CN111398898B - 用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统 - Google Patents
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Abstract
用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统，涉及仿生光学和三维探测技术领域，解决现有神经拟态视觉传感器依然是基于传统CCD/CMOS架构的平面视觉传感器，无法实现与仿生曲面复眼光学系统有效集成等问题，包括仿生曲面复眼阵列、支撑基底、神经拟态曲面探测器、数据读出电路和数据处理电路；支撑基底用于固定仿生曲面复眼阵列和神经拟态曲面探测器，神经拟态曲面探测器由排列在曲面上的多个对运动引起的光强度变化敏感的神经拟态探测元组成；仿生曲面复眼阵列由排列在曲面上的多个透镜组成；透镜对光线聚焦后通过支撑基底上的通光孔汇聚到神经拟态探测元上；本发明实现大视场三维动态的实时探测，同时具有全天候、低功耗、高动态范围的优点。
Description
技术领域
本发明涉及仿生光学和三维探测技术领域，具体涉及一种用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统。
背景技术
大视场三维动态实时探测在自动驾驶、机器人/无人机导航、目标识别和跟踪、监视预警等领域有着迫切需求。而传统基于“帧”的平面CCD/CMOS视觉传感器视场小、速度慢且只能获取二维信息丢失了深度信息，加上后续图像处理复杂导致需求资源多、功耗高，无法满足大视场三维动态实时探测需求。为了解决这一问题，需要引入新型视觉传感器研究。
在自然界中，除了人眼这种单眼视觉系统之外还存在着一种复眼视觉系统，其主要分布于节肢类动物中-如蜻蜓、蜜蜂、果蝇以及雀尾螳螂虾等。和人眼结构不同，昆虫复眼是由很多排列在曲面上的小眼组成，具有视场大、体积小、对运动目标敏感等特性。昆虫复眼的这些特性在昆虫飞行、捕食、躲避天敌追捕等活动中优势显著，从而引起研究人员的广泛关注，人工仿生复眼也成为仿生视觉中的一个研究热点。
仿生复眼成像系统的研究解决了很多传统单孔径光学系统无法解决的问题，同时由于传统平面CCD/CMOS视觉传感器的限制，仿生复眼系统尚无法实现对运动目标敏感、功耗低等生物复眼的特性。神经拟态视觉探测器和传统平面CCD/CMOS视觉传感器不同，是启发于神经元传输特性的一种仿生视觉传感器。它突破了传统视觉传感器基于“帧”的概念，使用基于事件驱动的异步输出方式来捕获场景动态变化来实现高实时性、对运动敏感、功耗低和动态范围广特性[29]。神经拟态视觉探测器在场景中光强发生变化时，产生一些像素级的输出称为“事件”，每个事件包括时间t、地点(x,y)、和事件极性p也就是光强亮度变化(上升p＝1,下降p＝-1)。但这种神经拟态视觉传感器依然是基于传统CCD/CMOS架构的平面视觉传感器，无法实现与仿生曲面复眼光学系统有效集成。
热释电材料是一种只对变化的辐射产生响应的压电材料，很适合对运动物体的探测并且能够在几千赫兹频率下输出高分辨率信号。不同于硅基量子探测器，热释电晶体在很宽的光谱范围-从紫外光(100nm)到可见光、红外光一直到太赫兹-都有响应。只要为热释电晶体镀上合适的吸收层，可以实现全光谱的探测。重要的是热释电晶元可以实现曲面排列，故本发明提出一种基于热释电材料的神经拟态曲面探测器设计方案。其与曲面复眼光学系统集成，实现用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统制作。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，实现大视场、全天候、高动态范围、三维动态实时探测以及降低系统功耗，本发明提出一种用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。
用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统，包括仿生曲面复眼阵列、支撑基底、神经拟态曲面探测器、数据读出电路和数据处理电路；所述支撑基底是用来固定支撑仿生曲面复眼阵列和神经拟态曲面探测器；
所述神经拟态曲面探测器由排列在曲面上的多个对运动引起的光强度变化敏感的神经拟态探测元组成；
所述仿生曲面复眼阵列由排列在曲面上的多个透镜组成；
所述透镜对光线聚焦后通过所述支撑基底上的通光孔汇聚到神经拟态探测元上；
所述神经拟态探测元包括金线、吸收层、敏感元基底、下电极层、左电极、右电极、绝缘支撑块和支撑结构；
所述敏感元基底的上表面镀有吸收层，所述吸收层同时作为上电极层通过金线与固定在支撑结构上的右电极连接；
