為了研究立體視覺，他們給螳螂戴上了3D眼鏡…

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研究將有助於提升機器視覺。

文 | 陳大志

動物是科學研究的繆斯，這話真沒錯。之前就有研究人員受皮皮蝦能感知16色眼睛的啟發，發明了一款可以「感知偏振光」的超敏感相機。現在，一個來自英國的研究團隊將觀察對象轉向了螳螂。這次，他們給螳螂戴上了世界上最小的3D眼鏡。

近看是這樣：

看完圖片之後，相信你和我一樣會好奇兩個問題：為什麼是螳螂？為什麼要給它戴3D眼鏡？

據這項發表在《當代生物學》雜誌上的最新研究介紹，螳螂是目前已知的無脊椎動物中唯一具有立體視覺的昆蟲。只要獵物出現在它的攻擊距離內，這種掠食性昆蟲依靠其立體視覺很快就能探測到獵物的位置。

但眾所周知，螳螂的體型不大，腦部也非常小，所以如果搞清楚螳螂是如何依靠視覺進行深度距離感知的話，就能夠降低目前機器立體視覺研究對複雜計算能力的要求。

「這是一種更簡單的3D 視覺方法。」研究員Jenny Read說，「目前的機器立體視覺演算法需要大量的計算能力，減少這種要求意味著更小、更輕的機器人可以使用螳螂的成像方法。」

至於第二個問題3D眼鏡，那就跟立體視覺有關係了。立體視覺指的是能夠根據兩隻眼睛所看到的不同視角來估計物體距離的能力。它是神經科學中一個重要的模式感知系統，也是機器視覺研究的一個主要領域。

人類是如何感知3D物體距離的呢？我們的每隻眼睛會以略微不同的角度看待一個物體，之後大腦會利用兩隻眼睛中對物體亮度感知的差異來繪製圖像，從而計算物體的距離。包括猴子、馬、貓等在內的哺乳動物、鳥類以及幾乎所有的機器立體視覺演算法都遵循這個邏輯。

而為了驗證螳螂是否採用了同樣的方法，研究小組製作了不同顏色的3D濾光鏡，並用蜂蠟固定在了20隻成年螳螂的頭上。

螳螂頭上固定了兩個淚滴狀的鏡片

之後，研究人員向它們展示了一系列潛在的"獵物"（其實是研究人員特製了一部3D電影，電影畫面中會出現一些移動的小斑點）。

結果發現，即便這些「獵物」完全與影像背景融為一體且在複雜的視覺場景中活動，螳螂都能準確地識別並試圖捕捉距離它們2.5厘米範圍內的"獵物"。

研究表明，螳螂的立體視覺使用了一種完全不同於人類的演算法。論文的作者之一、紐卡斯爾大學的 Vivek Nityananda在一段解釋視頻中說，我們發現螳螂不會為圖像細節而煩惱，而只是尋找圖像中正在移動和改變的部分。

換句話說，與人類直接比較兩隻眼睛中圖像的亮度來判斷物體距離不同，螳螂的立體視覺感知是基於圖像運動區域的差異。更引人注目的是，當兩隻眼睛捕捉到的亮度模式不匹配時, 這些昆蟲在判斷立體距離時勝過人類。

與人類大腦800多億個神經元相比，螳螂的立體視覺計算簡單到只在包含一百萬個神經元的大腦中就能完成。所以如果科學家們能夠複製螳螂立體視覺探測的方式，他們就能創造出更輕量級的機器人，並且讓這些機器人具備更好的3D 視覺效果。

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