傳感新品

【北京師范大學(xué)：研發(fā)基于導(dǎo)電MOF/MXene的多功能生物傳感器用于健康監(jiān)測(cè)】

對(duì)于代謝性疾病的實(shí)時(shí)護(hù)理，要求具有監(jiān)測(cè)代謝物含量和診斷肌肉狀態(tài)的功能。然而，目前同時(shí)具有檢測(cè)電化學(xué)和生物電信號(hào)功能的診療一體生物傳感器很少有報(bào)道。設(shè)計(jì)一種集汗液電化學(xué)檢測(cè)、電生理信號(hào)采集和電刺激治療于一體的多功能生物傳感器，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)代謝性疾病的診斷和治療。

近日，北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院劉楠教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種基于導(dǎo)電MOF/MXene的多功能生物傳感器用于健康監(jiān)測(cè)，具有汗液電化學(xué)檢測(cè)、電生理信號(hào)采集和電刺激治療于一體的多重功能（圖1）。該工作是以導(dǎo)電MOF(Ni3(HITP)2)和MXene為原料，使用無(wú)紡布，通過(guò)真空輔助浸漬MXene和原位錨定MOF制備得到MOF/MXene電極（圖2）。該電極較MXene電極具有低溶液阻抗、高電荷存儲(chǔ)能力、高穩(wěn)定性，具有作為電生理電極的潛能（圖3）。進(jìn)一步將MOF/MXene電極作為表皮電極，具有低皮膚/電極界面阻抗，可記錄高保真的電生理信號(hào)，同時(shí)也可快速響應(yīng)記錄電刺激信號(hào)（圖4）。基于導(dǎo)電MOF的電化學(xué)活性，對(duì)尿酸和葡萄糖均有良好的傳感性能（圖5）?；谏鲜鋈毓δ?，我們將多功能生物傳感電極與柔性電路印刷版集成，有助于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)汗液中代謝物檢測(cè)、表皮電生理信號(hào)監(jiān)測(cè)并通過(guò)電刺激緩解肌肉功能障礙。

圖1 多功能集成生物傳感器示意圖

圖2 化學(xué)結(jié)構(gòu)和形貌結(jié)構(gòu)表征

圖3 電化學(xué)性能

圖4 電生理信號(hào)采集與電刺激性能

圖5 電化學(xué)傳感性能

圖6 基于MXene和導(dǎo)電MOF的多功能可穿戴傳感器

傳感動(dòng)態(tài)

【深圳大學(xué)副校長(zhǎng)張學(xué)記：智能傳感與精準(zhǔn)健康是“無(wú)盡的科學(xué)前沿”】

12月14日，第二屆“福田區(qū)河套生物醫(yī)藥科技創(chuàng)新論壇”在河套深港科技創(chuàng)新合作區(qū)深圳園區(qū)舉行。論壇主題“聚焦CGT前沿共創(chuàng)深港未來(lái)”，邀請(qǐng)兩院院士、國(guó)內(nèi)外頂級(jí)專家學(xué)者、企業(yè)、投資機(jī)構(gòu)等各界領(lǐng)軍者匯聚一堂，技術(shù)交流、思想碰撞，共同打造“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用、資”多元融合的信息交流、項(xiàng)目交易、資源共享平臺(tái)，助力河套合作區(qū)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

隨著全球范圍內(nèi)生物細(xì)胞技術(shù)和產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，細(xì)胞和基因是生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中最具創(chuàng)新力、發(fā)展前景最廣闊的細(xì)分領(lǐng)域之一。今年8月國(guó)務(wù)院印發(fā)的《河套深港科技創(chuàng)新合作區(qū)深圳園區(qū)發(fā)展規(guī)劃》提出，要推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療、細(xì)胞治療等交叉學(xué)科領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新，依法依規(guī)在深圳園區(qū)海關(guān)監(jiān)管區(qū)域探索建立適合細(xì)胞治療、基因治療等新型生物藥械研究發(fā)展的新型管理模式。本屆論壇緊跟國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展，聚焦細(xì)胞與基因前沿技術(shù)，探索深港協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展新模式。深圳大學(xué)副校長(zhǎng)、美國(guó)醫(yī)學(xué)與生物工程院院士、俄羅斯工程院外籍院士、歐洲科學(xué)院院士張學(xué)記，在主論壇作“智能傳感與精準(zhǔn)健康——無(wú)盡的科學(xué)前沿”分享了智能傳感與精準(zhǔn)醫(yī)療的前沿探索與應(yīng)用，提出從“智能傳感”到“數(shù)字人生”，未來(lái)人類永生或不是幻想。