所述敏感元基底的下表面连接下电极层，所述左电极固定在支撑结构上并与下电极层连接；所述绝缘支撑块固定在支撑结构上并与下电极层连接；
所述数据读出电路对所述仿生曲面复眼阵列输出的信号进行放大后传送至数据处理电路；
所述数据处理电路对接收的信号进行AD转换，并进行数据处理，获得目标的三维位置。
进一步的，所述神经拟态探测元的排列和仿生曲面复眼阵列中的透镜排列相同，且一一对应；神经拟态探测元探测环境光强度变化，当环境光变化时输出一个事件，没有变化则无输出，而运动必然引起光强度变化，所以神经拟态探测元对运动敏感；
所述神经拟态曲面探测器探测的到环境光强度变化，则输出一个“事件”，包括光强度变化发生的位置、事件和极性。
进一步的，所述仿生曲面复眼阵列可以通过光学加工或者微纳加工方法制作，所有小眼可以是一体的，也可以是独立排列在曲面基底上。
进一步的，所述仿生曲面复眼阵列可以根据工作波段采用任意光学材料加工，比如在可见光波段可以采用K9玻璃或者柔性光学材料制作，在红外波段可以采用硅或者锗材料制作。
进一步的，所述神经拟态曲面探测器根据工作波段不同，也可以选用不同敏感元制作。本发明中所述热释电材料是一种可选实例，在热释电材料上镀上相应的吸收层就可以实现相关波段的探测。
进一步的，所述数据读出电路如果采用集成电路设计方法，可以和神经拟态敏感元集成，制作成带有读出电路的神经拟态曲面探测器。
本发明的有益效果为：
本发明提供的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统模拟自然界中生物复眼的曲面排列多孔径光学结构和神经元基于“事件”(或称为“激励”，而不是基于“帧”)的传输特性，从而实现大视场三维动态的实时探测，同时还具有全天候、低功耗、高动态范围的优点。其兼具生物复眼的“形”和“神”，最大限度地发挥复眼视觉系统的优势，在自动驾驶、机器人/无人机导航、目标识别和跟踪、监视预警和导弹制导等领域有着巨大的应用潜力。
本发明所述的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统工作空间是球形空间，在球形空间内发生的“事件”用球坐标表示为Event:(t,(θ,ω,r),p)。其中t表示事件发生的时间，(θ,ω,r)表示球坐标下事件发生的三维位置，θ,ω分别是事件发生位置的维度和经度，r是事件发生位置的距离。p表示事件的极性，光强度增强则p＝1，光强度减弱则p＝-1。仅对光强度变化有响应。该系统由于在环境光强度变化时才有响应，功耗低并且动态范围高。
本发明所述的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统可以实现大视场范围内运动目标的快速三维定位。
本发明所述的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统可在任意谱段下对运动目标探测。
该系统可以实现全天候探测，即使在夜晚没有光照时也可以工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统的结构示意图；
图2为本发明的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统数学模型图；
图3为本发明的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统中小眼结构和光路图；
图4为本发明的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统中神经拟态探测元结构图；
图5为本发明的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统目标三维定位算法原理图；
图6为本发明的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统工作流程图。
图中，1、仿生曲面复眼结构，2、支撑基底，3、神经拟态曲面探测器，3-1、神经拟态探测元，3-1-1、金线，3-1-2、吸光涂层，3-1-3、敏感元基底，3-1-4、下电极层，3-1-5、绝缘支撑，3-1-6、支撑结构，3-1-7、左电极，3-1-8、右电极，4、数据读出电路，5、数据处理电路。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统，包括仿生曲面复眼阵列1、支撑基底2、神经拟态曲面探测器3、数据读出电路4、数据处理电路5。仿生曲面复眼阵列1、支撑基底2和神经拟态曲面探测器3为用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统的主体探测部分，数据读出电路4和数据处理电路5为用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统的外围电路。
