Computao incorporada em sensor de imagem de silcio
Eletrnica
Redação do Site Inovação Tecnológica – 06/09/2022
O CCD com processamento simplifica o tratamento de imagens para veculos sem motorista e viso de mquina.
[Imagem: Donhee Ham Research Group/Harvard SEAS]
Processamento no sensor
Com o advento dos carros sem motorista, cmeras mais rpidas permitiro que o piloto automtico tenha um tempo de reao menor, o que pode salvar vidas.
Isto porque o tempo que o sistema leva para capturar uma imagem e entregar os dados ao processador pode significar a diferena entre evitar um obstculo ou sofrer um acidente grave.
Pensando nisso, Houk Jang e colegas da Universidade de Harvard, nos EUA, criaram um sensor de imagem que j possui embutida a capacidade de processamento, economizando todo o tempo que gastaria para transmitir a imagem capturada para o processador.
J foram feitas vrias demonstraes de processamento de imagens embutida nos sensores, mas nenhuma que se baseasse em materiais que possam ser prontamente levados para fabricao industrial.
O prottipo criado por Jang o primeiro a se basear inteiramente na tecnologia CMOS, padro da indstria eletrnica.
“Ao substituir os pxeis no programveis padro em sensores [CCD] de imagem de silcio comerciais pelos programveis desenvolvidos aqui, os dispositivos de imagem podem cortar fora dados desnecessrios de maneira inteligente, tornando-os mais eficientes em energia e largura de banda para atender s demandas da prxima gerao de aplicaes sensoriais,” disse o pesquisador.
Esquema e micrografia dos pxeis inteligentes.
[Imagem: Houk Jang et al. – 10.1038/s41928-022-00819-6]
Fotodiodos que computam
O novo CCD com processamento uma matriz de fotodiodos de silcio.
Os CCDs disponveis comercialmente tambm possuem uma matriz de fotodiodos de silcio para capturar imagens, mas os componentes fabricados pela equipe so dopados eletrostaticamente, o que significa que a sensibilidade luz de cada pxel individual pode ser ajustada controlando a tenso eltrica aplicada a cada um.
Uma matriz que conecta vrios fotodiodos ajustveis por voltagem pode executar uma verso analgica de operaes de multiplicao e adio, centrais para o processamento de imagem, extraindo as informaes visuais relevantes assim que a imagem capturada.
A matriz pode ser programada em diferentes filtros de imagem para remover detalhes ou rudos. Por exemplo, um sistema de imagem em um veculo autnomo pode exigir um filtro passa-alta para rastrear as marcaes da pista, enquanto outras aplicaes podem exigir um filtro que crie um efeito de eneovamento para reduzir o rudo.
“Esses fotodiodos dinmicos podem filtrar simultaneamente as imagens medida que so capturadas, permitindo que o primeiro estgio do processamento da viso seja movido do microprocessador para o prprio sensor,” disse Jang.
Agora a equipe pretende aumentar a densidade dos fotodiodos e us-los para construir circuitos integrados de silcio.
Artigo: In-sensor optoelectronic computing using electrostatically doped silicon
Autores: Houk Jang, Henry Hinton, Woo-Bin Jung, Min-Hyun Lee, Changhyun Kim, Min Park, Seoung-Ki Lee, Seongjun Park, Donhee Ham
Revista: Nature Electronics
Vol.: 5, pages 519-525
DOI: 10.1038/s41928-022-00819-6
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