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基于事件驅(qū)動(dòng)方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場(chǎng)景的拍攝 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破、顯著效益成果轉(zhuǎn)化 二、成果簡介 隨著虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和混合虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（MR）技術(shù)、自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)以及機(jī)器視覺等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對(duì)圖像傳感器的采集速度提出了更高的要求。傳統(tǒng)基于“幀”掃描形式的CMOS 或 CCD 圖像傳感器較難滿足高速運(yùn)動(dòng)物體的拍攝需求，若提高相機(jī)的圖像采集幀率，則需要采用高性能且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，大量的圖像會(huì)帶來較大的數(shù)據(jù)冗余，此外，也會(huì)面臨功耗高的問題。 相比于傳統(tǒng)的光電和圖像傳感器，生物視網(wǎng)膜具有許多不可比擬的優(yōu)勢(shì)。視網(wǎng)膜中的光感受器可根據(jù)外界光強(qiáng)的變化自適應(yīng)調(diào)節(jié)增益，能夠感知超過 180dB 的光強(qiáng)范圍。另外，視網(wǎng)膜基于事件驅(qū)動(dòng)式的采集方式，僅輸出場(chǎng)景中光強(qiáng)發(fā)生變化的信息，因而，能夠?yàn)V除低頻信息帶來的冗余。在信號(hào)處理和傳輸上，采用異步通信的方式，通過神經(jīng)節(jié)細(xì)胞將光強(qiáng)信息轉(zhuǎn)換為時(shí)空脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)低功耗。 受到生物視網(wǎng)膜的啟發(fā)，研究人員提出了基于事件驅(qū)動(dòng)方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場(chǎng)景的拍攝。該類傳感器多采用對(duì)數(shù)像素電路作為光強(qiáng)探測(cè)單元，因其動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍寬，可隨機(jī)讀取。然而，對(duì)數(shù)電路在弱光環(huán)境下靈敏度低，幾乎沒有光響應(yīng)，即仍然無法模仿視網(wǎng)膜弱光下的高靈敏度，除此之外，其輸出受到 (Fixed Pattern Noise，F(xiàn)PN)的影響，降低了圖像質(zhì)量。 我們提出了一種兼容 CMOS 工藝的光敏二極管體偏置場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件(PD- body biased MOSFET，簡稱 PD-MOS)，其結(jié)構(gòu)圖和等效電路如圖 1所示。 利用 PD 的感光特性以及 MOSFET 的正向襯底偏置效應(yīng)實(shí)現(xiàn)集成光強(qiáng)探測(cè)及信號(hào)放大于一體的光電器件。該器件可解決對(duì)數(shù)電路在弱光下靈敏度低的問題，并且提出了一種明暗傳感器的方案以降低噪聲。設(shè)計(jì)成像測(cè)試方案并搭建靜態(tài)圖像采集測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示，通過 MTALAB 進(jìn)行圖像恢復(fù)從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)圖像顯示功能。   圖 1 (a) PD-MOS 器件結(jié)構(gòu)及其 (b) 等效電路圖 經(jīng)過商用 180nm CMOS 工藝流程制備后的器件概貌如圖 2 所示，圖 (a) 為三種不同像素設(shè)計(jì)的芯片實(shí)物圖，從上至下分別為環(huán)形結(jié)構(gòu)、條形結(jié)構(gòu)及對(duì)數(shù)像素電路，將其中的環(huán)形結(jié)構(gòu)在顯微鏡下放大觀察可看到圖 (b) 所示的形貌，圖 (c) 為4個(gè)像素的顯微圖。   圖 2 (a) PD-MOS 成像陣列芯片的實(shí)物圖，(b) 環(huán)形結(jié)構(gòu)芯片在顯微鏡下的放大圖以及 (c) 環(huán)形結(jié)構(gòu)像素放大圖 上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示效果如圖3所示，可以明顯看出兩根頭發(fā)相交。子圖 (a) 為暗態(tài)時(shí)的 100 幀平均灰度圖，子圖 (b) 為暗態(tài)時(shí)的曲面圖，子圖 (c) (e) (g) (i) 為光態(tài)下的圖，子圖 (d) (f) (h) (j) 為光態(tài)下的圖像數(shù)據(jù)減去暗態(tài)下圖像數(shù)據(jù)的降噪圖，可以發(fā)現(xiàn)在30nw/cm2 輻照度下已經(jīng)出現(xiàn)頭發(fā)的輪廓，當(dāng)輻照度繼續(xù)增加，頭發(fā)的輪廓越來越清晰，當(dāng)輻照度達(dá)到 3mw/cm2，仍然可以看到頭發(fā)的輪廓。   圖 3 陣列芯片采集的圖像 不同于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的圖像采集方式，生物視覺系統(tǒng)的成像由視野場(chǎng)景中發(fā)生的事件觸發(fā)，且生物視網(wǎng)膜具有寬動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍、超低功耗以及異步傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，這為仿生視覺系統(tǒng)的研究提供了全新的思路。隨著物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛以及安防等領(lǐng)域的快速發(fā)展，它們對(duì)高速動(dòng)態(tài)圖像傳感器的需求也日益提升。近些年，針對(duì)這些需求，研究人員提出了一種用于采集高速動(dòng)態(tài)信息的類視網(wǎng)膜相機(jī)，成為了一大熱點(diǎn)研究方向。類視網(wǎng)膜相機(jī)的工作原理模擬了生物視網(wǎng)膜事件驅(qū)動(dòng)型的采集方式及異步型的傳輸模式，為動(dòng)態(tài)視覺成像提供了硬件基礎(chǔ)。綜上，該類傳感器的研究具有十分重要的科研意義和深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

