理大研發仿生光傳感器 光暗適應力勝肉眼 助開發無人駕駛車輛

2022年06月01日 04:00
東網電視
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香港理工大學與南韓延世大學合作研發出新一代光傳感器。
香港理工大學與南韓延世大學合作研發出新一代光傳感器,能倣效甚至超越人類視網膜對不同亮度的適應力,令各種影像分析和辨識任務有更佳表現,有望為未來無人駕駛車輛和工業用的攝影機配備媲美人類的視力。研究已刊載於《自然.電子學》學刊。
機器視覺系統通常由多部攝影機和計算單元組成,透過擷取和處理影像進行例如面部辨識等任務。此類系統需要運用精密的電路和複雜的演算法,才能在各種照明條件下「看得到」物件,但同類系統很少具備足夠效能來實時處理大量視覺資訊。 帶領研究的理大應用物理學系副教授兼應用科學及紡織學院助理院長柴揚,研發的全新仿生傳感器能適應不同亮度,倣效肉眼可在極暗至極亮的照明條件下準確辨識各種物件,減少依賴後台運算。
人的瞳孔可調節進入眼睛的光線量,視網膜細胞則負責適應亮度。天然光強度的範圍廣達280分貝,傳統矽基傳感器的適應範圍僅有70分貝,但新傳感器有效範圍高達199分貝,而人類視網膜能適應強光至弱光亮度的環境範圍只約為160分貝。研究團隊利用一種具有獨特電學和光學特性的半導體「二硫化鉬」,製成近乎原子厚度的雙層超薄膜,並以此研製出用來探測光線的光電晶體管;再在雙層薄膜中引入「電荷陷阱態」,控制偵測光線的能力。每一個仿生視覺傳感器均由這種光電晶體管的陣列組成。它們能模仿人類肉眼內分別負責偵測暗光和強光的視桿和視錐細胞。新傳感器將推動新一代人工視覺系統應用,包括用於自動駕駛車輛、製造業、邊緣運算和物聯網。