دبليو سي هسو وآخرون، رسائل نانو، 2024
يعد التعرف على الوجه ميزة شائعة لفتح الهواتف الذكية وأنظمة الألعاب. لكن التكنولوجيا تعتمد حاليا على أجهزة العرض والعدسات الضخمة، مما يحول دون استخدامها على نطاق واسع. طور العلماء الآن نظامًا جديدًا للتعرف على الوجه يستخدم بصريات مسطحة وبسيطة ويتطلب طاقة أقل. أحدث ورقة نشرت في مجلة رسائل نانو. اختبر الفريق نظام النموذج الأولي الخاص بهم باستخدام نسخة طبق الأصل ثلاثية الأبعاد من تمثال ديفيد الشهير لمايكل أنجلو، ووجدوا أنه يتعرف على الوجوه بالإضافة إلى التعرف على الوجه الموجود في الهاتف الذكي.
تقوم أنظمة التصوير ثلاثية الأبعاد التجارية الحالية في الهواتف الذكية (مثل iPhone من Apple) باستخراج المعلومات العميقة من خلال الضوء المنظم. يستخدم جهاز العرض النقطي الليزر لعرض نمط شعاع عشوائي زائف على وجه الشخص الذي يشاهد شاشة مقفلة. ويعود الفضل في ذلك إلى العديد من المكونات المدمجة: الموازاة، ودليل الضوء، والعدسات الخاصة (المعروفة باسم العناصر الضوئية الحيادية أو DOEs) التي تقسم شعاع الليزر إلى مجموعة من 32000 نقطة تحت الحمراء. تقوم الكاميرا بعد ذلك بتفسير نمط الشعاع المسقط لتأكيد هوية الشخص.
إن تعبئة جميع المكونات البصرية مثل أجهزة الليزر تجعل أجهزة العرض النقطية التجارية ضخمة الحجم، لذا قد يكون من الصعب دمجها في تقنية التعرف على الوجه من الجيل التالي وبعض التطبيقات مثل الروبوتات والواقع المعزز. كما أنها تستهلك طاقة كبيرة. لذلك تحول ون شين هسو – من جامعة يانج مينج هسياو تونج الوطنية ومعهد هان هاي للأبحاث في تايوان – وزملاؤه إلى مكونات بصرية فائقة الدقة تسمى الأسطح الخارقة لإيجاد حل محتمل. يمكن لهذه الأسطح الخارقة أن تحل محل المكونات الضخمة لتعديل الضوء، وقد أثبتت شعبيتها في أجهزة استشعار العمق، والمناظير الداخلية، والتصوير المقطعي. ومن بين التطبيقات الناشئة الأخرى، أنظمة الواقع المعزز.
دبليو سي هسو وآخرون، الحروف النانوية، 2024
هسو وآخرون. طورت نظامًا للتعرف على الوجه يستشعر العمق ويتضمن صورة ثلاثية الأبعاد للسطح العلوي بدلاً من العنصر البصري الحيود. لقد استبدلوا الليزر القياسي الباعث لسطح التجويف الرأسي (VCSEL) بالليزر الباعث لسطح الكريستال الضوئي (PCSEL). (إن بنية البلورات الضوئية هي الآلية التي تقف وراء الألوان المتباينة بشكل ساطع في أجنحة الفراشة أو أصداف الخنفساء.) يمكن لـ PCSEL توليد شعاع ضوئي خاص بها عالي الدقة، لذلك لا تحتاج إلى دليل الضوء الضخم أو عدسات الموازاة التي يتطلبها جهاز PCSEL. في سيسيل. أنظمة العرض النقطية القائمة.
اختبر الفريق نظامهم الجديد على نسخة طبق الأصل من تمثال نصفي لديفيد، وعمل مع تقنية التعرف على الوجه الموجودة في الهاتف الذكي بناءً على مقارنة أنماط نقاط الأشعة تحت الحمراء مع صور التمثال الموجودة على الإنترنت. ووجدوا أن نظامهم أنتج ما يقرب من مرة ونصف من نقاط الأشعة تحت الحمراء (حوالي 45700) أكثر من التكنولوجيا التجارية القياسية من جهاز أصغر بـ 233 مرة في مساحة السطح من جهاز عرض نقطي قياسي. وكتب المؤلفون: “هذا نظام مدمج وفعال من حيث التكلفة ويمكن دمجه في شريحة واحدة باستخدام عملية الرقاقة القلابة الخاصة بـ PCSEL”. بالإضافة إلى ذلك، “يتيح السطح الخارق إنشاء أنماط إضاءة قابلة للتخصيص ومتعددة الاستخدامات، مما يوسع إمكانية تطبيق النظام.” إنها ذات كفاءة عالية في استخدام الطاقة للإقلاع.
رسائل النانو، 2024. DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c05002 (حول معرفات الهوية الرقمية).
صورة الكتالوج بواسطة WC Hsu et al.، Nano Letters، 2024