所述神经拟态曲面探测器3由排列在曲面上的多个对运动引起的光强度变化敏感的神经拟态探测元3-1组成；
所述仿生曲面复眼阵列1由排列在曲面上的多个透镜1-1组成；负责完成环境光采集并聚焦到每个神经拟态探测元上；
所述透镜对光线聚焦后通过所述支撑基底2上的通光孔汇聚到神经拟态探测元3-1上；所述数据读出电路对所述仿生曲面复眼阵列输出的信号进行放大后传送至数据处理电路；
所述数据处理电路对接收的信号进行AD转换，并进行数据处理，获得目标的三维位置。
本实施方式中，仿生曲面复眼阵列1由排列在曲面上的很多透镜1-1(小眼)组成，实现对大视场场景的光强度变化检测。这种仿生曲面复眼是仿照自然界中生物复眼的结构设计而成，最大可实现360°全视场的探测。支撑基底2是用来固定仿生曲面复眼阵列1和神经拟态曲面探测器3的机械结构，其可以采用金属材料机械加工而成，或者采用树脂材料3D打印成型，其材质可以起到支撑和光线隔离作用即可。仿生曲面复眼阵列1中的小眼和支撑基底2的通光孔和神经拟态探测元3-1排列方式相同且一一对应，单个透镜、通光孔和神经拟态探测元组成一个单元，各单元独立工作互不串扰。数据读出电路4主要完成神经拟态曲面探测器3的微小信号放大，使其可以被后续数据处理电路5采样成数字信号，进而进行数据处理，得到场景信息。
所述支撑基底2金属或者塑料、树脂都可以。所述神经拟态曲面探测器3是由排列在曲面上的很多神经拟态探测元3-1通过柔性电路相互连接而成。
本实施方式中，所述数据读出电路是一种阻抗匹配和信号放大电路，由于神经拟态探测元输出信号非常小，需要进行阻抗匹配并放大才能进行正常的信号转换和处理；所述数据处理电路是把读出电路输出的信号进行AD转换，并进行数据的处理，从而得到任务目标信息。
如图2所示为本发明的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统的数学模型图，神经拟态仿生曲面复眼和传统的CCD/CMOS探测器不同，它是基于“事件”的视觉传感器而不是基于传统“帧”。并且用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统探测视场是球形空间，不是平面空间。图2中在球形空间视场内有一个光强度发生变化，则用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统会输出一个“事件”，用Event:(t,(θ,ω,r),p)表示。其中t表示事件发生的时间，(θ,ω,r)表示球坐标下事件发生的三维位置，θ表示球面上的维度，ω表示经度，r表示距离。θ,ω可以根据系统输出直接读取，r需要通过三维定位算法计算得到。p表示事件的极性，光强度增强则p＝1，光强度减弱则p＝-1。
结合图3和图4说明本实施方式，每个小眼的光路图如图3所示。小眼把光线聚焦在神经拟态敏感元3-1上。
所述神经拟态敏感元主要组成部件是敏感元基底3-1-3，其表面镀上一层吸收层3-1-2，可以针对特定波段响应。敏感元基底3-1-3上下表面分别连接两个电极用来输出感应电流，即：吸收层3-1-2同时可作为上电极层并通过金线3-1-1与固定在支撑结构3-1-6上的右电极3-1-8连接；所述敏感元基底3-1-3的下表面直接与下电极层3-1-4连接，所述左电极3-1-7固定在支撑结构3-1-6并与下电极层3-1-4连接；
所述绝缘支撑块3-1-5固定在支撑结构3-1-6上并与下电极层3-1-4连接；绝缘支撑块3-1-5和支撑结构3-1-6为敏感元支撑结构，使敏感元不受其他结构干扰。
敏感元基底(3-1-3)采用热释电材料制作，在其表面镀上吸收层实现在紫外波段、可见光波段、红外波段以及太赫兹波段等任一波段或多个波段工作。
图5是本发明的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统三维定位算法的原理图。在图中，星形距离较近，只能被一个小眼看到。而在同一方位不同距离处的菱形则可以被三个小眼看到。和菱形同距离但是不同方位处的圆形则被不同位置的另外三个小眼看到。根据这种原理，就可以探测出大视场范围内目标的三维位置。该三维定位算法实施步骤如下：
步骤一、标定运动目标在不同距离处激发的神经拟态仿生曲面复眼系统中小眼数量，并保存成查找表；
步骤二：根据系统输出的数据流读取激发的小眼经纬度信息和时间信息；
步骤三：统计同一运动目标激发的小眼数量，并把中心小眼经纬度信息作为该运动目标的经纬度值；
步骤四：根据小眼数量，对比查找表，得到运动目标的距离信息结合事件经纬度信息即可得到运动目标三维位置。
