Insekter inspirerar forskare från University of South Australia att skapa ny teknik baserad på deras extraordinära vision.

Trollsländans visuella bearbetningskunskaper är inte bara avundsjuka på djurriket, men den mänskliga också. De kan förbli i luften under mycket tät kontroll i väntan på potentiella kompisar, byte eller rovdjur. Med sin nästan 360-graders syn kan de urskilja mål mot rörig bakgrund och sedan vidta lämpliga åtgärder.

Dr Russell Brinkworth, en UniSA neurovetenskapare, mekatronisk ingenjör och robotiksexpert, och professor Anthony Finn, Direktör för försvars- och systeminstitutet vid UniSA och expert på sensorbearbetning och autonoma system, använder insekthjärnor som inspiration för synsystem i datorer.

Under sex år arbetade Dr Brinkworth med ett litet team som omsorgsfullt mätte och modellerade neurologin i det tidiga synsystemet för svävfågeln och trollsländan. Under de senaste åtta åren har han, Prof Finn, och ett växande team av forskare vid UniSA:s Mawson Lakes Campus, har replikerat den visuella funktionaliteten hos dessa insekter och använder dem som grund för att förbättra detekteringssystem i kameror.

Deras bioinspirerade forskning har en rad tillämpningar, från att utveckla bioniska ögon till att förbättra navigationssystemen för förarlösa bilar, upptäcka drönare i komplicerade miljöer, skanna skogar för att fånga detaljerad information om enskilda träd, förbättra ansiktsigenkänningstekniker, och till och med övervaka djurlivet i tätt kamouflerade områden.

Genom att replikera trollsländans visuella algoritmer i en datormodell, forskarna bygger sensorsystem som kan hitta objekt i scener som är mycket ljusa eller mycket mörka, har antingen höga eller låga kontraster, och befinner sig i komplexa och oklara landskap - något som datorer för närvarande inte lyckas.

"Trollsländor har samma förmåga som människor, djur och andra insekter för att anpassa sig till mörka och ljusa omgivningar, "Dr Brinkworth säger." De har också överlägsna spårnings- och upptäcktsfärdigheter. Alla dessa visuella processer kan kartläggas för att hjälpa oss att bygga system som kan fungera i komplexa miljöer.

"Anledningen till att det har förekommit några dödsolyckor med förarlösa bilar är att fler framsteg måste göras inom det visuella bearbetningsområdet. Nuvarande kamerasystem kämpar med att skilja mellan ljus och mörkt och olika objekt. Vår forskning hjälper till att lösa detta.

"Biologiskt sett den mänskliga ögonstrukturen jämförs lite med insektsögon och de två arterna uppfattar saker väldigt olika. Dock, hur insekter behandlar visuell information är anmärkningsvärt lik människor.

"Vi tar algoritmerna som insekter använder, och vi ändrar dem för att passa våra syften, oavsett om det är för att förbättra videokameran eller för att förbättra ansiktsigenkänning. "

Samma biologiskt inspirerade algoritmer kan också tillämpas på ljud, gör det lättare att lyssna på objekt i bullriga miljöer.

Det betyder att små, tyst, långsamma mål, som drönare, kan spåras baserat på både deras visuella och akustiska signaturer.

Med hjälp av deras bildbehandlingsförmåga och avkänningsexpertis, Prof Finn och Dr Brinkworth leder också ett UniSA-projekt för att bekämpa det växande globala hotet från IED-bärande drönare.

Improviserade sprängladdningar är bland de dödligaste vapnen i modern krigföring, dödar eller skadar mer än 3000 soldater i Afghanistan 2017.

Denna vapenbildning av drönare av terrorgrupper har lett till att gruppen Defence Science and Technology (DST) har bjudit in forskare och experter från industri och akademi att komma med tekniska lösningar.

Prof.

Med hjälp av algoritmen inspirerad av insektneurologi och fysiologi, deras forskargrupp har utvecklat elektrooptik, infraröd och akustisk sensorteknologi som kan upptäcka fjärrstyrda flygplan på imponerande avstånd.

"Det vi har gjort är att överföra modellen för svävflygningen bortom biologin och simuleringen och sätta den på inbäddade datorer, "Prof Finn säger." Dessa är små, bärbara system som gör att vi kan bearbeta bilder och data med cirka 100 bilder per sekund, identifiera mål i mycket komplexa inställningar i realtid, även när de upptar mindre än en bildpixel eller är praktiskt taget ohörbara. "

"Om någon vill stoppa en större flygplats från att fungera, allt de behöver göra är att flyga en liten drönare i närheten. Vi såg detta i december 2018 när hundratals flygningar avbröts på Gatwick flygplats nära London efter drönarobservationer nära en av landningsbanorna. "

Arbetar i samarbete med ett Sydney-baserat företag, Midspar -system, och DST -gruppen, Prof.

Projektet för att upptäcka drönare förväntas vara klart i slutet av 2020.