科学院金属研究所孙东明:机器视觉的自适应能力

咱们聊聊这次科研突破。你看现在的机器视觉技术,用在安防、自动驾驶和工业检测上越来越多。不过,有个大问题一直卡着脖子——复杂光照环境下,机器就不灵了。雾霾、沙尘、雨雪,或者逆光、明暗变化快的时候,机器根本看不清那些本来就不显眼的东西,容易漏掉或者搞错。 为啥会这样?主要还是老路子有硬伤。以前的方法要么换镜头、调算法,要么堆电路处理信号。神经形态视觉方案想靠延长曝光时间来增强信噪比,结果动态响应就慢了;多层电路滤波又会让功耗变大、集成变难。说白了,这些器件没法自己适应光线变化,参数都是按特定情况预设的,遇上瞬息万变的环境就不行了。 但咱们看自然界里的人类眼睛就不一样了。视锥细胞和视杆细胞分工合作,视网膜里的感光蛋白还能自动调节灵敏度,人眼能在那么大的亮度范围内保持清晰。这种双系统配合加自适应调节的本事,给了咱们启发。 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心孙东明研究员团队抓住了这一点。他们在传统光电晶体管里加了一个由特殊二硫化钼材料做成的“栅极光敏窗口”,这就像给探测器安上了一个“智能光圈”。光线强的时候它能自动调节电压,把目标的微弱信号放大,同时把背景的强光和噪声给挡住。用户还能根据需要调节电压范围,让探测器“按需聚焦”,只对特定亮度范围内的细微变化敏感。 实验结果很给力:探测低对比度目标时,灵敏度比以前高出了一千多倍。哪怕是在杂乱强光干扰下,照样能稳稳提取特征。这事儿发表在了国际权威期刊上。 这可不是简单的性能提升,这是技术范式的转变啊。以前靠软件算法补短板,现在在硬件上直接做到了类似生物视觉的自适应能力。它有自主知识产权,有望用到那些对环境适应性要求极高的地方,比如边境安防、自动驾驶和精密检测上。 这次的突破说明咱们在前沿科技上有创新智慧。解决难题有时候就得跳出传统工程思维去大自然找灵感。随着仿生技术和新材料结合得越来越深,以后肯定会有更多有环境智能的器件出现,为智能化社会构建更精准、更可靠的“感知之眼”。