सिलिकॉन इमेज सेंसर स्वायत्त वाहनों के लिए इमेज प्रोसेसिंग को तेज और सरल बनाता है

हार्वर्ड जॉन ए पॉलसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंसेज के शोधकर्ताओं की एक टीम ने पहला इन-सेंसर प्रोसेसर विकसित किया है जिसे व्यावसायिक सिलिकॉन इमेजिंग सेंसर चिप्स में एकीकृत किया जा सकता है। इन सेंसरों को कॉम्प्लिमेंट्री मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर (सीएमओएस) इमेज सेंसर के रूप में जाना जाता है, और वे विभिन्न व्यावसायिक उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं जो दृश्य जानकारी को कैप्चर करते हैं।

यह नया डिवाइस स्वायत्त वाहनों और अन्य अनुप्रयोगों के लिए प्रोसेसिंग को तेज और सरल बनाता है।

स्वायत्त वाहन और दृश्य प्रसंस्करण

स्वायत्त वाहनों में, एक प्रणाली द्वारा एक छवि लेने और उस डेटा को माइक्रोप्रोसेसर को छवि प्रसंस्करण के लिए वितरित करने के बीच का समय महत्वपूर्ण परिणामों का कारण बन सकता है। यह एक महत्वपूर्ण समय अवधि है जो एक बाधा से बचने या एक दुर्घटना में शामिल होने के बीच का अंतर हो सकता है।

दृश्य प्रसंस्करण को इन-सेंसर छवि प्रसंस्करण द्वारा तेज किया जा सकता है, जिसमें कच्चे डेटा से महत्वपूर्ण विशेषताओं को छवि सेंसर द्वारा निकाला जाता है, एक अलग माइक्रोप्रोसेसर के बजाय। हालांकि, इन-सेंसर प्रसंस्करण ने उभरते हुए शोध सामग्री तक सीमित होने का प्रदर्शन किया है, जो व्यावसायिक प्रणालियों में एकीकृत करना मुश्किल है।

यही कारण है कि यह नया विकास इतना बड़ा है।

टीम ने अपने शोध को नेचर इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रकाशित किया है।

इन-सेंसर कंप्यूटिंग

डोन्ही हैम एसईएएस में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और एप्लाइड फिजिक्स के गॉर्डन मैकके प्रोफेसर हैं और पेपर के वरिष्ठ लेखक हैं।

“हमारा काम मुख्यधारा के सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग को वास्तविक दुनिया के विभिन्न अनुप्रयोगों में इन-सेंसर कंप्यूटिंग को तेजी से लाने में मदद कर सकता है,” हैम ने कहा।

टीम ने एक सिलिकॉन फोटोडायोड सरणी विकसित की, जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध छवि संवेदन चिप्स में छवियों को कैप्चर करने के लिए भी उपयोग की जाती है। लेकिन टीम के फोटोडायोड इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से डोप्ड हैं, जिसका अर्थ है कि व्यक्तिगत फोटोडायोड की संवेदनशीलता को आने वाले प्रकाश के लिए वोल्टेज द्वारा समायोजित किया जा सकता है।

जब एक सरणी में कई वोल्टेज-ट्यूनेबल फोटोडायोड जुड़े होते हैं, तो यह छवि प्रसंस्करण पाइपलाइन के लिए महत्वपूर्ण गुणा और जोड़ ऑपरेशन का एक एनालॉग संस्करण कर सकता है। यह छवि को कैप्चर करते समय संबंधित दृश्य जानकारी को निकालने में मदद करता है।

हाउक जांग एसईएएस में एक पोस्टडॉक्टरल फेलो हैं और पेपर के प्रथम लेखक हैं।

“ये गतिशील फोटोडायोड छवियाँ खींचे जाते समय ही उन्हें एक साथ फ़िल्टर कर सकते हैं, जिससे दृष्टि प्रसंस्करण का पहला चरण माइक्रोप्रोसेसर से सेंसर तक स्थानांतरित किया जा सकता है,” जांग ने कहा।

विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अनावश्यक विवरण या शोर को हटाने के लिए, सिलिकॉन फोटोडायोड सरणी को विभिन्न छवि फिल्टर में प्रोग्राम किया जाता है। जब स्व-ड्राइविंग वाहन में एक इमेजिंग सिस्टम में उपयोग किया जाता है, तो यह लेन मार्किंग को ट्रैक करने के लिए एक हाई-पास फिल्टर का आह्वान करता है।

हेनरी हिंटन एसईएएस में एक स्नातकोत्तर छात्र हैं और पेपर के सह-प्रथम लेखक हैं।

“आगे देखते हुए, हम न केवल मशीन विजन अनुप्रयोगों में बल्कि जैव-प्रेरित अनुप्रयोगों में भी इस सिलिकॉन-आधारित इन-सेंसर प्रोसेसर का उपयोग करने की कल्पना करते हैं, जहां प्रारंभिक जानकारी प्रसंस्करण सेंसर और कंप्यूट यूनिटों के सह-स्थान की अनुमति देता है, जैसे कि मस्तिष्क में,” हिंटन ने कहा।

टीम अब फोटोडायोड की घनत्व को बढ़ाने और उन्हें सिलिकॉन एकीकृत सर्किट के साथ एकीकृत करने का लक्ष्य रखेगी।

“व्यावसायिक सिलिकॉन इमेज सेंसर में मानक गैर-प्रोग्रामेबल पिक्सेल को यहां विकसित प्रोग्रामेबल पिक्सेल के साथ बदलकर, इमेजिंग डिवाइस अनावश्यक डेटा को बुद्धिमानी से काट सकते हैं। यह ऊर्जा और बैंडविड्थ में अधिक कुशल बनाया जा सकता है ताकि अगली पीढ़ी के सेंसर अनुप्रयोगों की मांगों को पूरा किया जा सके,” जांग ने कहा।