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基于事件驅(qū)動(dòng)方式的仿生視覺(jué)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(jiǎn)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(jué)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(lái)較大的數(shù)據(jù)冗余，此外，也會(huì)面臨功耗高的問(wèn)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(guò) 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(lái)的冗余。在信號(hào)處理和傳輸上，采用異步通信的方式，通過(guò)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(jué)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(méi)有光響應(yīng)，即仍然無(wú)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(jiǎn)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(wèn)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(guò) 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(guò)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(lái)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(jué)系統(tǒng)的圖像采集方式，生物視覺(jué)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(jué)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(jué)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。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介： 發(fā)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)

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(duì)進(jìn)口材料的依賴程度、提高國(guó)產(chǎn)化水平，對(duì)國(guó)產(chǎn)微晶玻璃腔體在激光陀螺批量化生產(chǎn)中的可行性進(jìn)行分析，主要研究?jī)?nèi)容包括：國(guó)產(chǎn)微晶玻璃的制造工藝；采用國(guó)產(chǎn)微晶玻璃腔體與采用進(jìn)口微晶玻璃腔體的激光陀螺性能比較；使用國(guó)產(chǎn)微晶玻璃腔體激光陀螺樣機(jī)。使用國(guó)產(chǎn)化微晶玻璃腔體激光陀螺樣機(jī)零偏穩(wěn)定性和溫度零偏變化率能夠達(dá)到現(xiàn)有水平。

針對(duì)植物油煉制過(guò)程產(chǎn)生的脫臭餾出物化合物因其組分結(jié)構(gòu)相似和物化性質(zhì)相近導(dǎo)致現(xiàn)有主要生產(chǎn)技 病理是腫瘤診斷的金標(biāo)準(zhǔn)。病理診斷的準(zhǔn)確嚴(yán)重依賴病理科醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)。智能化數(shù)字病理是數(shù)字化病 術(shù)中分離選擇性差等關(guān)鍵問(wèn)題，提出了以離子液體類溶劑強(qiáng)化的維生素E提取技術(shù)，重點(diǎn)發(fā)展植物脫臭餾 理與人工智能（AI）的結(jié)合，其推廣不但能減輕病理醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)，還能提高醫(yī)療欠發(fā)達(dá)地區(qū)的診斷水 出物中維生素E提取的連續(xù)萃取分離工藝。基于相平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合熱力學(xué)模型參數(shù)，構(gòu)建離子液體類溶 平，是病理學(xué)發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)。

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