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类视网膜仿生光电和图像传感器芯片
基于事件驱动方式的仿生视觉图像传感器,用于高速场景的拍摄 一、项目分类 关键核心技术突破、显著效益成果转化 二、成果简介 随着虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合虚拟增强现实(MR)技术、自动驾驶、物联网以及机器视觉等领域的飞速发展,对图像传感器的采集速度提出了更高的要求。传统基于“帧”扫描形式的CMOS 或 CCD 图像传感器较难满足高速运动物体的拍摄需求,若提高相机的图像采集帧率,则需要采用高性能且结构复杂的模数转换器,大量的图像会带来较大的数据冗余,此外,也会面临功耗高的问题。 相比于传统的光电和图像传感器,生物视网膜具有许多不可比拟的优势。视网膜中的光感受器可根据外界光强的变化自适应调节增益,能够感知超过 180dB 的光强范围。另外,视网膜基于事件驱动式的采集方式,仅输出场景中光强发生变化的信息,因而,能够滤除低频信息带来的冗余。在信号处理和传输上,采用异步通信的方式,通过神经节细胞将光强信息转换为时空脉冲信号,实现低功耗。 受到生物视网膜的启发,研究人员提出了基于事件驱动方式的仿生视觉图像传感器,用于高速场景的拍摄。该类传感器多采用对数像素电路作为光强探测单元,因其动态响应范围宽,可随机读取。然而,对数电路在弱光环境下灵敏度低,几乎没有光响应,即仍然无法模仿视网膜弱光下的高灵敏度,除此之外,其输出受到 (Fixed Pattern Noise,FPN)的影响,降低了图像质量。 我们提出了一种兼容 CMOS 工艺的光敏二极管体偏置场效应晶体管器件(PD- body biased MOSFET,简称 PD-MOS),其结构图和等效电路如图 1所示。 利用 PD 的感光特性以及 MOSFET 的正向衬底偏置效应实现集成光强探测及信号放大于一体的光电器件。该器件可解决对数电路在弱光下灵敏度低的问题,并且提出了一种明暗传感器的方案以降低噪声。设计成像测试方案并搭建静态图像采集测试系统,实现静态显示,通过 MTALAB 进行图像恢复从而实现动态图像显示功能。   图 1 (a) PD-MOS 器件结构及其 (b) 等效电路图 经过商用 180nm CMOS 工艺流程制备后的器件概貌如图 2 所示,图 (a) 为三种不同像素设计的芯片实物图,从上至下分别为环形结构、条形结构及对数像素电路,将其中的环形结构在显微镜下放大观察可看到图 (b) 所示的形貌,图 (c) 为4个像素的显微图。   图 2 (a) PD-MOS 成像阵列芯片的实物图,(b) 环形结构芯片在显微镜下的放大图以及 (c) 环形结构像素放大图 上位机实时显示效果如图3所示,可以明显看出两根头发相交。子图 (a) 为暗态时的 100 帧平均灰度图,子图 (b) 为暗态时的曲面图,子图 (c) (e) (g) (i) 为光态下的图,子图 (d) (f) (h) (j) 为光态下的图像数据减去暗态下图像数据的降噪图,可以发现在30nw/cm2 辐照度下已经出现头发的轮廓,当辐照度继续增加,头发的轮廓越来越清晰,当辐照度达到 3mw/cm2,仍然可以看到头发的轮廓。   图 3 阵列芯片采集的图像 不同于传统计算机视觉系统的图像采集方式,生物视觉系统的成像由视野场景中发生的事件触发,且生物视网膜具有宽动态响应范围、超低功耗以及异步传输等特点,这为仿生视觉系统的研究提供了全新的思路。随着物联网、自动驾驶以及安防等领域的快速发展,它们对高速动态图像传感器的需求也日益提升。近些年,针对这些需求,研究人员提出了一种用于采集高速动态信息的类视网膜相机,成为了一大热点研究方向。类视网膜相机的工作原理模拟了生物视网膜事件驱动型的采集方式及异步型的传输模式,为动态视觉成像提供了硬件基础。综上,该类传感器的研究具有十分重要的科研意义和深远的经济价值。
