পরিবেশ নিরীক্ষণ করতে এবং বাস্তব জগতে নেভিগেট করতে, রোবটটি বিভিন্ন পটভূমি আলোর অবস্থার অধীনে চিত্র এবং পরিবেশগত পরিমাপ অর্জন করতে সক্ষম হওয়া উচিত। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, সারা বিশ্বের গবেষকরা এবং প্রকৌশলীরা রোবট, নজরদারি সিস্টেম বা অন্যান্য ডিভাইসে একীভূত করার জন্য আরও বেশি উন্নত সেন্সর তৈরি করার জন্য কাজ করছেন যা তাদের আশেপাশের অবস্থা বুঝতে পারে।
মেমস কনসাল্টিং-এর মতে, হংকং পলিটেকনিক ইউনিভার্সিটি, পিকিং ইউনিভার্সিটি, ইয়নসেই ইউনিভার্সিটি এবং ফুদান ইউনিভার্সিটির গবেষকরা সম্প্রতি একটি নতুন ধরনের বায়োনিক ভিশন সেন্সর তৈরি করেছেন যেটি এমন একটি মেকানিজম ব্যবহার করে যা কৃত্রিমভাবে রেটিনাল ফাংশনকে অনুকরণ করে এবং বিভিন্ন ডেটাতে ব্যবহার করা যায়। হালকা অবস্থার অধীনে। এই বায়োনিক ভিশন সেন্সরটি মলিবডেনাম ডিসালফাইড দিয়ে তৈরি ফটোট্রান্সিস্টরের উপর ভিত্তি করে তৈরি।
বায়োমিমেটিক ভিশন সেন্সর অ্যারের ছবি (বাম); ভিশন সেন্সর ইউনিটের পরিকল্পিত কাঠামো এবং অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ চিত্র (ডানদিকে)
"Our research team started work on optoelectronic memory five years ago," said Yang Chai, one of the researchers who developed the vision sensor. "This emerging device can output light-dependent and history-dependent signals, enabling image integration. , Weak signal accumulation, spectral analysis and other complex image processing functions, the multi-functional integration of sensing, data storage and data processing into one device."
2018 সালে, ইয়াং চাই এবং তার সহকর্মীরা অপ্টোইলেক্ট্রনিক মেমরির উপর প্রথম গবেষণাপত্র প্রকাশ করেছিলেন, যেখানে তারা একটি প্রতিরোধী সুইচিং মেমরি ডিভাইস প্রবর্তন করেছিল যা আলোক সংবেদন এবং যুক্তি ক্রিয়াকলাপ সম্পাদন করতে পারে। এক বছর পরে, দলটি তিনটি ভিন্ন ফাংশন সহ একটি নতুন ধরনের ফটোরেসিসটিভ র্যান্ডম অ্যাক্সেস মেমরি চালু করেছে। বিশেষত, নতুন ডিভাইসটি পরিবেশ অনুধাবন করতে পারে, তথ্য মেমরিতে সংরক্ষণ করতে পারে এবং নিউরোমর্ফিক ভিজ্যুয়াল প্রিপ্রসেসিং অপারেশন করতে পারে।
"We studied the concepts of near-sensor and in-sensor computing paradigms in 2020 and published our views in the field." Yang Chai continued, "This new research on biomimetic vision sensors builds on our On top of all previous efforts."
The intensity of ambient natural light varies widely, with a total range of 280 dB. When the human retina senses external light signals, it adjusts the light sensitivity of its photoreceptors (i.e., rods and cones) according to the strength of the signal. This ultimately enables the human eye to gradually adapt to varying levels of lighting, allowing it to see clearly in both dark and bright environments, an ability known as "visual adaptation."
"For example, when you enter a dark cinema from a bright hall, you can hardly see anything at first, but after a while in the cinema, it becomes easier to see things," explains Yang Chai. "This phenomenon is called scotopic adaptation. Conversely, if you go from a dark movie theater to a sunny outdoors, you'll feel very dazzled at first, and it takes a while to get used to seeing what's going on around you. The process The opposite of dark adaptation is called photopic adaptation."
The main goal of Yang Chai and his colleagues' recent work is to build a vision sensor inspired by the structure and function of the human retina. To do this, they first started by studying the human retina and then tried to design perceptual strategies that would allow them to artificially simulate visual adaptations.
CMOS প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে আর্ট ইমেজ সেন্সরগুলির--রাষ্ট্রে সাধারণত 70 dB এর একটি সীমিত গতিশীল পরিসর থাকে৷ যাইহোক, এই গতিশীল পরিসর প্রাকৃতিক দৃশ্যের (280 ডিবি) আলোর পরিসরের তুলনায় অনেক সংকীর্ণ।
"To achieve visual perception over a wide range of light intensities, researchers have explored the use of controlled optical apertures, liquid lenses, adjustable exposure times, and denoising algorithms in post-processing," said Yang Chai. "However, these Methods often require complex hardware and software resources."
Dark and light adaptation of biomimetic vision sensor arrays. (a) Schematic of the dark adaptation test: recognition of low-light images using an 8 x 8 pixel array in a dark environment. (b) Schematic diagram of light adaptation test: recognition of high-illuminance images using an 8 x 8 pixel array in a bright environment. (c) Dark adaptation process to identify the "8" pattern. (d) The photoadaptation process to identify the "8" pattern.
