Många känner till ansiktsigenkänningssystem som låser upp smartphones och spelsystem eller ger tillgång till våra bankkonton online. Men den nuvarande tekniken kan kräva boxiga projektorer och linser. Nu rapporterar forskare i Nano Letters ett snyggare 3D-ytbildsystem med plattare, förenklad optik. I proof-of-concept-demonstrationer kände det nya systemet igen Michelangelos Davids ansikte lika väl som ett befintligt smartphonesystem.

Ytavbildning i 3D är ett vanligt verktyg som används vid ansiktsigenkänning av smartphones, såväl som vid datorseende och autonom körning. Dessa system består vanligtvis av en punktprojektor som innehåller flera komponenter:en laser, linser, en ljusledare och ett diffraktivt optiskt element (DOE).

DOE är en speciell sorts lins som bryter laserstrålen i en uppsättning av cirka 32 000 infraröda punkter. Så när en person tittar på en låst skärm projicerar ansiktsigenkänningssystemet en rad punkter på större delen av deras ansikte, och enhetens kamera läser mönstret som skapats för att bekräfta identiteten. Dock är punktprojektorsystem relativt stora för små enheter som smartphones. Så Yu-Heng Hong, Hao-Chung Kuo, Yao-Wei Huang och kollegor satsade på att utveckla ett mer kompakt ansiktsigenkänningssystem som skulle vara nästan platt och kräva mindre energi för att fungera.

För att göra detta ersatte forskarna en traditionell punktprojektor med en lågeffektlaser och en platt galliumarsenidyta, vilket avsevärt minskade bildenhetens storlek och strömförbrukning. De etsade toppen av denna tunna metallyta med ett nanopelarmönster, vilket skapar en metayta som sprider ljus när det passerar genom materialet.

I den här prototypen sprids det låga laserljuset till 45 700 infraröda punkter som projiceras på ett föremål eller ansikte placerat framför ljuskällan. Liksom punktprojektorsystemet har det nya systemet en kamera för att läsa mönstren som de infraröda prickarna skapade.

I tester av prototypen identifierade systemet exakt en 3D-replika av Michelangelos David genom att jämföra de infraröda punktmönstren med onlinefoton av den berömda statyn. Det åstadkoms detta med fem till tio gånger mindre ström och på en plattform med en yta som är cirka 230 gånger mindre än ett vanligt dot-projektorsystem. Forskarna säger att deras prototyp visar användbarheten av metasytor för effektiva småskaliga lågeffektsavbildningslösningar för ansiktsigenkänning, robotteknik och utökad verklighet.

Mer information: Wen-Cheng Hsu et al, Metasurface- och PCSEL-Based Structured Light for Monocular Deep Perception and Facial Recognition, Nano Letters (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c05002

Journalinformation: Nanobokstäver

Tillhandahålls av American Chemical Society