從“智能傳感”可邁向“數(shù)字人生”

“要像重視集成電路產(chǎn)業(yè)一樣重視智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”張學(xué)記院士指出，傳感器產(chǎn)業(yè)是未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)，是未來(lái)整個(gè)IOT產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)的核心所在，更是讓下游萬(wàn)億級(jí)的終端產(chǎn)業(yè)有了新的活力，形成了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的閉環(huán)。所謂生物傳感器(Biosensors)是對(duì)生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的器件。當(dāng)生物傳感與AI融合就形成了“智能生物傳感”。目前，其研究團(tuán)隊(duì)已開(kāi)始探索融合尿片的“尿液傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”和面向運(yùn)動(dòng)員的“動(dòng)態(tài)汗液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，這種尿液傳感器已經(jīng)簽署的傳感器委托研發(fā)量產(chǎn)合同訂單數(shù)量已達(dá)3億支。當(dāng)智能生物傳感越來(lái)越細(xì)致面向人類各生物指征（Towards“l(fā)ab-on-Skin”），人們將迎來(lái)“數(shù)字人生”。

而精準(zhǔn)醫(yī)療，第一步精確診斷與大數(shù)據(jù)追蹤正在實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在基因檢測(cè)已經(jīng)很便宜了。下一步是精準(zhǔn)治療，就是對(duì)我們耐藥不同的藥物，通過(guò)人工智能和大數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)的術(shù)（愈）后進(jìn)行追蹤，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)治療，目前正在推進(jìn)中。

“智能生物傳感器是結(jié)合了生物傳感和人工智能大數(shù)據(jù)的新理念。”張學(xué)記說(shuō)，他和其研究團(tuán)隊(duì)對(duì)該理論進(jìn)行了推導(dǎo)，制訂了發(fā)展路線圖，圍繞該理念的邏輯框架發(fā)表了大量學(xué)術(shù)文章，同時(shí)成立了刷新傳感公司將智能生物傳感走向產(chǎn)業(yè)化，“我們用我們的技術(shù)做出產(chǎn)品，包括智能的溫度、智能的血糖、智能的汗液產(chǎn)品等。像智能溫度產(chǎn)品，我們已用于抗疫和奧運(yùn)會(huì)；智能血糖產(chǎn)品馬上將進(jìn)行臨床，未來(lái)將為糖尿病患者提供一個(gè)非常好的監(jiān)測(cè)手段和工具?！彼f(shuō)，通過(guò)智能傳感將可打造對(duì)人體整體的長(zhǎng)期、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)追蹤，未來(lái)甚至可以從小孩出生開(kāi)始就一直全程追蹤，并形成一個(gè)反饋系統(tǒng)，這就將逐步向“數(shù)字人生”邁進(jìn)了?！爱?dāng)我們的碳基生命向硅基生命轉(zhuǎn)化，一旦全部完成，可以說(shuō)，我們?nèi)祟惖挠郎徒阱氤吡?。?/p>

他進(jìn)一步解釋說(shuō)，碳基很脆弱，硅基就是通常所說(shuō)的“腦機(jī)結(jié)合”，將人類身體部分向芯片方面轉(zhuǎn)移，“部分損壞了，換一個(gè)芯片就可以了”，如果這樣，人類是不是可以說(shuō)走向永生？這可能將是未來(lái)20~30年內(nèi)就會(huì)發(fā)生的，當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)硅基轉(zhuǎn)化將“十分昂貴”“所以，現(xiàn)在大家還是需要智慧+勤奮，往前走?！彼f(shuō)。

