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。

项目简介： 发展自主知识产权的北斗卫

微晶玻璃腔体是激光陀螺的重要元件和组成部分，为了降低对进口材料的依赖程度、提高国产化水平，对国产微晶玻璃腔体在激光陀螺批量化生产中的可行性进行分析，主要研究内容包括：国产微晶玻璃的制造工艺；采用国产微晶玻璃腔体与采用进口微晶玻璃腔体的激光陀螺性能比较；使用国产微晶玻璃腔体激光陀螺样机。使用国产化微晶玻璃腔体激光陀螺样机零偏稳定性和温度零偏变化率能够达到现有水平。

清华大学电子工程系黄翊东教授团队崔开宇副教授带领学生在超光谱成像芯片方面取得重要进展，研制出国际首款实时超光谱成像芯片，相比已有光谱检测技术实现了从单点光谱仪到超光谱成像芯片的跨越。

项目的来源于国家863项目，并已经申请专利。 具有网络功能的车载计算机信息系统是一个融合GPS卫星导航技术、电子地图技术、计算机系统集成技术、人工智能技术、语音识别技术、数据处理技术、微电子技术等高科技于一体的未来型产品。是一种具有强大信息处理功能（包括导航功能）的车载计算机系统。 系统功能有：汽车导航仪，能够提供电子地图，计算行车距离，自动寻找到达目的地的最佳路线。在车辆行驶时，将本汽车的位置显示在屏幕上的电子地图中，并用语音提示前方转弯、道路情况，告知到达目的地的时间。随着我国智能交通系统的建设和完善，还可以自动接收路况信息，了解前方道路的堵塞情况，重新确定快捷的行车路线。可以看电视、听音乐CD，还能够监测汽车的本体状况（汽车速度、方位、距离、时间、油耗、温度、防盗报警）。可通过Internet收发电子邮件。 

带钢热连轧计算机控制是冶金企业计算机应用最早、最成熟和效益最好的。经过近半个世纪的发展，热连轧生产线已经实现了从加热炉、粗轧区、精轧区到卷取区的全线计算机控制，形成了包括传动控制与检测级、基础自动化级、过程控制级和生产控制与管理级的多级分布式计算机控制系统组成模式。控制功能则从最初的以轧制规程设定计算和操作自动化为主，发展到以减少能源消耗、增加经济效益、扩大产品规格和品种、全面提高产品质量（包括带钢的几何尺寸精度、板形、组织性能、表面质量等）为主要特征的新阶段。先进控制理论和智能控制理论、高性能计算机控制系统、网络通讯与信息技术、大功率交流传动系统与液压伺服系统、检测与传感技术等高新技术在该领域的应用日新月异，保证了带钢热连轧计算机控制处于持续发展的态势，取得了巨大的经济效益。 北京科技大学信息工程学院自动控制研究所是以轧钢自动化为主要特色的科研机构。从上世纪八十年代以来，在我国轧钢自动化领域著名专家、我国带钢热连轧计算机控制开拓者之一孙一康教授的领导下，承担与参加了一系列国家和省部级带钢热连轧控制工程，取得了丰硕的成果，获得了多项国家和省部级重大奖励，在我国轧钢自动化领域占有重要地位和广泛影响。近年来与鞍山钢铁集团公司、武汉钢铁集团公司、高效轧制国家工程研究中心、北京麦思科自动化系统工程公司等单位密切合作，在新型控制功能的研制开发、多级分布式计算机控制系统的软硬件集成、热连轧三电工程（计算机、电气传动、仪表）总承包等方面业绩突出，形成了各类轧制自动化控制系统的设计与集成、应用软件开发与调试、人员培训、投产与生产服务的综合实力，具备了与国外大公司进行平等合作和参与国内外市场竞争的能力。

在棒、线、型、管材等轧制工艺制度制定中，首要任务之一是进行科学的孔型设计。孔型设计合理与否直接影响到轧制效率、产品质量和实际操作条件等。型材轧机的经济效益可以通过提高孔型设计质量和优化轧制工艺制度（包括速度制度等）来实现。传统孔型设计主要是依据经验试（凑）错法（Trial & Error），往往需要经过多次试轧和修正才能轧出合格产品，研发周期长、成本大。 本项目《计算机辅助孔型设计、模拟和优化技术》以现代计算机辅助工程（CAE）技术为核心进行孔型设计，采用反映轧制过程多阶段、多影响因素的精确数学模型，在满足咬入及变形条件、孔型中稳定条件以及设备能力和电机负荷等限制条件下，进行孔型优化设计，既获得满足要求的轧材几何形状、尺寸精度、表面质量和组织性能等，又达到高效率生产的目的。其设计系统的核心是应用计算机优化获得最佳孔型系统、轧辊及孔型配置以及最优工艺控制方案和工艺控制模型，还可以对孔型设计结果进行计算机模拟，根据模拟结果再对设计方案进行必要的修改，用计算机模拟和优化加速孔型设计进程、提高孔型设计质量（包括安全性、可靠性、共用性等），减少或代替试轧过程。 可应用于下列各类棒、线、型、管材等轧制过程的孔型设计： 简单断面、复杂或异形断面型材等。 棒、线、型材及管材等孔型设计，包括：螺纹钢筋、圆钢、方钢、角钢、槽钢、工字钢、轻轨、重轨、扁钢、球扁钢、H型钢、T型钢等各类型材；热弯或冷弯型材等；管材孔型设计等。 连续式轧机、半连轧、万能轧制法以及横列式轧机等。 钢种：各类碳素钢、碳结、优质碳结、各类合金钢和特殊钢等。