中山大学 2022-08-15
一种可见光宽带光谱图像配准方法
本发明公开了一种可见光宽带光谱图像配准方法,包括对图像进行灰度化、去噪和降采样处理,利 用 SIFT 算法提取图像特征点并构造特征描述算子;通过 k-d 树最近邻方法对特征点进行匹配,对匹配 特征点进行坐标升采样处理;根据图像退化阈值 T,利用欧式距离对错误匹配点进行约束,获得约束后 匹配点集 ΩN;对约束后匹配点集进行 m 对匹配点空间均匀采样,获得均匀分布的匹配点集 Ωm;利用最 小二乘方法求解图像放射变换参数矩阵 Tm,利用 Tm 对待配准图像进行坐标变换和双线性插值计算;以 参考图像和配准图像的互信息 MIm 作为评价指标,锁定最大互信息 MImax 对应的配准图像,实现可见光 宽带光谱图像的配准。本发明能显著降低错误匹配点数目、提高图像配准精度。
武汉大学 2021-04-13
一种图像全局最小可觉察差异的测定方法
本发明提供一种图像全局最小可觉察差异的测定方法,模型建立阶段根据每组测试图片特征参数生 成相对应的测试图片,利用阶梯法得到对应的噪声强度阈值,获取针对对比度掩蔽的视觉特性模型,提 出全局最小可觉察差异的计算模型。模型应用阶段,利用模型建立阶段所得全局最小可觉察差异的计算 模型,计算获取任意输入灰度图像的图像全局最小可觉察差异。本发明生成的测试图片具有更大的均方 误差 MSE 与隐藏噪声的能力,更有效地挖掘人眼的感知冗余;本发明提出的图像全局最小可觉察差异 的计算模型,综合了对比度掩蔽效应与其他掩蔽效应,结果更准确。
武汉大学 2021-04-13
基于对数差值点集模板的图像快速配准方法
本发明公开了一种基于对数差值点集模板的图像配准方法,包 括:(1)分别确定基准图像和待配准图像的搜索区域;(2)计算搜索区域的像素灰度值对数差值矩阵;(3)将基准图像搜索区域的对数 差值矩阵中绝对值最大的若干个点进行平均分组,每一组点的集合构 成一个基准模板;(4)在待配准图像搜索区域的对数差值矩阵中搜索 各基准模板的最佳匹配模板;(5)根据各基准模板及其最佳匹配模板 得到最终配准结果,实现配准。本发明的对数差值点集模板方法在配 准显微图像时计算操作主要为查表和减法等简单运算,计算速度快。 同时,在保证配准速度的前提下可以评价配准结果的可信度,从而提 高配准结果的可靠性。
华中科技大学 2021-04-11
一种基于超像素分割的图像语义标注方法
本发明所提供了一种基于超像素分割的图像语义标注方法,首先将基于图像超像素分割提取的特征图块输入卷积神经网络,再将卷积神经网络训练得到的特征向量进行扩展和加权处理,最后构建条件随机场模型进行语义类别标注预测。由于采用本发明的技术方案,该方法将超像素块作为研究对象,简化了用于基于图像超像素分割提取的特征图块的复杂度,提高了语义标注的计算效率;另外,采用多层的超像素块进行语义分析,并将其标注结果进行综合,提高了语义标注的准确率和鲁棒性。
浙江大学 2021-01-12
一种SAR图像散射中心参数估计方法
本发明涉及一种基于交替优化和序列化正交匹配追踪的SAR图像散射中心参数估计方法,包括以下步骤:获取原始SAR图像并进行预处理,得到原始频域回波数据;根据原始频域回波数据,使用点散射中心模型和OMP算法初始化目标散射中心所在的重点区域,得到初始散射中心位置参数集合和初始散射中心能量占比;根据初始散射中心位置参数集合和初始散射中心能量占比,基于属性散射中心模型和SOMP算法进行属性参数提取,输出散射中心属性参数估计结果、散射中心系数估计结果和散射中心能量占比序列。与现有技术相比,本发明能高效的提取散射中心参数,获取有意义的目标散射部件属性信息。
复旦大学 2021-01-12
高性能大动态范围 CMOS 图像传感器的研发