সংবেদনশীল টার্মিনালগুলিতে আলোর-অনুযোজিত দৃষ্টি এবং বিস্তৃত সেন্সিং পরিসীমা সহ অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসগুলির খুব মূল্যবান অ্যাপ্লিকেশন থাকতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, তারা কম্পিউটার ভিশন টুলের কর্মক্ষমতা উন্নত করতে, রোবট বা অন্যান্য সেন্সিং সিস্টেম তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় হার্ডওয়্যার জটিলতা কমাতে এবং চিত্র শনাক্তকরণ সিস্টেমের নির্ভুলতা উন্নত করতে সাহায্য করতে পারে।
যদিও, অন্যান্য গবেষণা দলগুলি অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইসগুলি তৈরি করেছে যা অতীতে বিভিন্ন আলোর অবস্থার সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে। যাইহোক, পূর্বে প্রদর্শিত বেশিরভাগ ডিভাইস শুধুমাত্র রেটিনার আলো অভিযোজন প্রক্রিয়ার অনুকরণ করতে পারে। অন্ধকার অভিযোজন প্রক্রিয়াটি এখন পর্যন্ত অনুকরণ করা আরও কঠিন প্রমাণিত হয়েছে।
"There is still a long way to go to fully replicate the visual adaptation function of the retina," explains Yang Chai. "To achieve this, we designed a phototransistor-based vision sensor using ultra-thin semiconductors that can The degree of dark adaptation and light adaptation in the same device was controlled by applying different gate voltages. In this way, we simulated photoreceptors and horizontal cells in the retina and successfully achieved a sensing range of 199 dB. Vision-adaptive devices in biomimetic sensors."
চাক্ষুষ অভিযোজনের জন্য রেটিনায় ফটোরিসেপ্টর এবং অনুভূমিক কোষগুলির কৃত্রিম সিমুলেশন (অন্ধকার অভিযোজন এবং আলো অভিযোজন)
ইয়াং চাই এবং সহকর্মীদের দ্বারা তৈরি বায়োমিমেটিক ভিশন সেন্সরটি মলিবডেনাম ডাইসালফাইড নামে পরিচিত একটি অতি-থিন সেমিকন্ডাক্টর উপাদান দিয়ে তৈরি ফটোট্রান্সিস্টরের উপর ভিত্তি করে তৈরি। তারা যে ফটোট্রান্সিস্টরগুলি ব্যবহার করেছিল তাতে একাধিক চার্জ ট্র্যাপ স্টেট রয়েছে যা বিভিন্ন গেট ভোল্টেজে চ্যানেলের মধ্যে ইলেক্ট্রনকে আটকে বা ছেড়ে দিতে পারে।
Ultimately, these states allow researchers to dynamically tune the conductance of their devices. This, in turn, allowed them to artificially simulate the dark- and light-adaptive mechanisms of the human retina, thereby expanding the range of their sensor's perception of different lighting conditions.
"Our bionic vision sensor has several advantages and features," said Yang Chai. "First, the visual adaptation function is implemented in a single device, which greatly reduces the footprint. Second, multiple functions can be implemented on a single device. , including light sensing, memory, and processing. Finally, dark and light adaptation under different light intensities can be achieved by controlling its gate voltage."
ইয়াং চাই এবং তার সহকর্মীরা একাধিক পরীক্ষায় বায়োনিক ভিশন সেন্সর মূল্যায়ন করেছেন এবং দেখেছেন যে এটি মানব রেটিনার কার্যকারিতাকে কার্যকরভাবে অনুকরণ করতে পারে, অন্ধকার এবং হালকা অভিযোজন উভয় ক্ষেত্রেই অসাধারণ ফলাফল অর্জন করতে পারে। তদ্ব্যতীত, পূর্বে প্রস্তাবিত সমাধানগুলির তুলনায় এটির একটি উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর উপলব্ধিগত পরিসর (199 ডিবি) রয়েছে।
"Our vision sensor can enrich machine vision functions, reduce hardware complexity, and achieve high image recognition efficiency," said Yang Chai, "All these advantages are available in areas such as autonomous driving, face recognition, and industrial manufacturing in complex lighting environments. great application prospects."
ভবিষ্যতের গবেষণায়, গবেষকরা দৃষ্টি সেন্সরের কর্মক্ষমতা আরও উন্নত করার পরিকল্পনা করেছেন, পাশাপাশি এটিকে সেন্সর অ্যারে সমন্বিত বড়-প্রণালী তৈরি করতে ব্যবহার করছেন। আদর্শভাবে, তারা এই সেন্সর অ্যারেটিকে একটি নমনীয় বা গোলার্ধীয় স্তরে তৈরি করতে চায় যাতে একটি বিস্তৃত ক্ষেত্র দৃশ্যমান হয়।
"One area that needs improvement is the adaptation time of our vision sensor, as it is still not enough to support machine vision applications." Yang Chai added, "Our goal is to reduce the adaptation time to the microsecond level. In addition, the vision sensor array scale Further improvements are also needed. Our near-term target for array size is greater than 100 x 100 pixels. Finally, the heterogeneous integration of vision sensors and post-processing units, including silicon-based control circuits, is a very important step toward practical applications."
GMKJ প্রযুক্তি স্বাস্থ্যকর এবং স্মার্ট আলোর উত্সগুলিতে গভীরভাবে নিযুক্ত রয়েছে, যা বাজারে UVA UVB UVC LED, ইনফ্রারেড IR LED VCSEL পণ্য এবং সমাধানগুলির সম্পূর্ণ পরিসর প্রদান করে। একটি স্বাস্থ্যকর এবং স্মার্ট জীবন তৈরি করতে হালকা প্রযুক্তির ব্যবহারকে যৌথভাবে প্রচার করতে দেশীয় এবং বিদেশী বাজারে এর শত শত উচ্চমানের অংশীদার রয়েছে। .
