阿姆斯特丹大學物理研究所的研究人員在Jorik van de Groep 的領導下，開發出突破性的方法，能以極快的速度和最低的能耗檢測影像邊緣。 他們的研究成果最近發表在ACS Photonics上。

物理學家利用一個由多個薄層組成的巧妙裝置，設法輸出傳入影像的邊緣。 圖片來源：阿姆斯特丹大學

隨著對運算能力需求的不斷增長，能耗已成為人們關注的焦點。 傳統硬體難以滿足日益增長的軟體需求，因此迫切需要高能源效率的替代方案。 為此，研究人員一直在探索既能提供高速效能，又能降低能耗的新運算方法。

其中一個很有前景的方法是光學模擬計算，這種技術在相機捕捉影像之前就利用光來執行數學運算。 光學模擬計算設備不需要電力，因此非常節能。 此外，由於這些操作是以光速進行的，因此過程幾乎是瞬時的。

這項突破可以為更有效率、更快速的數據處理解決方案鋪平道路，為依賴高速成像和分析的行業帶來潛在的遊戲規則改變。

物理學家與工業合作夥伴WITec 公司和SCIL Imprint Solutions 公司合作，重點研究了邊緣檢測技術，旨在識別圖像中的邊緣–亮度發生突然變化的位置，表明被觀測物體的邊界。 邊緣偵測是影像處理中最關鍵的任務之一，可應用於自動駕駛汽車等領域。 為了進行光學模擬計算，物理學家使用了一種簡單易製的薄膜堆疊。

結果證明，這種方法非常有效，甚至能偵測到非常小的物體（約1 微米）的邊緣。

這篇論文的第一作者Bernardo Dias 說：”與最先進的複雜光學鍍膜相比，層棧的設計非常簡單。儘管如此，我們的設備顯示出迄今為止最大的數值孔徑之一，使我們能夠對盡可能小的目標進行邊緣偵測。

這種方法的另一個好處是，它可以與大量光源（如燈、發光二極管或雷射）配合使用，從而促進了其在現有技術中的潛在應用。 研究結果表明，這些技術特別可用於高解析度顯微鏡檢查。 由於該裝置還能突顯傳統明視野顯微鏡看不到的透明物體邊緣（想想細胞），因此也可以應用於生物樣本。

下一步，研究人員的目標是開發用於光學模擬計算的可切換設備，在這種設備上，人們可以開關數學運算，或者設備可以在不同功能之間切換。

編譯自/ ScitechDaily