本实施方式所述的三维定位算法是根据系统输出的事件流，计算光强度变化发生的距离信息的过程。该算法根据仿生曲面复眼特性提出，计算简单速度快，实时性高。
本实施方式所述的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统的工作过程为：如图6所示，场景中有运动目标则会引起环境光强度发生变化，从而用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统相应位置的小眼发生响应，并输出“事件”流。根据用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统三维定位算法，计算出目标三维位置。
Claims (7)
1.用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统，包括仿生曲面复眼阵列(1)、支撑基底(2)、神经拟态曲面探测器(3)、数据读出电路(4)和数据处理电路(5)；其特征是：
所述神经拟态曲面探测器(3)由排列在曲面上的多个对运动引起的光强度变化敏感的神经拟态探测元(3-1)组成；
所述仿生曲面复眼阵列(1)由排列在曲面上的多个透镜(1-1)组成；
所述透镜对光线聚焦后通过所述支撑基底(2)上的通光孔汇聚到神经拟态探测元(3-1)上；
所述神经拟态探测元(3-1)包括金线(3-1-1)、吸收层(3-1-2)、敏感元基底(3-1-3)、下电极层(3-1-4)、左电极(3-1-7)、右电极(3-1-8)、绝缘支撑块(3-1-5)和支撑结构(3-1-6)；
所述敏感元基底(3-1-3)的上表面镀有吸收层(3-1-2)，所述吸收层(3-1-2)同时作为上电极层通过金线(3-1-1)与固定在支撑结构(3-1-6)上的右电极(3-1-8)连接；
所述敏感元基底(3-1-3)的下表面连接下电极层(3-1-4)，所述左电极(3-1-7)固定在支撑结构(3-1-6)上并与下电极层(3-1-4)连接；
所述绝缘支撑块(3-1-5)固定在支撑结构(3-1-6)上并与下电极层(3-1-4)连接；
所述数据读出电路对所述仿生曲面复眼阵列输出的信号进行放大后传送至数据处理电路；
所述数据处理电路对接收的信号进行AD转换，并进行数据处理，获得目标的三维位置；
所述数据处理电路(5)获得目标的三维位置的具体步骤为：
步骤一、标定运动目标在不同距离处激发的神经拟态仿生曲面复眼系统中透镜(1-1)数量，并保存成查找表；
步骤二：根据系统输出的数据流读取激发的透镜(1-1)经纬度信息和时间信息；
步骤三：统计同一运动目标激发的透镜(1-1)数量，并把中心透镜经纬度信息作为该运动目标的经纬度值；
步骤四：根据透镜数量，对比查找表，得到运动目标的距离信息结合事件经纬度信息即可得到运动目标三维位置。
2.根据权利要求1所述的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统，其特征在于：所述仿生曲面复眼阵列中的透镜(1-1)、支撑基底(2)的通光孔和神经拟态探测元(3-1)排列方式相同且一一对应，单个透镜、通光孔和神经拟态探测元组成一个单元，各单元独立工作互不串扰。
3.根据权利要求1所述的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统，其特征在于，敏感元基底(3-1-3)采用热释电材料制作，在其表面镀上吸收层实现在紫外波段、可见光波段、红外波段以及太赫兹波段中任一波段或多个波段工作。
4.根据权利要求1所述的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统，其特征在于，所述透镜(1-1)在可见光波段采用K9玻璃或者柔性光学材料制作，在红外波段采用硅或者锗材料制作。
5.根据权利要求1所述的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统，其特征在于：所述透镜(1-1)和神经拟态曲面探测元(3-1)与支撑基底(1-2)采用金属材料机械固定或采用树脂材料3D打印成型。
6.根据权利要求1所述的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统，其特征在于，所述仿生曲面复眼系统能够实现360°范围内任意空间的探测。
7.根据权利要求1所述的用于大视场三维运动探测的神经拟态仿生曲面复眼系统，其特征在于：所述神经拟态曲面探测器(3)是由排列在曲面上的很多神经拟态探测元通过柔性电路相互连接而成。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101451844A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-06-10 | 合肥工业大学 | 一种基于生物复眼结构的一体化星敏感器及其应用 |
