福州大学发明新机器视觉传感器 可使机器人对极端光照做出超快反应
无论是刺眼的强光还是漆黑的黑暗，人类的眼睛都能在几分钟内适应极端的光照条件。人类的视觉系统，包括眼睛、神经元和大脑，也能学习和记忆环境，以便在下次遇到类似的光照挑战时更快地适应。
据外媒报道，在期刊《Applied Physics Letters》发表的一篇文章中，中国福州大学（Fuzhou University）的研究人员发明了一种机器视觉传感器，它利用量子点模拟人眼的关键行为，能够以远超人眼的速度（约40秒）适应极端的光照变化。该研究成果可能会彻底改变机器人视觉和自动驾驶汽车的安全。
图片来源： 期刊《Applied Physics Letters》
“量子点是纳米级半导体，能够高效地将光转换为电信号，”作者叶芸说道。我们的创新之处在于，我们设计量子点，使其能够像海绵中的水一样，主动捕获电荷，然后在需要时释放——类似于眼睛储存感光色素以应对黑暗环境。”
该传感器的快速自适应速度源于其独特的设计：嵌入聚合物和氧化锌层的硫化铅量子点。该设备能够根据光照条件动态响应，捕获或释放电荷，类似于眼睛储存能量以适应黑暗环境。
这种分层设计与专用电极相结合，已被证明能够高效地复制人类视觉，并优化其光响应以获得最佳性能。
叶教授表示：“量子点（光敏纳米材料）与仿生器件结构的结合，使我们能够将神经科学与工程学联系起来。”
该器件设计不仅能够有效地动态适应明亮和昏暗的光线，而且还通过减少现有机器视觉系统产生的大量冗余数据，使其性能优于现有的机器视觉系统。
“传统系统会不加区分地处理视觉数据，包括无关细节，这不仅浪费电量，还会降低计算速度，”叶教授说道。“我们的传感器会从源头过滤数据，类似于我们的眼睛聚焦关键物体的方式；我们的设备还会预处理光信息，以减轻计算负担，就像人类的视网膜一样。”
未来，该研究小组计划进一步增强其设备，采用包含更大传感器阵列和边缘AI芯片的系统，这些芯片可以直接在传感器上进行AI数据处理，或者在智能汽车中使用其他智能设备，以进一步提升其在自动驾驶领域的应用。
“我们设备的直接用途是自动驾驶汽车和在光照条件变化（例如从隧道到阳光）下工作的机器人，但它也可能为未来的低功耗视觉系统带来启发，”叶教授补充说。“它的核心价值在于使机器能够在当前视觉传感器失效的地方可靠地看到。”
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