[發(fā)明專利]雙模態(tài)仿生視覺傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911348653.8
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111083402B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 施路平;楊哲宇;趙蓉;裴京;徐海崢
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: H04N5/369
• 分類號: H04N5/369;H04N5/3745;H04N9/04
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王宇楊

本發(fā)明實施例提供了一種雙模態(tài)仿生視覺傳感器，通過第一類電流模式有源像素傳感器電路模擬興奮型視桿細胞的作用，實現(xiàn)對目標光信號中的光強梯度信息的感知作用，進而提高仿生視覺傳感器圖像的動態(tài)范圍，提高拍攝速度。而且，為每個非目標第一類感光器件引入一個第一類控制開關(guān)，可以對得到的光強梯度信息進行控制，實現(xiàn)對仿生視覺傳感器圖像的動態(tài)范圍的調(diào)整，進而實現(xiàn)對拍攝速度的調(diào)整，實現(xiàn)了可重配的效果。通過電壓模式有源像素傳感器模擬視錐細胞的作用，可以輸出表征目標光信號中的光強信息的目標電壓信號，實現(xiàn)對目標光信號中的光強信息的感知作用，得到的目標電壓信號表征光強信息的精度更高，可以保證得到的圖像質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及雙模態(tài)仿生視覺傳感器。

背景技術(shù)

隨著對圖像傳感器與圖像處理識別算法研究地不斷深入，仿生視覺傳感器在工業(yè)制造、智能交通、智能機器人等多個應用領(lǐng)域扮演著越來越重要的作用。

仿生視覺傳感器主要是對人眼視網(wǎng)膜的模態(tài)進行仿真，人眼視網(wǎng)膜主要包括兩種視覺感知細胞，即視錐細胞和視桿細胞，分別對應兩種不同的模態(tài)。其中，視錐細胞的模態(tài)主要是對絕對光強信息與顏色信息敏感，具有很高的圖像還原精度，但是還原速度較慢；與視錐細胞的模態(tài)相反，視桿細胞主要是對光強信息的變化量進行感知，具有感知速度較快且感知的動態(tài)范圍較大，但是其無法感知絕對光強信息與顏色信息。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中存在的仿生視覺傳感器均只能對人眼視網(wǎng)膜的其中一種模態(tài)進行仿真，形成單一的感知模式，進而只能對某一類信息進行感知。如傳統(tǒng)相機，類似于視錐細胞，主要對顏色信息進行感知。如動態(tài)視覺傳感器(Dynamic Vision Sensor，DVS)，類似于視桿細胞，主要對光強信息的變化量進行感知。而單一模態(tài)的視覺傳感器應用場景有限。例如，對于類似于視錐細胞的仿生視覺傳感器，由于其拍攝得到的是絕對光強信息而非光強信息的變化量，雖然在家用娛樂電子設備中應用非常廣泛，但在工業(yè)控制領(lǐng)域，往往面臨速度不夠動態(tài)范圍太小等問題，因而很難應用。對于類似于視桿細胞的仿生視覺傳感器，雖然感知速度很快，但是由于只對運動目標敏感，導致難以拍攝到圖像，或者拍攝到的圖像質(zhì)量較差，難以滿足娛樂電子設備的需求。而且由于仿生視覺傳感器只包含單一的感知模式，在這種感知模式失效時仿生視覺傳感器則失效，這對于對穩(wěn)定性有高要求的無人駕駛、無人機等機器人有很大的局限。另外，目前評價仿生視覺傳感器性能的主要指標有圖像質(zhì)量，動態(tài)范圍與拍攝速度。由上述內(nèi)容可知，在傳統(tǒng)的仿生視覺傳感器的框架下，這三個指標往往互斥：如當拍攝速度提高時，仿生視覺傳感器的動態(tài)范圍就會降低；當圖像質(zhì)量提高時拍攝速度一般就會降低，很難同時兼顧。

因此，現(xiàn)急需提供一種雙模態(tài)仿生視覺傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種雙模態(tài)仿生視覺傳感器。

本發(fā)明實施例提供了一種雙模態(tài)仿生視覺傳感器，其特征在于，包括：第一類電流模式有源像素傳感器電路和電壓模式有源像素傳感器電路；

所述第一類電流模式有源像素傳感器電路包括一個目標第一類感光器件；所述目標第一類感光器件用于獲取目標光信號，并將所述目標光信號轉(zhuǎn)換為第一類電流信號，所述第一類電流模式有源像素傳感器電路用于基于所述第一類電流信號與所述目標第一類感光器件周圍第一預設數(shù)量個非目標第一類感光器件轉(zhuǎn)換得到的第二類電流信號之和的差值，輸出表征所述目標光信號中的光強梯度信息的指定數(shù)字信號；

所述電壓模式有源像素傳感器電路包括第二類感光器件，所述第二類感光器件用于獲取所述目標光信號，從所述目標光信號中提取指定頻段的光信號，并將所述指定頻段的光信號轉(zhuǎn)換為第三類電流信號，所述電壓模式有源像素傳感器電路用于基于所述第三類電流信號，輸出表征所述目標光信號中的光強信息的目標電壓信號；

其中，每個非目標第一類感光器件分別與一個第一類控制開關(guān)串聯(lián)。