成果与项目的背景及主要用途:该项目是天津市科技发展计划项目,通过了科委组织的专家验收。项目组采用自顶向下的设计方法,完成了 CMOS 图像传感器 1024×768 像素阵列的版图设计,通过了仿真验证,结果达到了设计要求。在 Chartered 公司0.35um 工艺线上成功试制了关键模块和小规模完整的 CMOS 图像传感器样片。样片工作正常,能够正确的拍摄运动物体,各项指标均满足设计要求。 背景:CMOS 图像传感器是当前已广泛用于民用、工业、科技和国防领域的各类图像摄取系统,近年来民用电子产品领域发展迅猛,如照相手机、PC 机、像机等。该成果主要用于图像摄取系统的核心部件—CMOS 图像传感器设计中。 技术原理与工艺流程简介:CMOS 图像传感器利用成熟的 CMOS 工艺制作光敏像素单元,因此可以把光电接收器和信号处理电路集成在单个芯片上。 主要设计内容包括:像素阵列、消噪放大电路、模数转换器、时序控制电路和测试系统设计。采用自顶向下的设计方法,首先根据功能要求对系统进行架构设计,将系统分为时序控制电路部分(数字电路实现)和从像素阵列到 AD 转换的信号处理部分(模拟电路实现)。版图设计完成后,导出 GDSII 文件,在新加坡 Chartered 公司 0.35um 工艺线进行流片,然后进行封装。根据芯片工作对外界的要求设计 PCB电路板,搭建测试系统,对芯片功能和各项电学指标进行测试分析。  技术水平及专利与获奖情况:技术水平属国内先进。 应用前景分析及效益预测:该项目取得了 CMOS 图像传感器的核心设计技术,可用于各种CMOS图像传感器设计中,中国CMOS图像传感器市场需求庞大,年复合成长率达到 60%,因此有着广阔的应用前景。目前国外同类产品的销售价格远远高于芯片的开发成本,因此存在很大的利润空间,将产生很好的经济效益。功能上可完全兼容、并替代进,通过合作根据市场需求,随时调整产品种类和指标,使经济效益最大化。 应用领域:CMOS 图像传感器广泛应用于消费类、工业和科技等各个领域。 民用领域:拍照手机、数码相机、可视门镜、摄像机、汽车防盗等;工业领域:生产监控、安全监控等。
天津大学 2021-04-11
基于多尺度空洞融合迭代优化的增强图像隐写
本发明公开了一种基于多尺度空洞融合迭代优化的增强图像隐写,适用于图像隐写领域,包括以下步骤:使用封面图像C获取其对应的增强图像E后,分别对其进行特征提取,后引入多尺度空洞融合的注意力机制;再将两个图像的特征融合得到图像X;之后与秘密连接形成载密张量M;编码器接收三个输入:图像M的特征、当前的扰动,以及这个扰动的损失函数的梯度进行拼接形成GRU单元的输入;通过反复应用编码器,最终生成的隐写图像;解码器接收编码器生成的隐写图像,经过一系列卷积,从隐写图像中恢复原始的隐藏信息;批评者网络来评估生成的隐写图像的自然性,并提供反馈;重复步骤2到5。最终生成的图像即为包含隐藏信息的隐写图像。本方法将学习和迭代优化方法结合起来,在双通道输入图像增强下结合多尺度融合注意力机制,从而找到图像中更适合隐藏信息的部分,使生成的隐写图像更加隐蔽。
南京工业大学 2021-01-12
2.无人机多功能一体化遥控器(图像显示)的开发 3.深度智能追踪和识别目标
1.飞行器控制主板软件设计。2.无人机多功能一体化遥控器(图像显示)的开发3.深度智能追踪和识别目标
临沂高新区翔鸿电子科技有限公司 2021-08-25
全自动MP3音乐广播控时器 TL-8809型公共广播系统
