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類視網膜仿生光電和圖像傳感器
芯片
基于事件驅動方式的仿生視覺圖像傳感器,用于高速場景的拍攝 一、項目分類 關鍵核心技術突破、顯著效益成果轉化 二、成果簡介 隨著虛擬現實(VR)、增強現實(AR)和混合虛擬增強現實(MR)技術、自動駕駛、物聯網以及機器視覺等領域的飛速發展,對圖像傳感器的采集速度提出了更高的要求。傳統基于“幀”掃描形式的CMOS 或 CCD 圖像傳感器較難滿足高速運動物體的拍攝需求,若提高相機的圖像采集幀率,則需要采用高性能且結構復雜的模數轉換器,大量的圖像會帶來較大的數據冗余,此外,也會面臨功耗高的問題。 相比于傳統的光電和圖像傳感器,生物視網膜具有許多不可比擬的優勢。視網膜中的光感受器可根據外界光強的變化自適應調節增益,能夠感知超過 180dB 的光強范圍。另外,視網膜基于事件驅動式的采集方式,僅輸出場景中光強發生變化的信息,因而,能夠濾除低頻信息帶來的冗余。在信號處理和傳輸上,采用異步通信的方式,通過神經節細胞將光強信息轉換為時空脈沖信號,實現低功耗。 受到生物視網膜的啟發,研究人員提出了基于事件驅動方式的仿生視覺圖像傳感器,用于高速場景的拍攝。該類傳感器多采用對數像素電路作為光強探測單元,因其動態響應范圍寬,可隨機讀取。然而,對數電路在弱光環境下靈敏度低,幾乎沒有光響應,即仍然無法模仿視網膜弱光下的高靈敏度,除此之外,其輸出受到 (Fixed Pattern Noise,FPN)的影響,降低了圖像質量。 我們提出了一種兼容 CMOS 工藝的光敏二極管體偏置場效應晶體管器件(PD- body biased MOSFET,簡稱 PD-MOS),其結構圖和等效電路如圖 1所示。 利用 PD 的感光特性以及 MOSFET 的正向襯底偏置效應實現集成光強探測及信號放大于一體的光電器件。該器件可解決對數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。設計成像測試方案并搭建靜態圖像采集測試系統,實現靜態顯示,通過 MTALAB 進行圖像恢復從而實現動態圖像顯示功能。 圖 1 (a) PD-MOS 器件結構及其 (b) 等效電路圖 經過商用 180nm CMOS 工藝流程制備后的器件概貌如圖 2 所示,圖 (a) 為三種不同像素設計的芯片實物圖,從上至下分別為環形結構、條形結構及對數像素電路,將其中的環形結構在顯微鏡下放大觀察可看到圖 (b) 所示的形貌,圖 (c) 為4個像素的顯微圖。 圖 2 (a) PD-MOS 成像陣列芯片的實物圖,(b) 環形結構芯片在顯微鏡下的放大圖以及 (c) 環形結構像素放大圖 上位機實時顯示效果如圖3所示,可以明顯看出兩根頭發相交。子圖 (a) 為暗態時的 100 幀平均灰度圖,子圖 (b) 為暗態時的曲面圖,子圖 (c) (e) (g) (i) 為光態下的圖,子圖 (d) (f) (h) (j) 為光態下的圖像數據減去暗態下圖像數據的降噪圖,可以發現在30nw/cm2 輻照度下已經出現頭發的輪廓,當輻照度繼續增加,頭發的輪廓越來越清晰,當輻照度達到 3mw/cm2,仍然可以看到頭發的輪廓。 圖 3 陣列芯片采集的圖像 不同于傳統計算機視覺系統的圖像采集方式,生物視覺系統的成像由視野場景中發生的事件觸發,且生物視網膜具有寬動態響應范圍、超低功耗以及異步傳輸等特點,這為仿生視覺系統的研究提供了全新的思路。隨著物聯網、自動駕駛以及安防等領域的快速發展,它們對高速動態圖像傳感器的需求也日益提升。近些年,針對這些需求,研究人員提出了一種用于采集高速動態信息的類視網膜相機,成為了一大熱點研究方向。類視網膜相機的工作原理模擬了生物視網膜事件驅動型的采集方式及異步型的傳輸模式,為動態視覺成像提供了硬件基礎。綜上,該類傳感器的研究具有十分重要的科研意義和深遠的經濟價值。
