光学视觉传感器技术研究进展

视觉传感是人类感知外界、认知世界的主要途径，研究表明人类获取的外界信息大约有80%来自于视觉。作为感知外界信息的“电子眼球”，视觉传感器是消费电子、机器视觉、安防监控、科学探测和军事侦察等领域的核心器件。近年来视觉传感器技术发展迅速，不同类型的传感器从不同维度提供丰富的视觉数据，不断增强人类感知与认知能力，视觉传感器研究工作具有重要的理论与应用需求。本报告以典型光学视觉传感器技术为主线，通过综合国内外文献和相关报道，从CCD图像传感器、CMOS图像传感器、智能视觉传感器以及红外图像传感器等研究方向，梳理论述近年来光学视觉传感器技术的发展现状、前沿动态、热点问题和趋势。     

基于MOEMS的微型数字太阳敏感器

结合CMOS APS图像传感器与MEMS工艺的优势,研制了一种适用于微纳卫星的两轴数字太阳敏感器,在保证测量精度的同时,减小了系统的体积与功耗.其光学系统由CMOS APS图像传感器和MEMS工艺制作的孔阵列结构光学引入器组成,提高了敏感器的分辨率,扩大了有效视场的范围.利用太阳模拟器对数字太阳敏感器进行了测试标定,结果表明,在120°圆锥全视场范围以内,1σ精度优于0.035°.     

金标试纸条的尿素酶快速定量检测仪研制

研制了一种基于CMOS传感器的胶体金免疫层析试纸条的尿素酶定量检测系统。该系统由硬件和软件两部分组成,硬件部分利用CMOS传感器和条码扫描仪来获取检测图像和病人的个人信息。软件部分除了实现免疫层析试纸条光信号的分析和诊断还实现病人信息采集和建立病人信息数据库等关键功能。该软件采用了k-means聚类算法,实现采集图像的精准分析。通过检测200例尿素酶样品试纸条,验证了设备的稳定性和准确性。该系统体积小、便携性强且具有优秀的续航能力,可用于长时间的临床、野外和社区体检。     

基于CMOS工艺的无线图像传感器网络综述

无线传感器网络是无线通讯技术、网络技术、传感器技术交叉融合的新兴产物。无线传感器网络具备小型化、智能化、网络化和能够无线通讯等特点,能够满足人们在生产生活、科学研究、军事、医疗等众多领域对于实时信息获取的需求。由于人类获取信息的80%以上是通过视觉获取的,因此,无线图像传感器网络作为人类获取视觉图像信息的重要工具在无线传感器网络中占有重要的地位。无线图像传感器网络要想实现小型化、智能化、集成化等要求,采用与标准CMOS工艺兼容的CMOS图像传感器技术将是最为理想的选择。随着CMOS图像传感器工艺和设计水平的进步,CMOS图像传感器在成像质量、生产成本、小型化、智能化等方面显示出巨大的优势,同时由于与VLSI电路兼容的天然特性,基于CMOS图像传感器的无线图像传感器网络拥有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。基于CMOS的无线图像传感器网络目前呈现多元化的发展趋势,高分辨率、高速、低功耗、智能化等方向是基于CMOS的无线图像传感器网络未来发展的方向。     

基于压缩感知的低功耗高效率CMOS图像传感器设计

提出一种基于压缩感知的低功耗高效率CMOS图像传感器(CIS)设计.在这种压缩感知CIS中,帧存储、帧差求解和帧压缩等过程分别集成于像素级、列级和芯片级电路中,实现了图像传感过程和图像压缩过程的融合.这种融合提高了CIS在功耗、传输带宽和输出数据等方面的效率.所提出的CIS设计已采用Global Foundries 0...     

基于嵌入式的布里渊分布式光纤传感远程网络控制系统

光纤传感器正向多点检测、远程控制、网络化方向发展,本文提出一种基于嵌入式的光纤传感远程网络控制系统设计方案,对传感原理、FPGA控制、数据的远程传输和采集参数控制进行了分析,并针对分布式光纤传感节点多、数据流量大的特点,应用多线程和线程槽技术到系统构建,完成了光纤传感网络的实际检测.     

