In this paper, a bat-inspired high-resolution ultrasound 3D imaging system is presented. Live bats demonstrate that the properly used ultrasound can be used to perceive 3D space. With this in mind, a neural network referred to as a Bat-G network is implemented to reconstruct the 3D representation of target objects from the hyperbolic FM (HFM) chirped ultrasonic echoes. The Bat-G network consists of an encoder emulating a bat's central auditory pathway, and a 3D graphical visualization decoder. For the acquisition of the ultrasound data, a custom-made Bat-I sensor module is used. The Bat-G network shows the uniform 3D reconstruction results and achieves precision, recall, and F1-score of 0.896, 0.899, and 0.895, respectively. The experimental results demonstrate the implementation feasibility of a high-resolution non-optical sound-based imaging system being used by live bats.
이 논문에서는, 박쥐를 모방하여 고해상도 3차원 초음파 이미징 시스템에 관해 다루었다. 살아있는 박쥐의 뛰어난 3차원 인지 능력으로부터 초음파 정보를 적절히 사용하면 고해상도 3차원 이미징이 가능하다는 것을 유추할 수 있었다. 이러한 점에 기인하여 물체에 방사한 hyperbolic한 형태의 주파수 변조 첩핑 신호가 반사되어 돌아온 에코를 이용해 물체의 3차원 형상을 복원해내는 Bat-G 네트워크를 구현하였다. 이 Bat-G 네트워크는 박쥐의 중추 청신경망을 모방하여 설계한 인코더와 3차원 그래픽컬 시각화 디코더로 구성되어있다. 초음파 측정 데이터를 수득하기 위해 자체 개발한 Bat-I 센서 모듈을 사용하였다. 결과적으로 Bat-G 네트워크는 균일한 3차원 형상 복원 결과들을 얻었으며 precision, reall, F1-score에서 각각 0.896, 0.899, 그리고 0.895 수치를 기록했다. 이러한 실험 결과들은 박쥐들이 사용하는 것과 같이 광학이 아닌 소리에 기반한 고해상도 이미징 시스템 구현의 가능성을 검증해주는 의미있는 결과였다.
