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

本发明公开了一种基于单频网外辐射源雷达的飞机目标识别方法，利用飞机目标旋转部件（旋翼、 螺旋桨、或喷气式引擎）产生的微多普勒调制特征进行目标识别。首先对参考通道和监测通道信号进行 二维互相关处理，据此实现对目标的检测；接着从距离多普勒谱上不同距离单元位置提取各个发射站所 对应的微多普勒特征；最后利用信息融合技术对多角度特征进行决策级融合识别。本发明组合了单频网 中各个发射站同时提供的微多普勒特征，减少了目标微多普勒特征的姿态敏感性，从而提高识别

本发明公开了一种从高频地波雷达海洋回波一阶 Bragg 谐振峰中提取浪高的方法，通过建立 Bragg 海浪谱值随浪高的响应曲线，用在雷达近距离单元上由二阶谱反演的浪高及一阶峰功率去标校远距离元 的一阶峰功率，从而计算出远距离元上的浪高分布。本发明主要依赖的是 Bragg 海浪的不饱和特性，由 一阶 Bragg 谐振峰提取浪高。由于在一般海态条件下一阶峰显著强于二阶谱，因此本发明将大幅提高高 频地波雷达的浪高探测距离，同时对于采用紧凑接收天线的便携式雷达，可将使其获得浪高的空间分辨 能力，从而极大促进其发展和推广应用。

本发明公开了一种半导体激光器泵浦的克尔透镜锁模钛宝石激 光器，包括：第一半导体激光器，用于发射蓝绿波段的连续激光来泵 浦谐振腔内的钛宝石晶体；谐振腔用于使近红外波段的激光发生振荡 和锁模输出飞秒脉冲激光；干涉仪使飞秒脉冲激光产生拍频信号得到 载波包络偏移频率；反馈调节单元用于调节谐振腔端镜的前后位置和 倾斜度以及半导体激光器输出激光的功率，从而保持重复频率和载波 包络偏移频率的稳定。本发明可以输出重复频率和载波包络偏

本发明公开了一种基于激光测距传感器的便携式二维随动激光 测量装置，其包括水平移动组件、竖直移动组件和控制系统组件，水 平移动组件包括水平移动滑台和驱动其作水平运动的步进电机，水平 移动滑台上安装有水平光栅尺；竖直移动组件包括竖直升降滑台和激 光测距传感器，竖直升降滑台固定在水平移动滑台上，其由步进电机 驱动作竖直运动，其上安装有竖直光栅尺；激光测距传感器固定在竖 直升降滑台的运动端；控制系统组件用于控制水平移动滑台和竖直升 降滑台的运动，并处理激光测距传感器、水平光栅尺和竖直光栅尺反 馈的距离数据。

在龋病导致的牙齿缺损修复方面，牙釉质的修复是关键问题。牙釉质位于牙齿最外层，是人体内矿化程度和硬度最高的组织，其结构特征主要由高度有序排列的羟基磷灰石纳米棒（95% v/v）和少量的有机基质组成。但目前临床上广泛使用的口腔修复材料，都是银汞合金、复合树脂等已经使用了几十年的传统材料。这类口腔修复材料都是生物惰性材料，不具备生物活性，并且其结构性能都明显有别于牙釉质本身， 不能恢复牙体组织的原始结构，理化性能不匹配，容易发生继发龋坏，对患者造成进一步损害。近年来，再生医学及纳米技术的发展为口腔材料的开发提供了新的思路。

本激光切割是激光加工行业中一项重要的应用技术，也是激光加工中应用最多的加工方 式。我国的数控激光切割机生产，经过近20年的发展已取得了很大成就。我国的激光切割机产 品与国外先进产品相比，还有较大差距，主要表现在切割机的运行速度低，动态精度差，配套 功能不够，切割工艺参数不完善和切割断面质量不易保证等。 为了使得新型切割机床的切割效率更高，切割质量进一步提升，本项目专门开发出了一款 更加高效的软件控制系统。通过该软件来控制嵌入式运动控制器，进而控制三个伺服电机的运 动。利用机构运动学原理，推导出两个并联结构的运动变换模型。采用VC++编程语言，结合 了开放式控制系统的多层次、模块化设计方法在Windows操作系统平台上编写了控制软件。 本项目在传统激光切割机床的基础上，提出了一种新型激光切割机床的结构串并联激光切 割机床，在激光切割的过程中，可以自动合理地选择串并联杆件进行控制执行机构，使得切割 效率更高，机床振动减小。 本项目为了保证控制系统的安全可行性，对多个方面进行了研究。首先对串并联结构的插 补算法进行研究，提高了运动部件运动的合理性以及切割速度；其次，对该串并联结构进行了 干涉检验和奇异性分析，验证了该机构的可行性；再次，对在切割过程中的共边图形以及边界 等问题进行了深入研究和规划，使得图形的加工次序更加合理；最后，本系统需要根据数控G 代码进行控制，将DXF文件中的加工图案转化为G代码具有非常重要的作用，所以对DXF转G 代码的规则进行了更加深入的分析，并完成软件操作功能。

技术分析（创新性、先进性、独占性） “装备制造业是一个国家的脊梁”；五轴数控机床作为高端装备的代表，是加工复杂空间曲面的唯一手段，起着不可替代的作用，成为衡量国家装备制造水平的重要标志。国家中长期科技发展规划设立了“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项。本项目面向这一国家重大需求，研制了激光高精度多误差参数的快速综合测量仪，通过误差补偿，显著提高数控机床的制造与加工精度。 创新性与先进性： 一个仪器原理创新：单根光纤耦合的五轴数控机床42项误差激光快速、直接测量仪器原理。 三个测量方法创新：单根光纤耦合的外差式激光干涉测量方法； 三直线轴21项误差一步高效测量光学方法；转轴21项综合误差快速测量光学方法。 若干发明点：直线轴6误差同时测量；光线自动精确转向；回转轴6误差同时测量；18误差敏感单元；共路光线漂移补偿；复合误差模型；系统误差分析与补偿；智能化误差补偿器。 特点： 测量参数最全。目前唯一能够直接测量获得五轴数控机床42项几何运动误差的仪器。 测量效率最高。测量数控机床三个直线轴21项几何运动误差的时间约10分钟，相比国内外各种单参数激光干涉仪，测量效率提高数十倍。 综合测量精度最高。所有误差参数测量全部为直接测量，无需解耦，无解耦误差；测量中无需更换附件，无需多次重新调整仪器，减少人工调整误差；测量时间短，大大减少环境变化对测量带来的误差。

本项目旨在开发出国际领先的仪器设备，实现基于激光超极化惰性气体的MRI肺部疾病诊断需要的新材料、新技术、新设备和新方法，研制既适合低场永磁MRI也适合高场超导MR的肺部成像的关键部件。该技术在获取肺部疾病的信息的同时具有无创性、无射线辐射、精准诊断、早期诊断等优点，在新一代信息技术肺部疾病的诊疗中有非常重要的应用价值。