Piilokuvan Vastaanottimen Nopeutus ja Yksinkertaisuus Kuvan Käsittelyssä Itseohjautuvissa Ajoneuvoissa

Harvardin yliopiston John A. Paulsonin insinööritieteellisessä ja soveltavassa tieteellisessä tiedekunnassa työskentelevä tutkijaryhmä on kehittänyt ensimmäisen sisäänrakennetun prosessorin, joka voidaan integroida kaupallisiin piikuvanvastaanottimiin. Nämä vastaanottimet tunnetaan komplementaaristen metalli-oksidipuolijohtimien (CMOS) kuvanvastaanottimina, ja niitä käytetään laajasti kaupallisissa laitteissa, jotka keräävät visuaalista tietoa.

Uusi laite nopeuttaa ja yksinkertaa kuvan käsittelyä itseohjautuvissa ajoneuvoissa ja muissa sovelluksissa.

Itseohjautuvat Ajoneuvot ja Visuaalinen Käsittely

Itseohjautuvissa ajoneuvoissa on tärkeää, kuinka nopeasti järjestelmä pystyy käsittelemään kuvan ja toimittamaan tiedon mikroprosessorille kuvan käsittelyyn. Tämä voi olla ratkaiseva tekijä, joka voi merkitä eroa esteen välttämisessä tai onnettomuuden sattuessa.

Visuaalista käsittelyä voidaan nopeuttaa kuvanvastaanottimen sisäisellä kuvan käsittelyllä, jossa kuvanvastaanotin itsessään poistaa tärkeät piirteet raakadatalta, sen sijaan, että erillinen mikroprosessori tekisi tämän.

Tämä on juuri se, mikä tekee tästä uudesta kehityksestä suuren asian.

Tutkijaryhmä julkaisi tutkimuksensa Nature Electronics-lehdessä.

Sisäänrakennettu Laskenta

Donhee Ham on sähkötekniikan ja soveltavan fysiikan professori SEAS:ssa ja tutkimuksen seniorkirjoittaja.

“Työmme voi hyödyntää valtavirtaista puolijohdeteollisuutta nopeuttaakseen sisäänrakennetun laskennan moniin eri maailmanlaajuisiin sovelluksiin”, Ham sanoi.

Tutkijaryhmä kehitti piifotodiodi-matriisin, jota käytetään myös kaupallisesti saatavissa olevissa kuvanvastaanottimissa kuvien tallentamiseen. Tutkijaryhmän fotodiodit ovat kuitenkin elektrostaattisesti doped, mikä tarkoittaa, että yksittäisten fotodiodien herkkyyttä saadaan säätää jännitteillä.

Kun useita jännitteellä säädettäviä fotodioodeja yhdistetään toisiinsa, ne voivat suorittaa analogisen version kertolasku- ja yhteenlaskuoperaatioita, jotka ovat tärkeitä kuvan käsittelyyn.

Houk Jang on postdoc-tutkija SEAS:ssa ja tutkimuksen ensisijainen kirjoittaja.

“Nämä dynaamiset fotodiodit voivat suodattaa kuvia samalla, kun ne otetaan, mikä mahdollistaa ensimmäisen vaiheen visuaalisen käsittelyn siirtämisen mikroprosessorilta itseltä kuvanvastaanottimelta”, Jang sanoi.

Eri sovellusten tarpeisiin, kuten tarpeettoman yksityiskohtien tai melun poistamiseen, piifotodiodi-matriisia voidaan ohjelmoida eri kuvansuodattimiksi. Kun sitä käytetään itseohjautuvan ajoneuvon kuvanvastaanottimessa, se vaatii suodattimen, joka seuraa kaistamerkintöjä.

Henry Hinton on SEAS:n jatko-opiskelija ja tutkimuksen toissijainen kirjoittaja.

“Tulevaisuudessa me näemme tämän piipohjaisen sisäänrakennetun prosessorin käytön konevisiosovelluksissa, mutta myös bio-inspiroiduissa sovelluksissa, joissa varhainen tietojen käsittely mahdollistaa anturin ja laskennan yksiköiden sijoittamisen yhteen, kuten aivoissa”, Hinton sanoi.

Tutkijaryhmä aikoo nyt lisätä fotodiodien tiheyttä ja integroida ne piiriin.

“Korvaamalla kaupallisten piikuvanvastaanottimien perinteiset ohjelmoimattomat pikselit kehittämällämme ohjelmoitavilla pikseleillä, kuvanvastaanottimet voivat älykkäästi poistaa tarpeettoman datan. Tämä voisi tehdä energian ja kaistanleveyden käytön tehokkaammaksi seuraavien sukupolven aisti-sovellusten vaatimusten täyttämiseksi”, Jang sanoi.