De nombreuses personnes connaissent les systèmes de reconnaissance faciale qui déverrouillent les smartphones et les systèmes de jeux ou permettent d’accéder à nos comptes bancaires en ligne. Mais la technologie actuelle peut nécessiter des projecteurs et des objectifs de forme carrée. Maintenant, les chercheurs rapport dans Lettres nano un système d’imagerie de surface 3D plus élégant avec une optique plus plate et simplifiée. Lors de démonstrations de validation de principe, le nouveau système a reconnu le visage du David de Michel-Ange aussi bien qu’un système de smartphone existant.
L’imagerie de surface 3D est un outil couramment utilisé dans la reconnaissance faciale des smartphones, ainsi que dans la vision par ordinateur et la conduite autonome. Ces systèmes consistent généralement en un projecteur de points contenant plusieurs composants : un laser, des lentilles, un guide de lumière et un élément optique diffractif (DOE).
Le DOE est un type spécial de lentille qui divise le faisceau laser en un ensemble d’environ 32 000 points infrarouges. Ainsi, lorsqu’une personne regarde un écran verrouillé, le système de reconnaissance faciale projette un ensemble de points sur la majeure partie de son visage et la caméra de l’appareil lit le motif créé pour confirmer l’identité. Cependant, les systèmes de projecteurs de points sont relativement grands pour les petits appareils tels que les smartphones. Ainsi, Yu-Heng Hong, Hao-Chung Kuo, Yao-Wei Huang et leurs collègues ont décidé de développer un système de reconnaissance faciale plus compact, presque plat et nécessitant moins d’énergie pour fonctionner.
Pour ce faire, les chercheurs ont remplacé un projecteur de points traditionnel par un laser de faible puissance et une surface plate en arséniure de gallium, réduisant ainsi considérablement la taille et la consommation d’énergie du dispositif d’imagerie. Ils ont gravé le dessus de cette fine surface métallique avec un motif nanopillaire, qui crée une métasurface qui diffuse la lumière lorsqu’elle traverse le matériau.
Dans ce prototype, la lumière laser de faible puissance se disperse en 45 700 points infrarouges qui sont projetés sur un objet ou un visage placé devant la source lumineuse. Comme le système de projecteur de points, le nouveau système intègre une caméra pour lire les motifs créés par les points infrarouges.
Lors des tests du prototype, le système a identifié avec précision une réplique 3D du David de Michel-Ange en comparant les motifs de points infrarouges aux photos en ligne de la célèbre statue. Notamment, il y est parvenu en utilisant cinq à dix fois moins d’énergie et sur une plate-forme avec une surface environ 230 fois plus petite qu’un système de projecteur de points classique. Les chercheurs affirment que leur prototype démontre l’utilité des métasurfaces pour des solutions d’imagerie efficaces à petite échelle et à faible consommation pour la reconnaissance faciale, la robotique et la réalité étendue.
Plus d’information:
Wen-Cheng Hsu et al, Lumière structurée basée sur la métasurface et le PCSEL pour la perception monoculaire de la profondeur et la reconnaissance faciale, Lettres nano (2024). DOI : 10.1021/acs.nanolett.3c05002