Otonom Araçlar için Görüntü İşleme Hızını Artırıp Basitleştiren Silikon Görüntü Sensörü

Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndaki bir araştırma ekibi, ticari silikon görüntüleme sensör çiplerine entegre edilebilecek ilk sensör işlemcisini geliştirdi. Bu sensörler, komplementer metal-oksit-yarı iletken (CMOS) görüntü sensörleri olarak bilinir ve görsel bilgi yakalayan geniş bir ticari cihaz yelpazesinde kullanılır.

Yeni cihaz, otonom araçlar ve diğer uygulamalar için işleme hızını artırıp basitleştirir.

Otonom Araçlar ve Görsel İşleme

Otonom araçlarda, bir sistem bir görüntü aldığında ve bu verilerin mikroişlemciye görüntü işleme için teslim edildiği zaman arasında önemli sonuçlar doğabilir. Bu, bir engeli tránh etmek veya kaza ile sonuçlanmak arasındaki kritik zaman dilimidir.

Görsel işleme, sensör işlemcisi tarafından ham veriden önemli özellikler çıkarılarak hızlandırılabilir. Ancak, sensör işlemcisi, ticari sistemlere entegre edilmesi zor olan yeni ortaya çıkan araştırma malzemeleriyle sınırlı olmuştur.

Bu, yeni gelişmenin neden bu kadar önemli olduğunu açıklar.

Araştırma Nature Electronics dergisinde yayımlandı.

Sensör İşlemcisi

Donhee Ham, SEAS’ta Elektrik Mühendisliği ve Uygulamalı Fizik Gordon McKay Profesörü ve makalenin kıdemli yazarıdır.

“Çalışmamız, ana akım yarı iletken elektronik endüstrisini, sensör işlemcisini hızlı bir şekilde gerçek dünya uygulamalarına getirmek için kullanabilir,” dedi Ham.

Ekibin geliştirdiği silikon fotodiyot dizisi, ticari olarak उपलबabilir görüntü algılama çiplerinde de kullanılan bir yapıdır. Ancak ekibin fotodiyotları elektrostatik olarak dopinglenmiştir, yani bireysel fotodiyotların gelen ışığa duyarlılığı voltaj ile ayarlanabilir.

Birden fazla voltaj ayarlanabilir fotodiyotun bir araya gelmesi, görüntü işleme pipeline’ları için önemli olan çarpma ve toplama işlemlerinin analog bir versiyonunu gerçekleştirebilir. Bu, ilgili görsel bilgilerin görüntünün yakalandığı anda çıkarılmasına yardımcı olur.

Houk Jang, SEAS’ta doktora sonrası araştırma görevlisi ve makalenin ilk yazarıdır.

“Bu dinamik fotodiyotlar, görüntüler yakalandığı anda onları süzgecileyebilir, böylece ilk aşama görme işlemini mikroişlemciden sensöre taşıyabilir,” dedi Jang.

Farklı uygulamalar için gereksiz ayrıntıları veya gürültüyü kaldırmak için, silikon fotodiyot dizisi farklı görüntü filtrelerine programlanır. Otonom bir araçtaki bir görüntü alma sistemi için, şerit izlerini takip eden bir yüksek geçiş filtresi gerekir.

Henry Hinton, SEAS’ta lisansüstü öğrenci ve makalenin ortak ilk yazarıdır.

“İleride, bu silikon tabanlı sensör işlemcisini yalnızca makine görme uygulamalarında değil, aynı zamanda bio-ilham uygulamalarında da kullanmayı öngörüyoruz, burada erken bilgi işleme, sensör ve işlem birimleri gibi beynin birlikte çalışmasını sağlar,” dedi Hinton.

Ekibin şimdi fotodiyotların yoğunluğunu artırmak ve onları silikon entegre devrelerle entegre etmek için çalışması gerekiyor.

“Ticari silikon görüntü sensörlerindeki standart programlanamayan pikselleri burada geliştirilen programlanabilir onesiyle değiştirerek, görüntü cihazları gereksiz verileri akıllıca kesebilir. Bu, enerji ve bant genişliği açısından daha verimli hale getirilebilir ve bir sonraki nesil duyusal uygulamaların taleplerini karşılayabilir,” dedi Jang.