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。

本项目重点研究面向物联网极低功耗微控制器关键技术，包括宽电压标准单元和片上存储器设计技术、工艺-电压-温度（PVT）偏差检测技术与自适应动态电压和频率调节技术、快速响应的宽负载高效率电源转换技术、低功耗高精度模数转换电路设计技术、极低功耗快速启动晶体振荡器技术；面向工业控制微控制器关键技术，包括高可靠处理器架构、低延时访问存储策略、纳秒级中断响应处理技术、容错型自纠错SRAM 设计技术、高精度时钟基准电路设计技术。

本项目是用 28 纳米 FPGA 器件实现了一枚《万兆网络多核处理器》SOC 芯 片。该芯片目标客户是路由器、交换机、防火墙网络设备整机厂商和网络技术 科研、监管机构。该芯片用于拓展网络带宽到 10Gbps，支持 Open Flow 协议， 兼容 IPV4/IPV6 协议，是 SDN 控制器的基础载体，NFV 的运行平台。该芯片是 互联网产业的核心器件、重要的战略物资，国内空白，国家急需。该项目的产 业化包含 SOC 芯片推广，FPGA→ASIC 转化、网络设备整机生产 3 部分。适合 创办的企业为 Fabless 模式集成电路芯片设计为主和网络装备整机生产为辅的电 43 子信息类股份制高科技企业。

已有样品/n针对各种生物医用仪器对心电、脑电、肌电、神经电等电生理信号采集与分析的需求，研制出了一系列专用集成电路芯片。其中包括：1、一款适合大多数生理信号的通用前端集成电路，完成从电生理传感器输出市场预期：市场需求量：芯片300万颗/年，传感器3000万-5000万颗/年；可应用系统：小型化便携式电生理检测设备、移动健康产品、穿戴式健康产品。的原始信号到CMOS或TTL等标准数字电平信号之间的转换，这款前端电路的功能包括跟随、前放、A/D、滤波等基本功能。2、多款专用的信号处理后端集

成果简介本项目在国家973计划、863计划等研究成果基础上，跟踪国际趋势，形成9**nm 大功率单发光条半导体激光器，输出功率大于12W，寿命1万小时。主要优势：（1 ）填补国内空白。（2 ）易于光纤耦合。（3 ）多种波长可选。应用简介所处研发阶段：中试阶段适合应用领域：直接光加工、

本发明提供了一种多相位时钟产生器，该多相位时钟产生器通过对输入时钟信号进行处理，输出与N个对应于不同相位的注入电流信号，N为4的整数倍，并在交叉耦合环形振荡器中设置交叉耦合环路，该环路基于相位顺序分别与N/4个二级环形振荡器中各输出节点相耦接，二级环形振荡器通过交叉耦合机制，实现了高工作频率、高稳定性的振荡频率输出和低误差的相位对齐，使得其能够输出N个等间隔相位的振荡时钟信号，由于二级环形振荡器中的各输出节点还基于相位顺序被输入注入电流信号，对二级环形振荡器完成了频率和相位的锁定，该频率与输入时钟信号的频率相同，且相位噪声非常低，从而，本发明可以生成低相位噪声、高相位精度的高速多相位时钟信号。

X波段雷达测波系统是在863课题“X波段雷达产品化技术研究”等项目的支持下，由电子科技大学和南京信息工程大学联合研制的一种岸基测量设备，用于测量近岸的海浪参数，可应用于国家海洋基础数据建设、近海工程建设、航行安全等领域。 系统特点： ？ 采用垂直极化天线，测波的灵敏度高 ？ 将雷达数据采集与处理分离，系统性能稳定 探测参数 探测指标 波高测量范围 0.5米-20米 波高测量精度 ±0.5m或相对标准误差±10% 周期相对标准误差 1秒（范围5-20秒），或10% 波向标准误差 ±15度 （范围0-360度） 3、 采用了独创的海浪参数提取算法，测量精度更高

X波段雷达测波系统是在863课题“X波段雷达产品化技术研究”等项目的支持下，由电子科技大学和南京信息工程大学联合研制的一种岸基测量设备，用于测量近岸的海浪参数，可应用于国家海洋基础数据建设、近海工程建设、航行安全等领域。

  非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology，NMT）源于美国MBL实验室（54位诺贝尔奖得主的摇篮），由神经学家Lionel F. Jaffe（美国扬格公司创始人之一）于1974年发明，2001年，美国扬格公司正式推出现代NMT。NMT是一种研究活体材料的底层核心技术，研究人员基于NMT能够建立自己独有的Me-Only 研究平台，从而获得极具创新的研究成果。   NMT可在不接触、不损伤样品的情况下，检测分子/离子进出生物活体的流速（流动速率和方向），可测样品种类繁多，小到菌、单细胞、液泡，大到组织、器官、整体都可检测。基于NMT商业化的设备统称为非损伤微测系统。   扬格/旭月的非损伤微测系统包含BIO系列、CONFLUX系列（共聚焦/荧光NMT）、NMT100系列、NMT200系列、NMT100S系列、NMT200S系列、NMT150系列、NMT活体工作站系列、NMT Physiolyzer®系列等，已发展至第七代自动化智能产品。扬格/旭月的NMT系统全部采用从美国扬格（旭月北京）研发中心自主研发的imFluxes智能操作软件，将十余年的NMT应用大数据与设备实现完美结合，并且在产品一体化、自动化、智能化、扩展升级等诸多方面都有大幅提升。   扬格/旭月已取得基于NMT的数十项专利及软件著作权，拥有完善的专利保护体系，所有产品全部通过中关村NMT联盟认证和ISO9001质量体系认证。扬格/旭月所销售的NMT专用耗材，已通过中关村NMT联盟认证，所有耗材是扬格/旭月研发中心结合十余年的经验、摸索并自主研发生产的。NMT专用耗材较传统的通用型耗材保质期更长，性能更稳定、可靠，所有对外销售的耗材全部经过严格的生产、检验流程。   扬格/旭月的NMT研究平台已经帮助国内外科研单位取得近百项各类专利，以及包含Nature、Cell在内的500多篇论文。同时，已销往欧洲的瑞士苏黎世大学（拥有包括爱因斯坦在内10余位诺贝尔奖得主），以及中国科学院、中国林科院、中国农科院、农业部下属的众多科研院所与高校，以及北大、上海交大等知名高校。   美国扬格公司推出新产品荧光非损伤微测系统，该系统非损伤性地同时获取活体样品内外离子分子种类、浓度、流速和运动方向的信息，是生理功能鉴定的直接手段。 测量方式和特点：活体、动态、实时、内外兼测、长时间多维扫描与测量。 所测离子和分子：IAA、O2、H2O2、Ca2+、H+、K+、Na+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、Cl-、NH4+、NO3-、Mg2+。 测量材料：整体、器官、组织、细胞层、单细胞、（富集）细胞器。 拥有荧光功能。 产品型号：非损伤微测系统NMT-IE系列（美国原装整机进口或进口原件，国内组装） 参数请来电咨询：82622628 按1 营销中心

成果介绍人体器官芯片的成功研发将有力推动我国生物医疗用芯片制造技术的发展，建立全新的生命科学实验方法；能够有效减少新药研发等对动物和临床实验的依赖，加速新药研发的流程并减少研发投入技术创新点及参数微缩人工器官，以实现对人体器官功能的模拟。器官芯片高内涵装置的设计和制造，开发了标准芯片系统及器官特异性生物材料市场前景疾病模型，药物评估，个性化医疗。