来自纽约高级科学研究中心（ASRC / CUNY）的AMOLF（荷兰阿姆斯特丹）的研究人员及其合作者已经创建了一种纳米结构表面，能够对输入图像进行实时数学边缘检测操作。这一发现可以提高图像处理的速度并降低能耗。这项工作可以实现超快速的物体检测和增强现实应用。

图像处理是几种快速增长的技术的核心，例如增强现实，自动驾驶和更一般的对象识别。但是计算机如何找到并识别物体？第一步是了解其边界在哪里，因此图像中的边缘检测成为图像识别的起点。边缘检测通常使用暗示基本速度限制和高能量消耗的集成电路以数字方式进行，或者以需要大量光学器件的模拟方式进行。

纳米结构化的超颖表面

AMOLF博士生Andrea Cordaro和他的同事们以全新的方式创建了一个光学超颖表面以透明衬底的形式保持硅纳米棒的阵列。当图像投影到超颖表面上时，透射光形成一个新图像，该图像显示了原始图像的边缘。有效地，超表面对图像执行数学导数运算，这提供了图像边缘的直接探测。

图（左）为边缘检测和空间区分示意图；（右）在726 nm波长处拍摄的AMOLF徽标的派生图像。

边缘检测

为了通过实验在图像上演示边缘检测，研究人员通过在透明基材上印刷微小的铬点，制作了版画的微型版《 Meisje met de parel》（J。Vermeer）。如果使用非共振照明（λ= 750 nm）将图像投影到超颖表面，则可以清晰识别原始图像。相反，如果照明具有正确的颜色（λ= 726 nm），则在变换后的图像中可以清楚地分辨出边缘。

这种新的光学计算和成像技术以光速运行，而数学运算本身不消耗任何能量，因为它仅涉及无源光学组件。通过将超颖表面直接放置在标准CCD或CMOS检测器芯片上，可以轻松实现超颖表面，从而为以低成本，低功耗和小尺寸运行的混合光学和电子计算带来了新的机遇。