河套合作區(qū)將是生物產(chǎn)業(yè)重要?jiǎng)?chuàng)新基地

冀望粵港澳大灣區(qū)多平臺(tái)協(xié)同發(fā)展建立好孵化機(jī)制

張學(xué)記指出，河套合作區(qū)發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)有三大優(yōu)勢(shì)：一是河套合作區(qū)“一區(qū)兩園”，聯(lián)結(jié)深港，具有聯(lián)通國(guó)際的優(yōu)勢(shì)；其次是高科技優(yōu)勢(shì)。深圳是高科技的城市，這里集聚了一大批高校和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，有深圳大學(xué)、南方科大、哈工大、清華深圳研究院，還有深圳灣實(shí)驗(yàn)室等等，這是科技的優(yōu)勢(shì)；其三是創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的基因，這是深圳是與生俱來(lái)的，改革開(kāi)放的前沿，企業(yè)的創(chuàng)新就是深圳的巨大優(yōu)勢(shì)。三者結(jié)合起來(lái)，河套合作區(qū)將是未來(lái)生物產(chǎn)業(yè)的重要研發(fā)基地、創(chuàng)新基地。“建議深圳未來(lái)要聚焦于新型醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，而不是傳統(tǒng)的，將人工智能和新的生物科技結(jié)合起來(lái)”他說(shuō)。

粵港澳大灣區(qū)有橫琴、前海、南沙、河套四大戰(zhàn)略平臺(tái)，在生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)方面各有特色，希望四大平臺(tái)的力量能有效地聯(lián)動(dòng)匯集起來(lái)，形成各自特色，不要重復(fù)地去研究。同時(shí)，希望大灣區(qū)建立好孵化機(jī)制，真正快速地把生物科技最新成果孵化成企業(yè)，能出產(chǎn)品、出商品、造福社會(huì)、造福人類。

【這家激光雷達(dá)公司OEM訂單被取消】

12月14日，美國(guó)激光雷達(dá)上市公司Cepton向美國(guó)證券交易委員會(huì)（SEC）提交8-K（重大事件）報(bào)告。

報(bào)告披露，如此前所公開(kāi)，Cepton與Tier 1合作伙伴Koito公司被一重要ADAS項(xiàng)目選為唯一的激光雷達(dá)供應(yīng)商，并為該項(xiàng)目提供支持至2027年（“批量生產(chǎn)合同”）。在獲得批量生產(chǎn)合同之后，Koito不時(shí)向公司發(fā)出批量生產(chǎn)合同下的激光雷達(dá)組件采購(gòu)訂單。

2023年12月11日，Koito通知公司，給予Koito批量生產(chǎn)合同的OEM已決定重新確定其ADAS產(chǎn)品供應(yīng)范圍，因此，Koito向公司發(fā)出的與批量生產(chǎn)合同相關(guān)的所有未完成采購(gòu)訂單均已取消。按照慣例，當(dāng)汽車項(xiàng)目發(fā)生變動(dòng)時(shí)，Cepton計(jì)劃盡可能尋求與現(xiàn)有項(xiàng)目任何延誤或取消相關(guān)的項(xiàng)目投資成本回收。Cepton會(huì)繼續(xù)與OEM合作，為下一代ADAS產(chǎn)品定義傳感器需求和系統(tǒng)架構(gòu)。Cepton和Koito在聯(lián)合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和上市戰(zhàn)略方面的合作，以及與其他全球OEM在新系統(tǒng)采購(gòu)機(jī)會(huì)方面的合作，預(yù)計(jì)將繼續(xù)下去。公告發(fā)布后，WestPark Capital、Craig-Hallum等多個(gè)機(jī)構(gòu)隨即紛紛下調(diào)Cepton評(píng)級(jí)。截至12月14日收盤(pán)，Cepton股價(jià)暴跌26%。

據(jù)悉，Cepton此前獲得了位于美國(guó)底特律的全球TOP 10車企的定點(diǎn)合作項(xiàng)目，計(jì)劃在2023-2027年為其下一代高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)平臺(tái)提供激光雷達(dá)設(shè)備。Koito成立于1915年，是一家總部位于日本的汽車照明一級(jí)供應(yīng)商，其集團(tuán)在全球13個(gè)國(guó)家擁有31家公司，奔馳、寶馬、通用、大眾、豐田、日產(chǎn)等都是它的下游客戶。Koito Manufacturing已經(jīng)向Cepton投資了2億美元——最初在2020年2月投資5000萬(wàn)美元，2021年投資5000萬(wàn)美元，2022年又投資1億美元。