| CN101672937A (zh) * | 2009-08-13 | 2010-03-17 | 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 人工仿生复眼的制作方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5726443A (en) * | 1996-01-18 | 1998-03-10 | Chapman Glenn H | Vision system and proximity detector |
| JP2005352314A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Canon Inc | 撮像装置および電子機器 |
| US20060236721A1 (en) * | 2005-04-20 | 2006-10-26 | United States Of America As Represented By The Dept Of The Army | Method of manufacture for a compound eye |
| CN1891143A (zh) * | 2005-07-07 | 2007-01-10 | 中国科学院生物物理研究所 | 一种高密度电极阵列及其制造方法 |
| JP5096048B2 (ja) * | 2007-06-15 | 2012-12-12 | 富士フイルム株式会社 | 撮像装置、立体画像再生装置及び立体画像再生プログラム |
| CN102445477B (zh) * | 2010-10-13 | 2014-02-12 | 中国科学院电子学研究所 | 离体神经信息双模检测微电极阵列芯片及制备方法 |
| CN102495121B (zh) * | 2011-12-20 | 2013-09-04 | 中国科学院半导体研究所 | 微电极阵列传感器 |
| EP2906126B1 (en) * | 2012-10-12 | 2020-07-08 | Muffin Incorporated | Devices for three-dimensional internal ultrasound usage |
| US9906718B2 (en) * | 2014-04-30 | 2018-02-27 | Luminit Llc | Biomimetic integrated optical sensor (BIOS) system |
| CN104165626B (zh) * | 2014-06-18 | 2019-08-13 | 长春理工大学 | 仿生复眼成像目标定位系统 |
| US10281551B2 (en) * | 2015-03-30 | 2019-05-07 | Luminit Llc | Compound eye laser tracking device |
| CN106067841A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-11-02 | 中南民族大学 | 基于复眼结构的自适应可见光接收系统 |
| CN106356712B (zh) * | 2016-10-13 | 2023-05-05 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种基于球形多路双异质结量子点的人工复眼激光器系统 |
| CN107105147B (zh) * | 2017-06-05 | 2019-06-21 | 北京理工大学 | 一种仿生超分辨成像传感器及成像方法 |
| CN107562188B (zh) * | 2017-07-17 | 2020-08-04 | 北京大学 | 基于原子磁强计的脑机接口系统及其使用方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101451844A (zh) * | 2008-12-31 | 2009-06-10 | 合肥工业大学 | 一种基于生物复眼结构的一体化星敏感器及其应用 |
| CN101672937A (zh) * | 2009-08-13 | 2010-03-17 | 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 人工仿生复眼的制作方法 |
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