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基于事件驅動方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場景的拍攝 一、項目分類 關鍵核心技術突破、顯著效益成果轉化 二、成果簡介 隨著虛擬現實（VR）、增強現實（AR）和混合虛擬增強現實（MR）技術、自動駕駛、物聯網以及機器視覺等領域的飛速發展，對圖像傳感器的采集速度提出了更高的要求。傳統基于“幀”掃描形式的CMOS 或 CCD 圖像傳感器較難滿足高速運動物體的拍攝需求，若提高相機的圖像采集幀率，則需要采用高性能且結構復雜的模數轉換器，大量的圖像會帶來較大的數據冗余，此外，也會面臨功耗高的問題。 相比于傳統的光電和圖像傳感器，生物視網膜具有許多不可比擬的優勢。視網膜中的光感受器可根據外界光強的變化自適應調節增益，能夠感知超過 180dB 的光強范圍。另外，視網膜基于事件驅動式的采集方式，僅輸出場景中光強發生變化的信息，因而，能夠濾除低頻信息帶來的冗余。在信號處理和傳輸上，采用異步通信的方式，通過神經節細胞將光強信息轉換為時空脈沖信號，實現低功耗。 受到生物視網膜的啟發，研究人員提出了基于事件驅動方式的仿生視覺圖像傳感器，用于高速場景的拍攝。該類傳感器多采用對數像素電路作為光強探測單元，因其動態響應范圍寬，可隨機讀取。然而，對數電路在弱光環境下靈敏度低，幾乎沒有光響應，即仍然無法模仿視網膜弱光下的高靈敏度，除此之外，其輸出受到 (Fixed Pattern Noise，FPN)的影響，降低了圖像質量。 我們提出了一種兼容 CMOS 工藝的光敏二極管體偏置場效應晶體管器件(PD- body biased MOSFET，簡稱 PD-MOS)，其結構圖和等效電路如圖 1所示。 利用 PD 的感光特性以及 MOSFET 的正向襯底偏置效應實現集成光強探測及信號放大于一體的光電器件。該器件可解決對數電路在弱光下靈敏度低的問題，并且提出了一種明暗傳感器的方案以降低噪聲。設計成像測試方案并搭建靜態圖像采集測試系統，實現靜態顯示，通過 MTALAB 進行圖像恢復從而實現動態圖像顯示功能。   圖 1 (a) PD-MOS 器件結構及其 (b) 等效電路圖 經過商用 180nm CMOS 工藝流程制備后的器件概貌如圖 2 所示，圖 (a) 為三種不同像素設計的芯片實物圖，從上至下分別為環形結構、條形結構及對數像素電路，將其中的環形結構在顯微鏡下放大觀察可看到圖 (b) 所示的形貌，圖 (c) 為4個像素的顯微圖。   圖 2 (a) PD-MOS 成像陣列芯片的實物圖，(b) 環形結構芯片在顯微鏡下的放大圖以及 (c) 環形結構像素放大圖 上位機實時顯示效果如圖3所示，可以明顯看出兩根頭發相交。子圖 (a) 為暗態時的 100 幀平均灰度圖，子圖 (b) 為暗態時的曲面圖，子圖 (c) (e) (g) (i) 為光態下的圖，子圖 (d) (f) (h) (j) 為光態下的圖像數據減去暗態下圖像數據的降噪圖，可以發現在30nw/cm2 輻照度下已經出現頭發的輪廓，當輻照度繼續增加，頭發的輪廓越來越清晰，當輻照度達到 3mw/cm2，仍然可以看到頭發的輪廓。   圖 3 陣列芯片采集的圖像 不同于傳統計算機視覺系統的圖像采集方式，生物視覺系統的成像由視野場景中發生的事件觸發，且生物視網膜具有寬動態響應范圍、超低功耗以及異步傳輸等特點，這為仿生視覺系統的研究提供了全新的思路。隨著物聯網、自動駕駛以及安防等領域的快速發展，它們對高速動態圖像傳感器的需求也日益提升。近些年，針對這些需求，研究人員提出了一種用于采集高速動態信息的類視網膜相機，成為了一大熱點研究方向。類視網膜相機的工作原理模擬了生物視網膜事件驅動型的采集方式及異步型的傳輸模式，為動態視覺成像提供了硬件基礎。綜上，該類傳感器的研究具有十分重要的科研意義和深遠的經濟價值。

解剖結構正確，體表骨性標志清楚，關節運動靈活，可添加或替換不同的穿刺模塊，可進行腰椎穿刺、髂前上棘骨髓穿刺、胸腔穿刺、腹腔穿刺、靜脈穿刺等操作訓練。適用于臨床醫學本科生實習示教、住院醫師培訓等。 可根據用戶需求在此模型身上添加新的穿刺模塊。 注：模型充分體現經濟價值性，行穿刺功能同時，還可定制克雷氏骨折、根骨骨折等全身各處骨折形式。