产品详细介绍 TL-8809遥控型全自动MP3自动广播系统:采用世界最先进的微电脑控制、MP3、FLASH录音技术。将广播自动播放、音源选播、录音下载/音频和麦克录音存储等先进功能综合为一体。高标准的产品定位,多功能的超前设计,成为广播设备的典范之精品,达到国内领先水平。广泛适用于校园自动广播音乐打铃、外语广播教学听力考试系统。    MP3自动广播、智能分区广播、日常教学广播、消防紧急广播、背景音乐播放、外语教学及听力考试广播功能。  机器前面版自带5个按键,按一下可直接播放音乐,同时这5首音乐也是可以远程遥控播放的!遥控在距离1公里左右!产品包装纸箱及附件1、MP3存储:    本系统采用SAMSUNG FLASH为存储方式,音质清晰、优美、内存容量有32、64M、128M、256M、512M,从60分钟---16小时,可满足各种用户广播需求。2、编程播放:    具有自动广播功能、每天可达99次设定编程播放,对播放内容和播出时间、次数及循环设定多遍播放并任意编程控制,实现无人置守。每一次编程时间设定可达10首歌曲进行播放选择输入。自动歌曲排序功能达到每首歌曲播放间距微电脑自动测算,还具有后曲压歌功能,确保对某些需要准点播放的内容拥有优先权。3、功放管理:    在每次执行定时播放程序时会自动提前5秒钟将功放电源打开,避免功放机开机因启动及预热延时而影响正常播放。(智能化的设计起到了节能和科学化管理功放开关)4、中文菜单显示:    MP3自动广播系统采用中文式菜单液晶显示,引导式菜单进入,让操作者对各项功能信息一目了然,上下翻页及功能设定简洁方便,简单明朗易学易用。5、程序设定:    用户可根据不同的作息时间、内容进行编程设定,达到任意选择和调整作息时间,满足各广播单位对广播作息的选择需求。6、MP3下载存录音源:    本系统可直接从微机内下载所需的MP3音乐曲目,进行广播录音输入存储,用户可根据自身需要的内容进行任意下载选择曲目,再进行编程播放。7、音频及麦克存录音源:    本系统可直接从各种媒体(VCD、CD、卡座等)线路和麦克风两种方式录音输入存储音源音乐曲目。8、时钟显示:    本系统具有日常时钟功能:本机采用专用实时时钟摸块,走时准确,停电正常计时,标准时间及工作程序不会丢失、错乱。对年、月、日及时间显示,起到了对操作使用者及时了解当前时间和下一曲将播放的时间显示功能。9、MP3音质清晰:    采用MP3硬件编码及解码器件,音质清晰、优美达到并接近CD效果。是应用于广播播放的最佳选择设备。10、自动/手动控制:    本系统根据用户需求设计了自动编程播放功能和手动点播(选播)功能,可以通过编程播放的方式对固定的通用曲目进行编程设定自动播放,还可根据紧急广播及即时广播讲话进行手动广播,实现临时播放音乐和打开外控电器等外接设备辅助广播功能。11、内存音源:    可根据校方广播的需要,将:国歌、幼儿、中、小学和第八套广播体操、眼保健操、音乐钟声及校园歌曲、流行歌曲和国内外、经典名等存储于机内,并能即时试听和复录。12、外设控制:    可实现对1组常规广播设备(功放机、VCD、卡座、收音头、发射机等)电源控制和4路广播分区控制。13、分区广播:    4路分区广播可对教学楼、办公楼、操场、学生宿舍、餐厅、景观广播及室内外广播点进行智能化分区广播。14、 兼容外接媒体:    本系统具有兼容(VCD、CD、卡座、收音机)的音频接口和麦克风接口及USB下载端口。15、 新闻转播:    实现自动定时转播电台新闻进入广播网。16、 停电保护:    具有停电保护所有编程设定的功能,不因停电而影响时钟走时和音源及编程内存,来电后自动恢复程序和内存音源编程记忆不丢失。17、 音乐打铃:    内存多种广播音乐铃声,音质优美,用户还可根据自身需要进行录制存入,采用广播播放音乐铃声。18、 听力考试:    本系统可将外语教学内容及听力考试内容存录,再根据所需播出的区域进行自动分区广播外语教学、听力考试的功能。19、 微电脑控制:    本系统内制智能微电脑,可对校方所有的自动广播播放,曲目选播,外控设备及管理(含电源管理)进行编程设置(按星期),达到无人值守。
上海奔曼电子有限公司 2021-08-23
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