解剖結(jié)構(gòu)正確，體表骨性標(biāo)志清楚，關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)靈活，可添加或替換不同的穿刺模塊，可進(jìn)行腰椎穿刺、髂前上棘骨髓穿刺、胸腔穿刺、腹腔穿刺、靜脈穿刺等操作訓(xùn)練。適用于臨床醫(yī)學(xué)本科生實(shí)習(xí)示教、住院醫(yī)師培訓(xùn)等。 可根據(jù)用戶需求在此模型身上添加新的穿刺模塊。 注：模型充分體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值性，行穿刺功能同時(shí)，還可定制克雷氏骨折、根骨骨折等全身各處骨折形式。

成分：從土貝母中提取分離的土貝母皂甙主治：主要用于治療各種時(shí)提瘤有栓塞指征的病人效果：抗腫瘤中藥栓塞劑有較好的抗腫瘤作用。臨床應(yīng)用于腫瘤患者術(shù)前栓塞腫瘤血管、阻斷血供、殺傷腫瘤細(xì)胞并能提高機(jī)體免疫力。特別對(duì)無手術(shù)指征的患者，采用栓塞療法可提高患者的生存質(zhì)量和生存時(shí)間。土貝母皂甙具有抗病毒、抗腫瘤作用，并能提高機(jī)體免疫力。在此基礎(chǔ)上制備成栓塞劑，具有雙重的治

微流體數(shù)字化技術(shù)通過對(duì)裸結(jié)構(gòu)的微噴嘴實(shí)施脈沖的慣性力，使微量流體在慣性力與黏性力交替作用下實(shí)現(xiàn)微流體的脈沖流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化可控的微量流體的噴射，適用于液體微噴射、粉體微噴射等領(lǐng)域。 成熟度：基于非晶態(tài)玻璃材料毛細(xì)加工原理，進(jìn)行了拉制、鍛制、殘余應(yīng)力熱處理等工序研究，制作了出微納米級(jí)的微噴嘴、微管道。以玻璃微噴嘴制備儀為平臺(tái)研究了不同拉制參數(shù)、鍛制參數(shù)對(duì)微噴嘴幾何形狀的影響規(guī)律。基于微流體脈沖驅(qū)動(dòng)-控制技術(shù)，分別采用拉制、鍛制的微噴嘴穩(wěn)定地制備了均一的微液滴。 微流體

（專利號(hào)：ZL 201410446620.8） 簡介：本發(fā)明公開一種仿生撲翼飛行器升力測(cè)試裝置及測(cè)試方法，屬于撲翼飛行器技術(shù)領(lǐng)域。該發(fā)明主要包括連接軸、擺桿、斜桿、支架、大齒輪、小齒輪、立柱、底盤、傳感器、發(fā)送器等；其中：連接軸、擺桿和立柱的軸線位于同一平面內(nèi)，連接軸固定在擺桿的下端，擺桿的上端與斜桿下端鉸接，斜桿上端與大齒輪固定聯(lián)接，大齒輪由軸承支承在支架的立軸上，并與電機(jī)軸端的小齒輪保持嚙合，支架、立柱和底盤連接形成固定機(jī)架，發(fā)送器安裝在傳感器的尾部。傳感器測(cè)量擺桿相對(duì)于斜桿的角位移，由數(shù)學(xué)模型計(jì)算出對(duì)應(yīng)的升力。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小測(cè)量范圍大，測(cè)量準(zhǔn)確度高，測(cè)試時(shí)模型安裝方便，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。

