大学约翰·a·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员开发了一种紧凑高效的深度传感器，可用于微型机器人、小型可穿戴设备或轻量级的虚拟和增强现实耳机中。该设备结合了多功能扁平金属和超高效算法，以测量深度在一个单一镜头。
金属深度传感器果蝇
视频显示，metalens深度传感器可以实时捕捉果蝇的深度。左边的两幅图像是相机传感器捕捉到的原始图像。它们是由金属形成的，模糊程度略有不同。研究人员从这两幅图像中实时计算出物体的深度。右边的图像显示了计算出的深度图。资料来源:郭琦，史诸君/哈佛大学
该论文的第一作者之一、物理系博士生石竹军(音)说:“进化已经产生了各种各样的光学结构和视觉系统，它们都是为不同的目的量身定制的。”“光学设计和纳米技术终于允许我们探索人工深度传感器和其他视觉系统，它们同样多样化和有效。”
这项研究发表在今天(2019年10月28日)的《美国国家科学院院刊》上。
如今许多深度传感器，如手机、汽车和视频游戏机中的传感器，都使用集成光源和多个摄像头来测量距离。例如，智能手机上的面部识别使用数千个激光点来绘制面部轮廓。这适用于有足够空间存放电池和快速计算机的大型设备，但对于那些功率和计算能力有限的小型设备，比如智能手表或微型机器人，又如何呢?天富注册网址
事实证明，进化提供了很多选择。
进化已经产生了各种各样的光学配置和视觉系统，它们都是为不同的目的量身定做的。光学设计和纳米技术最终使我们能够探索人工深度传感器和其他视觉系统，它们同样多样化和有效。——史诸君
人类使用立体视觉来测量深度，这意味着当我们看一个物体时，我们的两只眼睛收集的图像略有不同。试试这个:把一根手指放在你的脸前面，交替地张开和闭上你的两只眼睛。看到你的手指怎么动了吗?我们的大脑获取这两幅图像，逐像素地检查它们，然后根据像素的移动方式计算到手指的距离。
金属深度传感器半透明火焰
视频显示，metalens深度传感器可以实时捕捉半透明蜡烛火焰的深度。左边的两幅图像是相机传感器捕捉到的原始图像。它们是由金属形成的，模糊程度略有不同。研究人员从这两幅图像中实时计算出物体的深度。右边的图像显示了计算出的深度图。资料来源:郭琦，史诸君/哈佛大学天富注册网址
Todd Zickler是海洋大学电子工程和计算机科学的William and Ami Kuan Danoff教授，也是这项研究的共同高级作者，他说:“你拍两张照片，然后搜索对应的部分，这样的匹配计算非常繁琐。”“人类有一个非常好的大的大脑来进行这些计算，但是蜘蛛没有。”
跳蛛已经进化出一种更有效的测量深度的系统。每只主眼都有几个分层排列的半透明视网膜，这些视网膜可以测量多个模糊程度不同的图像。例如，如果一只跳蛛用一只主眼看果蝇，果蝇在一个视网膜上的图像会更清晰，而在另一个视网膜上的图像会更模糊。模糊的这个变化编码了飞行距离的信息。
在计算机视觉中，这种距离计算称为离焦深度。但到目前为止，复制自然需要内置机动部件的大型相机，这些相机可以随着时间的推移捕捉不同聚焦的图像。这限制了传感器的速度和实际应用。