【德媒：美對(duì)華芯片“制裁狂熱”傷及自身】

12月15日?qǐng)?bào)道據(jù)德國(guó)《青年世界報(bào)》網(wǎng)站12月14日?qǐng)?bào)道，全球芯片巨頭美國(guó)英偉達(dá)公司與美國(guó)商務(wù)部之間齟齬不斷。原因是美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)雷蒙多正在竭力切斷中國(guó)獲取人工智能領(lǐng)域最強(qiáng)大芯片的渠道，英偉達(dá)首席執(zhí)行官黃仁勛則謀求鞏固公司在世界人工智能芯片市場(chǎng)的主導(dǎo)地位?，F(xiàn)在看來(lái)，這兩個(gè)目標(biāo)大概是相互沖突的。這與中國(guó)企業(yè)的最新成就有關(guān)。

據(jù)報(bào)道，英偉達(dá)是國(guó)際領(lǐng)先的人工智能芯片制造商，明年有望掌握85%的市場(chǎng)份額。人們應(yīng)該會(huì)說(shuō)，這家公司前景大好——假如中國(guó)業(yè)務(wù)對(duì)這家公司沒(méi)有那么重要的話。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，英偉達(dá)在中國(guó)的人工智能芯片市場(chǎng)占據(jù)約九成份額。這一市場(chǎng)規(guī)模很大，而且正迅速增長(zhǎng)。這在兩個(gè)方面非常重要。一方面，來(lái)自中國(guó)市場(chǎng)的收入約占英偉達(dá)總收入的五分之一，而這家公司必須擁有充裕的資金，才能在這個(gè)資本密集型產(chǎn)業(yè)保住全球領(lǐng)先地位。另一方面，只要英偉達(dá)掌握住這一市場(chǎng)份額，那些從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看可能威脅其地位的本地競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手就會(huì)處于弱勢(shì)。

報(bào)道稱，英偉達(dá)的難題源于，美國(guó)政府試圖盡可能減緩中國(guó)在人工智能領(lǐng)域的發(fā)展速度。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，美國(guó)商務(wù)部去年禁止對(duì)中國(guó)出口那些最先進(jìn)的人工智能芯片，以限制中國(guó)人工智能產(chǎn)業(yè)可獲得的最大算力。英偉達(dá)的暢銷產(chǎn)品A100和H100性能過(guò)于強(qiáng)大，不再被允許出口。英偉達(dá)擔(dān)心失去在中國(guó)市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，于是開(kāi)發(fā)了A800和H800，其相關(guān)參數(shù)略低于美國(guó)商務(wù)部規(guī)定，在中國(guó)仍然暢銷。

今年10月，英偉達(dá)再次遭到打擊：雷蒙多修改了出口管制規(guī)定，現(xiàn)在A800和H800也在受影響之列。英偉達(dá)現(xiàn)在預(yù)計(jì)其中國(guó)業(yè)務(wù)在四季度將嚴(yán)重下滑。

報(bào)道稱，不過(guò)，中國(guó)芯片制造商的進(jìn)步再次超出了預(yù)期。據(jù)報(bào)道，華為公司研發(fā)了A100的替代品，并向其他公司出售，游戲巨頭騰訊也發(fā)布了其高性能人工智能芯片。對(duì)那些迄今為止一直使用美國(guó)人工智能芯片的公司來(lái)說(shuō)，改用華為的產(chǎn)品并非易事，但美國(guó)的“制裁狂熱”讓這種轉(zhuǎn)換越來(lái)越顯得在所難免，從而為華為的人工智能芯片在中國(guó)打開(kāi)了越來(lái)越多的大門。

報(bào)道還稱，最近，雷蒙多和黃仁勛就在這種情況下該如何制定對(duì)華出口指導(dǎo)方針展開(kāi)了爭(zhēng)論——黃仁勛主張放松管制，雷蒙多依然保持強(qiáng)硬。最終，他們可能都會(huì)輸：英偉達(dá)會(huì)輸?shù)糁袊?guó)市場(chǎng)，美國(guó)政府則會(huì)輸?shù)羝鋲褐浦袊?guó)人工智能產(chǎn)業(yè)崛起的戰(zhàn)斗。