实用的光纤电流传感器

提出了一种结构小巧（体积为3cm×4cm×1．5cm）、使用方便的光纤电流传感器．该系统的传感头是以Sagnac干涉仅原理为基础，利用法拉第光学材料作为传感元件，经过巧妙的结构设计构成．传感头不含有任何与们振有关的光学元件，并且待测的信号与光的偏振态和光强的起伏无关，使得该传感系统特别适用于电流遥测使用．初步实验结果和理论结果吻合．     

基于CM O S 图像传感器的以太网传输系统设计

CMOS image sensor has been widely used in the field of visible image. It has the characteristics of low cost, low power consumption and high integration. How to transmit the collected image data effectively and improve the transmission distance is one of the main problems in practical application. In addition to the advantages of providing long-distance transmission, Ethernet has the characteristics of high transmission efficiency, simple structure and reliable operation. This paper describes a design scheme of Ether- net transmission system based on CMOS image sensor. Image data is collected by CMOS image sensor, image processing is realized by FPGA, and transmission is carried out through Ethernet interface. The method of displaying image on PC meets the application requirements of the design.     

一种用于测定氧浓度的 荧光传感器的开发及研究

基于化学发光及氧及对荧光的猝灭作用，开发了一种荧光氧传感器。考虑到气体猝灭（氧）在高分子半透膜内同时存在吸附与溶解作用，一个新的荧光猝灭动力学模型建立起来了，该方程能够很好地说明荧光猝灭的机理，并能够非常准确地拟合实验数据。     

基于USB2.0的数字图像视频流的实时捕捉与显示系统的设计与实现

给出了一个基于USB2.0和DirectShow技术的CMOS数字图像传感器视频流捕捉及显示系统的软件设计与实现方案,阐述了DirectShow的技术结构.详细介绍了USB2.0固件程序、视频捕捉程序和图像显示控制程序的设计过程.该软件可作为基于USB接口的CMOS数字图像传感器摄像头的驱动程序广泛应用于数字摄像头生产过程的质量检测和测试设备中.     

抗辐射低噪声CMOS图像传感器设计技术研究

为满足航天应用对大面阵高动态CMOS图像传感器的需求,对噪声优化与辐射加固等关键技术进行了深入研究。基于系统架构的增益级与双相关双采样设计优化、基于采样电路的时序改进,实现了对系统噪声的多层次优化;基于像素级与电路级的总剂量辐射加固与单粒子闩锁辐射加固设计,实现了对100k rad(Si)总剂量和99.8 MeV·cm2/mg单粒子效应的免疫。研究成果已成功应用于一款64M像素超大面阵高性能CMOS图像传感器产品。流片测试结果显示,抗总剂量辐射能力优于100k rad(Si)、暗电流与噪声随辐射增长率提升了一个数量级;抗单粒子闩锁能力优于99.8 MeV·cm2/mg;在整个辐射环境下读出噪声不超过5e-;本征动态范围高达75dB。     

基于单片机的数码监控装置

摘要主要介绍了基于CMOS图像传感器(0V7620),闪速存储器和单片机AT89C51以及U盘控制芯片SL811HS的简易数码监控设备.介绍了USB总线和CMOS图像传感器的概况,并且分别详细讨论了USB接口芯片PDIUSBD12和CMOS图像传感器0V7620基本原理和使用方法.设计了适于高速图像采集的硬件系统,并编写了相应的软件,实现了800×600图像的实时传输和显示.整个系统由单片机控制,监控的结果以图像数据的形式存储在闪速存储器中,图像数据还可以通过USB接口传送到计算机中.     

分布式光纤温度和应变传感系统研究进展

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统是面向温度、应变等参数的高测量精度、高空间分辨率、高频率分辨率的监测手段.分别从光纤传感器设计与模拟、传感光纤的选用、传感技术辅助提升等三个方向总结和分析了基于布里渊散射的分布式光纤温度-应变传感系统的研究与发展现状;介绍了分布式光纤传感系统在油井、海底电缆等领域的应用;并展望了未来的研究发展趋势.     

