理大成功研發模仿人眼適應能力的視覺傳感器 料推動人工視覺系統發展

近日香港理工大學與南韓延世大學的科學家取得突破，成功研發全新仿生（bioinspired）傳感器，該項發明成功超越人類視網膜對不同亮度的適應力，有望應用於無人駕駛車輛和工業用攝影機。

機器視覺系統通系統通常經由多部攝影機和計算單元組成，透過擷取和處理影像進行例如面部辨識等任務，同時需要運用精密的電路和復雜的算法，才能在各種照明條件下「看得到」對象，因此同類系統很少具備足夠效能來實時處理大量視覺信息，難以與人腦相比。

理大應用物理學系副教授兼應用科學及紡織學院助理院長柴揚博士解釋，人的瞳孔有助調節進入眼睛的光線量，而適應亮度則主要由視網膜細胞負責。天然光強度的範圍廣達 280 分貝，團隊研發的仿生視覺傳感器可以適應有效光暗範圍高達199分貝，相對之下，人類視網膜只能適應強光至弱光亮度的環境，範圍約為160分貝，更遠高於傳統矽基傳感器僅有70分貝適應範圍。

研究團隊首先利用一種具有獨特電學和光學特性的半導體二硫化鉬，製成近乎原子厚度的雙層超薄膜，並以此研製出用來探測光線的光敏晶體管管；再在雙層薄膜中引入「電荷陷阱態」，控制偵測光線的能力。

仿生視覺傳感器能模仿人類肉眼內分別負責偵測暗光和強光的視桿和視錐細胞，因此傳感器能在各種照明環境下偵測不同物件，因應不同亮度進行轉換與適應，範圍更勝人類眼睛。

柴揚表示，新傳感器能大大提昇機器視覺系統，令各種影像分析和辨識任務有更佳表現，亦可降低硬件複雜度，並且在不同光暗下大幅提高影像對比，從而提供高效影像辨識。

此嶄新的仿生視覺傳感器將推動新一代人工視覺系統的應用，不但可於自動駕駛車輛和製造業應用方面發揮功效，也可在邊緣運算和物聯網中找到其它令人雀躍的新應用。

該項研究已刊載於《自然‧電子學》（Nature Electronics）學刊。@

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