【臺(tái)積電首次提及 1.4nm 工藝技術(shù)，2nm 工藝按計(jì)劃 2025 年量產(chǎn)】

12 月 14 日消息，臺(tái)積電在近日舉辦的 IEEE 國(guó)際電子器件會(huì)議（IEDM）的小組研討會(huì)上透露，其 1.4nm 級(jí)工藝制程研發(fā)已經(jīng)全面展開(kāi)。同時(shí)，臺(tái)積電重申，2nm 級(jí)制程將按計(jì)劃于 2025 年開(kāi)始量產(chǎn)。

根據(jù) SemiAnalysis 的 Dylan Patel 給出的幻燈片，臺(tái)積電的 1.4nm 制程節(jié)點(diǎn)正式名稱為 A14。IT之家注意到，目前臺(tái)積電尚未透露 A14 的量產(chǎn)時(shí)間和具體參數(shù)，但考慮到 N2 節(jié)點(diǎn)計(jì)劃于 2025 年底量產(chǎn)，N2P 節(jié)點(diǎn)則定于 2026 年底量產(chǎn)，因此 A14 節(jié)點(diǎn)預(yù)計(jì)將在 2027-2028 年問(wèn)世。

在技術(shù)方面，A14 節(jié)點(diǎn)不太可能采用垂直堆疊互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（CFET）技術(shù)，不過(guò)臺(tái)積電仍在探索這項(xiàng)技術(shù)。因此，A14 可能將像 N2 節(jié)點(diǎn)一樣，依賴于臺(tái)積電第二代或第三代環(huán)繞柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管（GAAFET）技術(shù)。

N2 和 A14 等節(jié)點(diǎn)將需要系統(tǒng)級(jí)協(xié)同優(yōu)化，才能真正發(fā)揮作用，并實(shí)現(xiàn)新的性能、功耗和功能水平。

尚不清楚臺(tái)積電是否計(jì)劃在 2027-2028 年時(shí)間段為 A14 制程采用 High-NA EUV 光刻技術(shù)，考慮到屆時(shí)英特爾（以及可能其他芯片制造商）將采用和完善下一代數(shù)值孔徑為 0.55 的 EUV ***，臺(tái)積電使用這些機(jī)器應(yīng)該相當(dāng)容易。然而，由于高數(shù)值孔徑 EUV 光刻技術(shù)將掩膜尺寸減半，其使用將給芯片設(shè)計(jì)人員和制造商帶來(lái)一些額外的挑戰(zhàn)。

當(dāng)然，從現(xiàn)在到 2027-2028 年，很多事情都可能會(huì)發(fā)生變化，因此不能做出太多的假設(shè)。但可以肯定的是，臺(tái)積電的科學(xué)家和開(kāi)發(fā)人員正在致力于下一代生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的研發(fā)。

【圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍】

什么是動(dòng)態(tài)范圍？

動(dòng)態(tài)范圍（Dynamic Range）是圖像傳感器重要的參數(shù)之一，它決定了圖像傳感器能接收的陰影部分到高光部分的光亮強(qiáng)度分布范圍，也就是決定了所拍攝出來(lái)的圖像的細(xì)節(jié)、層次、特征。

傳統(tǒng)膠片成像

基于光化學(xué)理論，在相機(jī)拍攝時(shí)，光線通過(guò)相機(jī)鏡頭達(dá)到膠片的感光晶體鹵化銀上，引起膠片的光學(xué)密度發(fā)生變化，曝光量越大，光學(xué)密度越小，呈現(xiàn)非線性關(guān)系。當(dāng)有光線照射到鹵化銀上時(shí)，鹵化銀轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏你y，經(jīng)過(guò)顯影工藝后固定于片基，成為黑白膠片。彩色膠片則是涂抹了三層鹵化銀來(lái)表現(xiàn)三原色。

數(shù)字圖像成像

利用圖像傳感器（CCD、CMOS）把接收到的光信號(hào)通過(guò)傳感器上的光敏單元離散成正比于曝光量的成千上萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)，并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換處理后變成數(shù)字信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)微處理器的非線性運(yùn)算轉(zhuǎn)換成圖像的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)格式。例如BMP、JPEG、TIFF等存儲(chǔ)在物理介質(zhì)上。

