A-Eye có thể nhìn thấy hàng triệu màu để tự động hóa tốt hơn

Các nhà nghiên cứu tại Northeastern đã chế tạo một thiết bị có thể nhận ra “hàng triệu màu sắc” bằng cách sử dụng các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo mới. “Trong thế giới tự động hóa, hình dạng và màu sắc là những thứ được sử dụng phổ biến nhất mà máy có thể nhận ra các vật thể, ”Kar nói.

Bước đột phá là gấp đôi. Các nhà nghiên cứu đã có thể tạo ra vật liệu hai chiều có các đặc tính lượng tử đặc biệt, khi được tích hợp vào một cửa sổ quang học được sử dụng để cho ánh sáng vào máy, có thể xử lý nhiều màu sắc đa dạng với "độ chính xác rất cao" - một số điều mà những người hành nghề trong lĩnh vực này chưa đã có thể đạt được trước đây.

Ngoài ra, A-Eye có thể "nhận ra và tái tạo chính xác các màu 'đã nhìn thấy' mà không có độ lệch so với quang phổ ban đầu của chúng" nhờ vào các thuật toán học máy được phát triển bởi một nhóm các nhà nghiên cứu AI, do Sarah Ostadabbas, một trợ lý phụ trách. giáo sư kỹ thuật điện và máy tính tại Northeastern. Dự án là kết quả của sự hợp tác độc đáo giữa vật liệu lượng tử của Northeastern và phòng thí nghiệm Nhận thức tăng cường.

Máy móc thường nhận dạng màu sắc bằng cách chia nhỏ nó, sử dụng các bộ lọc RGB (đỏ, lục, lam) thông thường, thành các thành phần cấu thành của nó, sau đó sử dụng thông tin đó để phỏng đoán và tái tạo màu gốc về cơ bản. Khi bạn hướng máy ảnh kỹ thuật số vào một vật thể có màu và chụp ảnh, ánh sáng từ vật thể đó sẽ truyền qua một tập hợp các bộ phát hiện có bộ lọc phía trước chúng để phân biệt ánh sáng thành các màu RGB chính đó.

Bạn có thể coi những bộ lọc màu này như những cái phễu chuyển thông tin hình ảnh hoặc dữ liệu vào các hộp riêng biệt, sau đó gán “số nhân tạo cho màu tự nhiên”, Kar nói.

“Vì vậy, nếu bạn chỉ chia nó thành ba thành phần [đỏ, lục, lam], thì sẽ có một số hạn chế,” Kar nói.

Thay vì sử dụng bộ lọc, Kar và nhóm của anh đã sử dụng "cửa sổ truyền" được làm bằng vật liệu hai chiều độc đáo.

Kar nói: “Chúng tôi đang tạo ra một cỗ máy nhận dạng màu sắc theo một cách rất khác. “Thay vì chia nhỏ nó thành các thành phần chính màu đỏ, xanh lục và xanh lam, khi một ánh sáng màu xuất hiện, chẳng hạn như trên một máy dò, thay vì chỉ tìm kiếm các thành phần đó, chúng tôi đang sử dụng toàn bộ thông tin quang phổ. Và trên hết, chúng tôi đang sử dụng một số kỹ thuật để sửa đổi và mã hóa chúng, cũng như lưu trữ chúng theo những cách khác nhau. Vì vậy, nó cung cấp cho chúng tôi một bộ số giúp chúng tôi nhận ra màu gốc độc đáo hơn nhiều so với cách thông thường ”.

Vật liệu Ngày nay - Nhận dạng màu sắc chính xác cao, không bị phân tán bằng cách sử dụng vật liệu 2D phân tán và máy học

trừu tượng
Tán sắc được chấp nhận như một bước cơ bản cần thiết để phân tích ánh sáng băng thông rộng. Việc nhận biết màu sắc bằng mắt người, tái tạo kỹ thuật số của nó bằng máy ảnh hoặc phân tích chi tiết bằng máy quang phổ đều sử dụng sự phân tán; nó cũng là một thành phần vốn có của khả năng phát hiện màu và thị giác máy. Ở đây, chúng tôi giới thiệu một thiết bị (được gọi là mắt nhân tạo hoặc A-Eye) có thể nhận dạng và tái tạo chính xác các màu đã thử nghiệm mà không có bất kỳ sự phân tán quang phổ nào. Thay vào đó, A-Eye sử dụng N = 3–12 cửa sổ truyền dẫn, mỗi cửa sổ có các đặc điểm quang phổ độc đáo do truyền băng thông rộng và đặc điểm đỉnh cực đại của các dichalcogenide kim loại chuyển tiếp 2D. Ánh sáng màu đi qua (và được sửa đổi bởi) các cửa sổ này và sự cố trên một bộ tách sóng quang duy nhất đã tạo ra các dòng quang khác nhau và chúng được sử dụng để tạo cơ sở dữ liệu tham chiếu (tập huấn luyện) cho 1337 màu “nhìn thấy” và 0.55 triệu màu tổng hợp “không nhìn thấy”. Bằng cách “nhìn” các màu thử nghiệm được sửa đổi bởi các cửa sổ này, A-Eye có thể nhận ra và tái tạo chính xác các màu “đã nhìn thấy” với độ lệch 1 so với phổ ban đầu và các màu “không nhìn thấy” chỉ với độ lệch trung bình ∼XNUMX%, sử dụng thuật toán k-NN . A-Eye có thể liên tục cải thiện khả năng ước lượng màu sắc bằng cách thêm bất kỳ kết quả phỏng đoán đã chỉnh sửa nào vào cơ sở dữ liệu đào tạo của nó. Khả năng nhận dạng màu chính xác của A-Eye xua tan quan điểm cho rằng sự phân tán của màu sắc là điều kiện tiên quyết để nhận dạng màu sắc và mở đường cho khả năng nhận dạng màu cực kỳ đáng tin cậy bằng máy móc với độ phức tạp kỹ thuật giảm.