型號(hào)SH3-101

01 背景：傳統(tǒng)圖像傳感器遭遇效率瓶頸

隨著自動(dòng)駕駛等智能視覺(jué)應(yīng)用的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的CCD與CMOS圖像傳感器逐漸暴露出感知、存儲(chǔ)與計(jì)算分立的結(jié)構(gòu)性短板。圖像數(shù)據(jù)在傳感器、存儲(chǔ)器和處理器之間頻繁傳輸，產(chǎn)生大量冗余信息，導(dǎo)致高功耗、低效率問(wèn)題日益突出。

為此，科研界迫切需要探索全新的傳感技術(shù)。受生物視覺(jué)系統(tǒng)啟發(fā)的神經(jīng)形態(tài)成像陣列，可在傳感器端直接完成時(shí)空信息的融合與處理。它將光子感知、突觸可塑性與初步計(jì)算集成在同一硬件層，被視為實(shí)現(xiàn)低功耗、高效率智能視覺(jué)的關(guān)鍵路徑。

近期，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)等聯(lián)合團(tuán)隊(duì)成功攻克了錫基鈣鈦礦因Sn2?易氧化和缺陷密度高而導(dǎo)致的本征不穩(wěn)定性難題，首次實(shí)現(xiàn)了基于無(wú)鉛鈣鈦礦的近紅外神經(jīng)形態(tài)成像陣列及其硬件層時(shí)空融合與運(yùn)動(dòng)感知功能。深視智能SH3-101高速相機(jī)作為參考標(biāo)定設(shè)備，為感算一體智能視覺(jué)芯片的實(shí)用化提供了關(guān)鍵驗(yàn)證手段，相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《Nature Communications》。

圖/ 該成果已發(fā)表在Nature（點(diǎn)擊可跳轉(zhuǎn)）

02 項(xiàng)目創(chuàng)新成果概述

神經(jīng)形態(tài)成像陣列通過(guò)在硬件層集成光子感知、突觸可塑性與時(shí)空信息融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的感算一體感知。其輸出并非傳統(tǒng)傳感器序列幀，而是融合歷史光信號(hào)時(shí)空分布的記憶熱力圖。

然而，該陣列僅有12×12像素的低空間分辨率，僅憑光電流矩陣數(shù)據(jù)無(wú)法自洽驗(yàn)證感知軌跡的準(zhǔn)確性——例如：
?記憶熱力圖中拖尾的幾何長(zhǎng)度是否與真實(shí)運(yùn)動(dòng)路徑一致？?光電流衰減梯度的空間取向是否與運(yùn)動(dòng)方向吻合？?觀測(cè)到的漸變分布，究竟源于運(yùn)動(dòng)歷史驅(qū)動(dòng)，還是鈣鈦礦材料本征離子遷移所致？
以上關(guān)鍵問(wèn)題，均需引入外部時(shí)空基準(zhǔn)予以解答。
創(chuàng)新驗(yàn)證方案 研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“光斑運(yùn)動(dòng)—高速相機(jī)記錄—陣列感知輸出”并行采集與比對(duì)驗(yàn)證方案：

深視智能SH3-101高速相機(jī)架設(shè)于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)平面?zhèn)确?，?strong>1280×1024空間分辨率和1000 fps時(shí)間分辨率獨(dú)立記錄光斑的真實(shí)時(shí)空軌跡。

深視智能SH3-101高速相機(jī)擁有4TB實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，可將關(guān)鍵圖像數(shù)據(jù)完整記錄，后經(jīng)逐幀圖像處理后生成時(shí)間空間軌跡函數(shù)作為真值參考。

將該真值軌跡與陣列單次讀出所得記憶熱力圖進(jìn)行圖像相關(guān)性分析，量化評(píng)估拖尾幾何長(zhǎng)度、光電流衰減梯度方向、光斑輪廓變化速率與真實(shí)物理運(yùn)動(dòng)的一致性。

該驗(yàn)證方法成功實(shí)現(xiàn)了器件電學(xué)響應(yīng)與物理運(yùn)動(dòng)真值的因果剝離，首次在硬件層面確證了神經(jīng)形態(tài)陣列對(duì)橫向運(yùn)動(dòng)軌跡與縱向深度變化的準(zhǔn)確感知能力。該技術(shù)方案已成功應(yīng)用于12×12近紅外神經(jīng)形態(tài)成像陣列的性能標(biāo)定，為此類器件的定量評(píng)價(jià)建立了可復(fù)用的驗(yàn)證范式。

圖/12×12成像陣列熱點(diǎn)圖（原Fig.5）

03 應(yīng)用前景：從驗(yàn)證工具到核心觀測(cè)手段

神經(jīng)形態(tài)成像陣列的運(yùn)動(dòng)感知驗(yàn)證案例，生動(dòng)展示了深視智能SH3-101高速相機(jī)在前沿光電傳感器研究中的三大核心價(jià)值：

?獨(dú)立時(shí)空基準(zhǔn)為新型感算一體器件的性能標(biāo)定，提供獨(dú)立于電學(xué)系統(tǒng)的純光學(xué)時(shí)空基準(zhǔn)。 ?精確坐標(biāo)映射為低分辨率陣列的運(yùn)動(dòng)軌跡重構(gòu)，建立物理坐標(biāo)映射與逐幀比對(duì)依據(jù)。 ?客觀偽影排除為材料本征漂移與真實(shí)感知記憶的因果剝離，提供排除偽影干擾的客觀判據(jù)。
本案反映出高速相機(jī)在更廣泛科研與工業(yè)領(lǐng)域中的通用價(jià)值。從“驗(yàn)證工具”提升為“核心觀測(cè)手段”，其應(yīng)用邊界將大幅拓展。高速相機(jī)的價(jià)值始終指向同一個(gè)本質(zhì)：將肉眼無(wú)法企及的瞬態(tài)過(guò)程，轉(zhuǎn)化為可供定量分析的時(shí)空數(shù)據(jù)。

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