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不列颠哥伦比亚大学研究带摄像头信鸽飞行视觉机理 提升空中机器人视觉感知性能

盖世汽车 言奇 2026-07-15 15:37:20
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盖世汽车讯 据外媒报道,不列颠哥伦比亚大学(UBC)的研究团队得出了一项颠覆普遍认知的关键发现:鸽子飞行时眼球并非一直固定不动,反而会做出缓慢、细微的眼部转动,这种眼球运动或许能帮助鸽子捕捉更多周边环境信息。

该项研究由Anthony Lapsansky(以下简称AL)博士和Doug Altshuler(以下简称DA)博士共同主导,AL博士在不列颠哥伦比亚大学担任博士后研究员期间开展了这项研究,而DA博士是不列颠哥伦比亚大学动物学系教授。相关研究成果已发表在期刊《当代生物学》(Current Biology)上。

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图片来源:AL博士

DA博士表示:“鸽子是非常理想的研究模型,因为它们能够代表许多鸟类。它们的眼睛位于头部两侧,因此几乎拥有全景视野。此外,鸽子易于饲养、容易训练,而且具有归巢能力,因此不用担心飞出去后找不回来。”

据AL博士介绍,这套定制追踪设备的设计灵感源于其过往从业经历。在攻读研究生之前,他曾担任驯鹰师,对猎鹰头罩(falconry hood)的结构和佩戴逻辑十分熟悉。基于这一经验,团队手工缝制了多款不同尺寸的专用头罩,用于将拍摄设备稳固固定在信鸽头部,同时配套设计了可搭载各类科研配件的微型“背包”。为保障设备适配性与飞行舒适度,研究团队多次让信鸽试戴调试,反复优化尺寸结构,最终确定出最优佩戴方案。

据悉,整套追踪设备极致轻量化,总重量仅27克,不会对信鸽正常飞行造成负担。设备集成了多款精密组件,包含一台半张信用卡大小的微型计算机、经过专业改装的商用微型摄像头,以及可监测飞行状态的运动与姿态测量单元(IMU)。同时,团队针对性优化了设备细节,通过专用线缆与电子胶带有效消除信鸽飞行过程中产生的静电干扰,大幅提升数据采集的稳定性与精准度。

在实验实操环节,研究团队设置了科学的对照观测方案。实验以16只信鸽组成的鸽群为观测对象,随机为其中两只信鸽佩戴搭载全套摄像、监测设备的头罩与微型背包,其余信鸽则佩戴无任何电子设备的同款模拟背包,排除设备佩戴本身对信鸽飞行行为的干扰。

实验过程中,研究人员在信鸽熟悉的固定飞行路线将其放飞,同时提前驱车赶回鸽舍,确保在信鸽归巢前就位,完整收集每一次飞行过程中的影像、运动姿态等核心实验数据,为后续分析信鸽飞行视觉机制、破解其飞行感知奥秘积累了详实、可靠的一手资料。

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图片来源:AL博士

该项研究成果不仅填补了鸟类视觉飞行机制的研究空白,也为自主飞行机器人、无人机的技术迭代提供了全新的仿生学启发。AL博士透露,目前市面上多数飞行机器人与无人机均搭载固定式摄像头,依靠镜头捕捉的视觉运动数据,判别飞行速度、行进方向,同时规避飞行途中的障碍物,完成基础飞行作业。

相较于机械设备,鸟类的飞行视觉系统更为智能高效。鸟类同样依靠视觉完成导航、避障等飞行行为,且能够主动调动眼球调整视觉视角,主动采集、筛选环境视觉信息,获取比固定视角设备更丰富、更精细的环境数据。这也意味着,生物飞行的视觉感知逻辑,远比传统机械视觉算法更为复杂和先进。

研究团队指出,人类与鸟类在运动视觉感知上存在共通的基础策略,这也是仿生飞行技术落地的重要依据。依托本次对信鸽眼球运动与视觉导航机制的研究成果,未来科研人员可借鉴鸟类动态视觉感知的核心逻辑,优化无人机、自主飞行机器人的视觉系统与飞行算法,打破固定摄像头的视角局限。

此举有望让机械设备复刻生物级别的灵活飞行模式,大幅提升复杂场景下的导航、避障与环境适配能力,推动智能飞行设备真正实现全方位、高适配的自主飞行。

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