A CMOS image sensor with optical and potential dual imaging function for on-chip bioscientific applications

An optical and potential dual imaging CMOS sensor for bioscientific applications was proposed and fabricated. The CMOS image sensor has the capability to simultaneously capture optical and on-chip potential images. The sensor is designed with target applications of on-chip DNA (or protein) microarray analysis and on-chip neural imaging. A potential imaging function was implemented onto a CMOS image sensor with a simple pixel circuitry that is compatible with optical image sensor pixels. The basic properties of the potential-sensing pixel were characterized. By choosing an appropriate operating sequence and off-chip configuration, the sensor can be operated in either a wide-range potential imaging mode (>5 V) or a high-resolution potential imaging mode (1.6 mV). The sensor is applicable for most of the target applications and is capable of detecting a pH change in the solution placed on the surface. Two-dimensional optical and potential dual imaging was successfully demonstrated, and the profile of a potential spot smaller than 50 μm was clearly observed.     

一种基于天空光的新型成像式仿生偏振导航传感装置

模仿昆虫偏振导航机理,设计了成像式仿生偏振导航传感装置样机。研究了天空光偏振分布模型,分析了成像式仿生偏振导航传感装置工作原理。解决了一般探测装置解算偏振参数需要上位机辅助的问题,使用CMOS图像传感器和数字信号处理器,实时输出导航角度。进行了室内、室外装置性能测试,获得了3个方向偏振分量标准化强度曲线。实验结果表明:传感装置室内外角度测量误差分别为-0.8°~0.3°,-1.2°~1.4°,能够较高精度地输出导航角度,可以满足实时导航定位的需要。     

CMOS图像传感器中的串扰与常用解决方案

CMOS图像传感器中,串扰的大小会影响到图像传感器最终输出图像的质量,串扰越大,最终的图像质量越差,并随着目前像素单元尺寸的逐渐减小,光串扰和电荷串扰都会越来越严重。针对CMOS图像传感器中存在的这2种形式的串扰,结合具体的应用环境,出现了各种各样的解决方案。这些方案多从器件结构改进和材料等方面着手,采取有效措施,将CMOS图像传感器在具体场合应用时的串扰降低到了一个合理的水平。     

基于强度解调的Fabry－Perot型光纤MEMS压力传感器

运用微机械系统加工技术制作了一种新型法布里-珀罗干涉型光纤微机电系统压力传感器,该传感器通过测量反射光谱的移动测量压力.运用多腔干涉原理对该传感器进行理论以及模拟分析得出,通过改变压力传感器的尺寸可较容易的调节压力线性测量范围和灵敏度.实验结果表明,在压力线性测量范围[0.1～1.0]MBa内,灵敏度可达到12.71 nm/MPa(光谱移动/压力).     

Ratio measurements in oxygen determinations: wavelength ratiometry, lifetime discrimination, and polarization detection

In this work we present ratiometric measurements of oxygen concentrations using a dual-emitting dye. Three different methods for ratio measurements in oxygen sensing are employed. The standard wavelength-ratiometric approach is simple to implement, but the sensor response has significant non-linearity. The frequency discrimination of the lifetimes allows for measurements of dual-emission ratio through a single emission filter. In this case the Stern–Volmer plots are linear. Another option is to use emission polarization.     

基于数字信号处理的牛顿环观测系统的设计

对传统的牛顿环实验观测系统进行改造,增加基于CMOS传感器和DSP的图像采集与处理的嵌入式子系统。由于数字图像处理技术的使用,该系统在保持原有测量精度的前提下,观测效果更好,适合对目前大学的牛顿环实验的改进。     

嵌入式系统中CMOS图像传感器接口技术

提出了CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器在嵌入式系统中的接口技术，通过设计软件驱动使嵌入式处理器能够控制CMOS图像传感器图像数据自动采集。并对CMOS图像传感器采集的数据进行插值和自动白平衡处理。此接口模块已经成功地应用于二维条码识读器的图像采集模块中，取得了良好的效果。