中山大學
2022-08-15
基于自主北斗
芯片
的高速導航定位定時接收機
項目簡介: 發展自主知識產權的北斗衛
西華大學
2021-04-14
技術需求:國產集成化高精度激光陀螺專用
芯片
微晶玻璃腔體是激光陀螺的重要元件和組成部分,為了降低對進口材料的依賴程度、提高國產化水平,對國產微晶玻璃腔體在激光陀螺批量化生產中的可行性進行分析,主要研究內容包括:國產微晶玻璃的制造工藝;采用國產微晶玻璃腔體與采用進口微晶玻璃腔體的激光陀螺性能比較;使用國產微晶玻璃腔體激光陀螺樣機。使用國產化微晶玻璃腔體激光陀螺樣機零偏穩定性和溫度零偏變化率能夠達到現有水平。
江西馳宇光電科技發展有限公司
2021-11-02
進展 | 電子系崔開宇在超光譜成像
芯片
方面取得重要進展,研制出國際首款實時超光譜成像
芯片
清華大學電子工程系黃翊東教授團隊崔開宇副教授帶領學生在超光譜成像芯片方面取得重要進展,研制出國際首款實時超光譜成像芯片,相比已有光譜檢測技術實現了從單點光譜儀到超光譜成像芯片的跨越。
清華大學
2022-05-30
H7
N
9亞型流感抗原快速檢測試紙條
該成果是揚州大學江蘇省家禽疫病防控工程技術研究中心自主研發的 H7N9 亞型流感抗原檢測試劑及試劑盒產品。 產品以兩株針對 H7N9 流感病毒不同抗原表位的單克隆抗體建立雙抗體夾心免疫層析快速檢測試紙條。該試紙條特異性、廣譜性強,與傳統的血凝和血凝抑制試驗相比,靈敏度更高、耗時更短; 與國外進口的同類產品有相同的檢出率,且敏感性更高,更利于臨床樣品的快速檢測,適合推廣應用。
揚州大學
2021-04-14
一種
N
2 分子振轉 Raman 譜的測量系統
本發明公開了一種 N2 分子振轉 Raman 譜的測量系統。該系統由發射單元和光學接收與信號檢測單 元組成。發射單元采用種子注入的固體激光器輸出極窄線寬的 354.8 nm 紫外激光照射大氣分子;光學接 收與信號檢測單元收集由 N2 分子產生的振轉 Raman 譜信號,采用雙光柵色散系統將 384.9-388.6 nm 范 圍光以 8.3 mm nm-1 的線色散率在空間上色散開來,采用 32 通道的線陣探測器分辨并記錄 N2 分子振轉 Ram
武漢大學
2021-04-14
一種單相α-Si3
N
4超細粉體及其制備方法
本發明涉及一種單相α?Si3N4超細粉體及其制備方法。其技術方案是:先將5——30wt%的單質硅粉、15——45wt%的固態氮源和40——80wt%的鹵化物粉混合均勻,制得混合物;再將所述混合物置入管式電爐內,在氮氣氣氛下以2——10℃/min的升溫速率升至1000——1300℃,保溫2——6小時;然后將所得產物用去離子水反復清洗,直至分別用AgNO3和Ca(NO3)2溶液滴定不再出現白色沉淀為止;最后在110℃條件下干燥10——24小時,即得單相α?Si3N4超細粉體。本發明具有反應溫度低、成本低、合成工藝簡單、過程易于控制、產率高和產業化前景大的特點;所制備的單相α?Si3N4超細粉體粒度為100——500nm,無雜相、活性高、顆粒團聚小和粒度分布均勻。 (注:本項目發布于2015年)
武漢科技大學
2021-01-12
XM-633頭頸部層次解剖模型附腦