課題主要研究在模擬及真實(shí)口腔環(huán)境中，發(fā)展缺損牙齒和種植體表面蛋白質(zhì)組裝體等生物調(diào)控因子的程序化構(gòu)筑和仿生礦化修復(fù)技術(shù)，并從微、介到宏觀尺度探究材料生長過程中蛋白質(zhì)組裝體介導(dǎo)的生物礦化機(jī)制。該研究為原位仿生礦化方法修復(fù)牙損傷提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)；

本系統(tǒng)基于北京航空航天大學(xué)模式識(shí)別與人工智能實(shí)驗(yàn)室的多模情感識(shí)別與情感表達(dá)融合技術(shù)，開發(fā)了基于3D仿生代理的多模情感人機(jī)交互系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有情感感知與表達(dá)能力，能夠通過采集用戶的視音頻信號(hào)，實(shí)時(shí)感知用戶表情和語音中包含的六種基本情感信息（高興、悲傷、驚訝、害怕、生氣、嫌惡），識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到85%，并通過3D仿生代理生動(dòng)的語音和肢體動(dòng)作與用戶進(jìn)行自然和諧的對(duì)話交流。系統(tǒng)消耗資源少，適合移動(dòng)平臺(tái)；融合表情和語音進(jìn)行決策級(jí)情感識(shí)別，識(shí)別率高；采用3D仿生代理，交互界面生動(dòng)自然。該系統(tǒng)及相應(yīng)情感感知技術(shù)可應(yīng)用于新一代情感人機(jī)交互界面。本成果已獲得授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)，受理發(fā)明專利15項(xiàng)，申請(qǐng)國際發(fā)明專利2項(xiàng)。授權(quán)發(fā)明專利如下：一種魯棒的人臉表情識(shí)別方法，ZL200810223211.6；漢語語音情感信息的提取及建模方法，ZL200810104541.3。

本發(fā)明公開了一種液晶基多眼套疊仿生成像探測(cè)芯片，包括多眼套疊成像探測(cè)架構(gòu)，其包括同軸順序設(shè)置的驅(qū)控與圖像預(yù)處理模塊、面陣可見光探測(cè)器以及面陣電控液晶聚光微透鏡，面陣電控液晶聚光微透鏡包括 m×m 個(gè)單元微透鏡，其中 m 均為正整數(shù)，面陣可見光探測(cè)器被劃分為 m×m 個(gè)子面陣可見光探測(cè)器，每個(gè)子面陣可見光探測(cè)器包括 m×m 個(gè)光敏元，面陣電控液晶聚光微透鏡用于接收目標(biāo)光波，并將該目標(biāo)光波離散分割到面陣可見光探測(cè)器中不同

由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)葉片型面是空間異型曲面，因而其設(shè)計(jì)、制造及維修都面臨巨大挑戰(zhàn)。為了在設(shè)計(jì)加工層面提高葉片加工質(zhì)量，同時(shí)在修復(fù)層面提高葉片使用壽命，開展葉片高效高精測(cè)量研究至關(guān)重要。 本項(xiàng)目面向葉片制造研發(fā)了一套基于四軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與線激光掃描相結(jié)合的葉片型面檢測(cè)裝置，并開發(fā)了集運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集與處理、精度評(píng)估等多功能于一體的軟件系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)多類型葉片的二維截面高精度測(cè)量與三維型面自動(dòng)化高效重構(gòu),有效克服因葉片復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征帶來的掃描數(shù)據(jù)密度差異性大、重疊區(qū)不足等因素對(duì)重構(gòu)精度的影響。本項(xiàng)目面向葉片3D打印修復(fù)，研發(fā)了一套高效高精度的葉片檢測(cè)方法與集成系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)批量化葉片截面輪廓位姿及其輪廓的自動(dòng)化測(cè)量、數(shù)據(jù)重構(gòu)和葉片配準(zhǔn)，為葉片修復(fù)工藝流程中的3D打印和后續(xù)機(jī)加工等工藝環(huán)節(jié)提供關(guān)鍵的數(shù)字化測(cè)量、加工工藝數(shù)據(jù)，有效提升修復(fù)精度與效率，并降低成本。 本項(xiàng)目的開發(fā)成果可應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等葉片制造、修復(fù)全生命周期的測(cè)評(píng)、重構(gòu)、反求等場(chǎng)景，市場(chǎng)規(guī)模大。 圖 面向葉片3D打印修復(fù)的檢測(cè)方法與集成系統(tǒng)硬件平臺(tái)