動(dòng)態(tài)范圍的定義

動(dòng)態(tài)范圍定義為最大可測(cè)光強(qiáng)與最小可測(cè)光強(qiáng)的比值，還可以定義為像素阱容量飽和時(shí)與無(wú)光照條件下的像素噪聲電子數(shù)的比值，單位用分貝（dB）表示，表達(dá)式為：

自然場(chǎng)景中從無(wú)月的暗夜到太陽(yáng)直射的動(dòng)態(tài)范圍約為180dB，而普通的圖像傳感器由于勢(shì)阱容量的限制，動(dòng)態(tài)范圍通常在70dB左右。

真實(shí)世界中同一場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)范圍變化很大，我們稱之為高動(dòng)態(tài)范圍（High Dynamic Range），相對(duì)的普通圖片上的動(dòng)態(tài)范圍為低動(dòng)態(tài)范圍（Low Dynamic Range）。

相機(jī)的成像過(guò)程實(shí)際上就是真實(shí)世界的高動(dòng)態(tài)范圍到相片的低動(dòng)態(tài)范圍的映射（非線性），例如：

動(dòng)態(tài)范圍的影響因素

阱容量

普通圖像傳感器由于感光元件阱容量有限，存儲(chǔ)光電荷的能力也有限，當(dāng)光照強(qiáng)度超過(guò)一定程度時(shí)，存儲(chǔ)的電荷達(dá)到飽和將無(wú)法再接收。一旦這些像素滿載，光子便會(huì)溢出，溢出就會(huì)導(dǎo)致信息損失。

以紅色為例，高光溢出使?jié)M載紅色的像素附近的其它像素的值都變成255，但其實(shí)它們的真實(shí)值并沒(méi)有達(dá)到255。換句話說(shuō)，畫(huà)面的細(xì)節(jié)發(fā)生了損失，這樣會(huì)造成高光部分的信息缺失。如果我們以減少曝光時(shí)間來(lái)防止高光溢出，很多用來(lái)描述昏暗環(huán)境的像素則沒(méi)有足夠的時(shí)間接收光子量，得出的像素值為0，這樣就會(huì)導(dǎo)致昏暗部分的信息缺失。

圖像位深

目前普通的輸出/顯示設(shè)備受軟硬件的限制，使得數(shù)字圖像處理部分大多是基于8bit來(lái)進(jìn)行的，只能表示出256個(gè)灰度等級(jí)，導(dǎo)致圖像的亮度等級(jí)與真實(shí)場(chǎng)景的亮度等級(jí)相差較大。

因此，傳統(tǒng)的圖像傳感器無(wú)論接收的圖像有多大的亮度差，只要它被數(shù)字化為8位圖像，那么這幅圖像就只有256灰度級(jí)。若圖像傳感器的動(dòng)態(tài)范圍不同，它們提供的256級(jí)灰度反映的實(shí)際亮度差是不同的，即動(dòng)態(tài)范圍越大，就越能顯示自然界的亮度變化。

提高動(dòng)態(tài)范圍的方法

阱容量調(diào)節(jié)

提高像素滿阱容量或降低像素噪聲水平是直接提高圖像傳感器動(dòng)態(tài)范圍的方法。然而現(xiàn)代像素的尺寸不斷縮小，對(duì)于一個(gè)給定的像素架構(gòu)，其具有固定的填充因子，因此，很難通過(guò)提高滿阱容量的方法來(lái)擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍。

位深調(diào)節(jié)

提高圖像位數(shù)是一個(gè)較為普遍的方法，能夠通過(guò)將一幅圖像的灰度級(jí)提高來(lái)體現(xiàn)更多的層次和更寬的動(dòng)態(tài)范圍。

對(duì)數(shù)響應(yīng)技術(shù)

通過(guò)改變像素的信號(hào)輸出曲線來(lái)推遲像素達(dá)到飽和時(shí)所需要的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)增大像素電荷容量、擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍的目的。

多重曝光技術(shù)

在不改進(jìn)像素光電二極管的前提下，傳統(tǒng)低動(dòng)態(tài)范圍的圖像傳感器可以通過(guò)合成多張曝光圖片來(lái)獲得高動(dòng)態(tài)范圍圖片。

審核編輯 黃宇