N
、A模型
XM-633頭頸部層次解剖模型附腦N、A ? XM-633頭頸部層次解剖模型附腦N、A模型顯示頭部、頸部深、淺層血管和神經,在顯示頭部、頸部的肌肉基礎上顯示血管、神經的分布和走向,頭部、頸部作正中矢狀切面顯示各種器官結構,左側半腦拆下可示腦神經外形及腦神經進出腦及腦顱底部位,腦可拆下示眼外肌。 尺寸:自然大,38.5×24×50cm 材質:PVC材料
上海欣曼科教設備有限公司
2021-08-23
P06/
N
01/PSt壓電陶瓷促動器—芯明天科技
產品詳細介紹 壓電陶瓷,是一種能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料。壓電陶瓷到底是一種什么樣的材料呢?壓電陶瓷屬于無機非金屬材料。這是一種具有壓電效應的材料。所謂壓電效應是指某些介質在力的作用下產生形變,引起介質表面帶電,這是正壓電效應。反之,施加激勵電場,介質將產生機械形變,稱逆壓電效應。這種奇妙的效應已經被科學家應用在與人民生活密切相關的許多領域,以實現能量轉換、傳感、驅動、頻率控制等功能 特性:納米級分辨率 無摩擦,無間隙 剛度強,使用壽命長 可選擇位置傳感功能進行閉環控制 真空兼容,可在高溫或低溫下操作 機械接頭形式:螺紋、圓球、平頭 可根據客戶要求定制應用:通信,光纖調節 顯微鏡微調,機械工程 微系統技術,你米定位技術 半導體設備,精密儀器 閥門(真空管) 度量衡/干涉度量學 生命科學/生物技術
哈爾濱芯明天科技有限公司
2021-08-23
東南大學毫米波CMOS
芯片
研發取得重大突破
由東南大學信息科學與工程學院尤肖虎教授、趙滌燹教授牽頭,聯合成都天銳星通科技有限公司、網絡通信與安全紫金山實驗室等單位完成的“Ka頻段CMOS相控陣芯片與大規模集成陣列天線技術”項目成果通過了中國電子學會組織的現場鑒定。 由中國工程院鄔賀銓院士、陳左寧院士、李國杰院士、呂躍廣院士、丁文華院士以及來自中國移動、信通院、華為、中興、大唐電信和國內5所高校的共15位專家組成的鑒定委員會對該項成果進行了現場鑒定并給予了高度評價,一致認為:該項目解決了硅基CMOS毫米波Ka頻段相控陣芯片和天線走向大規模推廣應用的核心技術瓶頸問題,成功研制了Ka頻段CMOS相控陣芯片,并探索出了一套有效的毫米波大規模集成陣列天線低成本解決方案,多項關鍵技術屬首創;在硅基CMOS毫米波技術路線取得重大突破,在大規模相控陣天線集成度方面國際領先;成果在5G/6G毫米波和寬帶衛星通信等領域具有廣闊的應用前景,在該領域“卡脖子”技術上取得關鍵突破,已在相關應用部門得以成功推廣應用。 目前,用于射頻芯片的40nm和28nm CMOS工藝特征頻率已經超過250GHz,在理論上完全可以滿足毫米波應用需求。毫米波硅基CMOS集成電路技術的突破,將帶來無線通信行業的一次變革,解決相控陣系統“不是不想用,只是用不起”的問題,把毫米波芯片及大規模相控陣變成來一種極低成本的易耗品。相比鍺硅工藝和化合物半導體工藝,CMOS工藝在成本、集成度和成品率上具有巨大優勢,但其輸出功率相對較低,器件本身寄生效應較大。項目組經過長達6年的技術探索與創新,克服了毫米波CMOS芯片技術的固有瓶頸問題,所研制的芯片噪聲系數為3dB,發射通道效率達到15%,無需校準便可實現精確幅相調控;基于大規模相控陣的波束成形能力,克服了毫米波CMOS芯片輸出功率受限的問題。
東南大學
2021-02-01
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