成分：從土貝母中提取分離的土貝母皂甙主治：主要用于治療各種時提瘤有栓塞指征的病人效果：抗腫瘤中藥栓塞劑有較好的抗腫瘤作用。臨床應用于腫瘤患者術前栓塞腫瘤血管、阻斷血供、殺傷腫瘤細胞并能提高機體免疫力。特別對無手術指征的患者，采用栓塞療法可提高患者的生存質量和生存時間。土貝母皂甙具有抗病毒、抗腫瘤作用，并能提高機體免疫力。在此基礎上制備成栓塞劑，具有雙重的治

微流體數字化技術通過對裸結構的微噴嘴實施脈沖的慣性力，使微量流體在慣性力與黏性力交替作用下實現微流體的脈沖流動，從而實現數字化可控的微量流體的噴射，適用于液體微噴射、粉體微噴射等領域。 成熟度：基于非晶態玻璃材料毛細加工原理，進行了拉制、鍛制、殘余應力熱處理等工序研究，制作了出微納米級的微噴嘴、微管道。以玻璃微噴嘴制備儀為平臺研究了不同拉制參數、鍛制參數對微噴嘴幾何形狀的影響規律。基于微流體脈沖驅動-控制技術，分別采用拉制、鍛制的微噴嘴穩定地制備了均一的微液滴。 微流體

（專利號：ZL 201410446620.8） 簡介：本發明公開一種仿生撲翼飛行器升力測試裝置及測試方法，屬于撲翼飛行器技術領域。該發明主要包括連接軸、擺桿、斜桿、支架、大齒輪、小齒輪、立柱、底盤、傳感器、發送器等；其中：連接軸、擺桿和立柱的軸線位于同一平面內，連接軸固定在擺桿的下端，擺桿的上端與斜桿下端鉸接，斜桿上端與大齒輪固定聯接，大齒輪由軸承支承在支架的立軸上，并與電機軸端的小齒輪保持嚙合，支架、立柱和底盤連接形成固定機架，發送器安裝在傳感器的尾部。傳感器測量擺桿相對于斜桿的角位移，由數學模型計算出對應的升力。本發明具有結構緊湊，占用空間小測量范圍大，測量準確度高，測試時模型安裝方便，操作簡單等優點。

課題主要研究在模擬及真實口腔環境中，發展缺損牙齒和種植體表面蛋白質組裝體等生物調控因子的程序化構筑和仿生礦化修復技術，并從微、介到宏觀尺度探究材料生長過程中蛋白質組裝體介導的生物礦化機制。該研究為原位仿生礦化方法修復牙損傷提供科學依據和理論指導；

本系統基于北京航空航天大學模式識別與人工智能實驗室的多模情感識別與情感表達融合技術，開發了基于3D仿生代理的多模情感人機交互系統。該系統具有情感感知與表達能力，能夠通過采集用戶的視音頻信號，實時感知用戶表情和語音中包含的六種基本情感信息（高興、悲傷、驚訝、害怕、生氣、嫌惡），識別準確率達到85%，并通過3D仿生代理生動的語音和肢體動作與用戶進行自然和諧的對話交流。系統消耗資源少，適合移動平臺；融合表情和語音進行決策級情感識別，識別率高；采用3D仿生代理，交互界面生動自然。該系統及相應情感感知技術可應用于新一代情感人機交互界面。本成果已獲得授權發明專利2項，受理發明專利15項，申請國際發明專利2項。授權發明專利如下：一種魯棒的人臉表情識別方法，ZL200810223211.6；漢語語音情感信息的提取及建模方法，ZL200810104541.3。

本發明公開了一種液晶基多眼套疊仿生成像探測芯片，包括多眼套疊成像探測架構，其包括同軸順序設置的驅控與圖像預處理模塊、面陣可見光探測器以及面陣電控液晶聚光微透鏡，面陣電控液晶聚光微透鏡包括 m×m 個單元微透鏡，其中 m 均為正整數，面陣可見光探測器被劃分為 m×m 個子面陣可見光探測器，每個子面陣可見光探測器包括 m×m 個光敏元，面陣電控液晶聚光微透鏡用于接收目標光波，并將該目標光波離散分割到面陣可見光探測器中不同

由于航空發動機和燃氣輪機葉片型面是空間異型曲面，因而其設計、制造及維修都面臨巨大挑戰。為了在設計加工層面提高葉片加工質量，同時在修復層面提高葉片使用壽命，開展葉片高效高精測量研究至關重要。 本項目面向葉片制造研發了一套基于四軸運動平臺與線激光掃描相結合的葉片型面檢測裝置，并開發了集運動控制、數據采集與處理、精度評估等多功能于一體的軟件系統，可實現多類型葉片的二維截面高精度測量與三維型面自動化高效重構,有效克服因葉片復雜結構特征帶來的掃描數據密度差異性大、重疊區不足等因素對重構精度的影響。本項目面向葉片3D打印修復，研發了一套高效高精度的葉片檢測方法與集成系統，可實現批量化葉片截面輪廓位姿及其輪廓的自動化測量、數據重構和葉片配準，為葉片修復工藝流程中的3D打印和后續機加工等工藝環節提供關鍵的數字化測量、加工工藝數據，有效提升修復精度與效率，并降低成本。 本項目的開發成果可應用于航空發動機、燃氣輪機等葉片制造、修復全生命周期的測評、重構、反求等場景，市場規模大。 圖 面向葉片3D打印修復的檢測方法與集成系統硬件平臺