先后承担多项可穿戴计算机相关的国家863计划、自然科学基金和总装预研项目，积累了丰富的研究成果和系列产品系统，主要包括：1） 面向军事、工业、娱乐以及教育科研等不同应用领域的多款微型化、超低功耗、特殊形态的高性能可穿戴计算机样机，参见图1；2） 多款单/双目、超轻型、大视场、视透型微型头戴显示器，以及相关的数字化头盔、头戴影音播放系统、智能眼镜系统等，参见图2；3） 多款新形态可穿戴计算系统交互输入装置，包括结合惯性跟踪和无线传输的手持式单手键鼠；基于身体传感网络的用户动作捕获与交互输入系统；基于柔性和编织电路的臂式键盘等，参见图3。

高效轧制国家工程研究中心在带钢热连轧计算机控制系统设计和软件开发方面具有较强实力，参加和承担完成了国内多条热连轧计算机控制工程项目。例如： 武钢1700mm热连轧计算机控制系统（获冶金部科技进步特等奖，国家科技进步一等奖） 太钢1549mm热连轧计算机控制系统（获国家科技进步二等奖）上海梅山1422mm热连轧计算机控制系统（通过国家验收） 攀钢1450mm热连轧粗轧区基础自动化改造 鞍钢1780mm热连轧计算机控制系统（通过国家验收） 莱钢1500mm热连轧计算机控制系统（获山东省科技进步三等奖） 日照1580mm热连轧三电（传动、自动化和管理、仪表）控制系统 目前国内外带钢热连轧计算机系统一般分为:传动控制级(L0)，基础自动化级（L1）,过程控制级（L2）, 生产控制级（L3）。高效轧制国家工程研究中心能够提供从L0 到L3的全套带钢热连轧计算机系统。能够完成从系统设计﹑软件设计、编程调试﹑现场服务﹑到开工投产的全过程。主要内容包括： 硬件系统：选用进口硬件，并提供性能价格比最高的硬件产品，也可根据用户的需要，灵活选择硬件品牌。 支持软件：支持软件（Support Software）是一种软件开发环境，是一组软件工具的集合。支持软件又叫做中间件（Middle Ware），我们将提供自主知识产权的全套中间件。控制系统：高效轧制国家工程研究中心能够提供用于热轧自动化控制的全套独立开发的应用软件，包括： L0级（传动控制系统）：交、直流数字传动，交交变频 L1级（基础控制系统）：炉区控制、 定宽机控制、粗轧控制、 立辊AWC-SSC控制、保温罩控制、热卷箱控制、飞剪控制、精轧速度控制、液压/电动活套控制、液压HAGC控制、HAPC控制、弯辊控制、串辊控制、换辊控制、层冷控制、卷取机控制、助卷辊AJC控制、运输控制和检查控制等。 L2级（过程控制系统）：燃烧计算设定模型、轧制节奏、粗轧计算设定模型、宽度模型、精轧计算设定模型、板形设定和控制模型、终轧温度控制模型、卷取温度控制模型、卷取设定模型等。 板形辊形系统：提供变接触VCL/VCR支持辊技术、高效变凸度HVC/LVC工作辊技术、非对称ASR/ATR工作辊技术、均压型PPT中间辊技术和成套板形控制模型，包括过程控制级（L2）的板形设定控制模型和基础自动化级（L1）的弯辊力前馈控制模型、凸度反馈控制模型、平坦度反馈控制模型、板形板厚解耦控制模型和轧后冷却补偿模型等，实现连续生产过程中高精度的板形自动控制。 L3级（生产控制系统）：板坯库管理、基础数据管理、轧制计划编制与管理、生产调度操作、轧辊管理、成品管理、生产实绩及报表、通信管理、安全及授权管理。 该项目适用于所有新建的和已有待改造的热轧厂(常规的热轧厂，薄板坯连铸连轧厂，CSP)。

成果描述：本实用新型公开了一种节能防尘的计算机主机,包括机箱,设置在机箱正面的防尘箱、光驱、USB接口和耳机接口,以及分别设置在机箱的两个侧壁上的相互对置的第一散热窗和第二散热窗；光驱、USB接口和耳机接口设置在防尘箱内,防尘箱上设有防尘门；第一散热窗的内侧设有第一双向风机,第二散热窗的内侧设有第二双向风机,第一双向风机和第二双向风机均与一控制器,控制器的输入端电连接有一计时器；机箱的顶部和底部内侧均设有制冷器,制冷器包括水平固定在机箱的顶部和底部的半导体制冷片,制冷上设有导热片,导热片上设有翅片；机箱内设有温度传感器,温度传感器与控制器电连接,控制器与半导体制冷片电连接。市场前景分析：本实用新型公开了一种节能防尘的计算机主机,包括机箱,设置在机箱正面的防尘箱、光驱、USB接口和耳机接口,以及分别设置在机箱的两个侧壁上的相互对置的第一散热窗和第二散热窗；光驱、USB接口和耳机接口设置在防尘箱内,防尘箱上设有防尘门；第一散热窗的内侧设有第一双向风机,第二散热窗的内侧设有第二双向风机,第一双向风机和第二双向风机均与一控制器,控制器的输入端电连接有一计时器；机箱的顶部和底部内侧均设有制冷器,制冷器包括水平固定在机箱的顶部和底部的半导体制冷片,制冷上设有导热片,导热片上设有翅片；机箱内设有温度传感器,温度传感器与控制器电连接,控制器与半导体制冷片电连接。与同类成果相比的优势分析：国内领先