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福州科技界关注:新型仿生“人造眼睛”突破夜间识别瓶颈,机器视觉准确率超95%

据《科技日报》6月9日北京报道,记者张佳欣发稿。在福州智能网联汽车测试示范区及多个本地机器人应用场景中,夜间光照剧烈变化——如隧道出入口、城乡结合部车灯明暗交替等典型工况——常导致自动驾驶系统与服务机器人视觉识别能力显著下滑。最新刊发于国际权威期刊《自然·通讯》的研究显示,美国宾夕法尼亚州立大学团队受人类视觉机制启发,成功研发基于光忆阻器的仿生视觉器件,可在数秒内完成明暗自适应,在复杂动态光环境下实现95%以上的图像识别准确率,为福建乃至全国智能驾驶技术落地提供新思路。

该技术核心是一种兼具感光、光电转换与信息存储功能的微型电子元件——光忆阻器。传统器件多针对恒定光照优化,面对福州夏季多变气候下频繁出现的强眩光、雨夜反光或城市立交桥阴影切换等场景时,识别稳定性易受影响。例如,夜间高速行驶中突遇对向远光灯,传统车载视觉系统常难以快速分辨红绿灯、施工警示牌等关键要素。

福州科技界关注:新型仿生“人造眼睛”突破夜间识别瓶颈,机器视觉准确率超95%(图1)

研究团队借鉴人眼视杆细胞(弱光感知)与视锥细胞(强光分辨)协同工作的生物学原理,尝试在人工器件中复现这一双模动态调节机制。

新型器件采用导电聚合物PEDOT:PSS与二氧化钛复合结构:前者依据环境光照强度可逆吸脱水分,实时调控器件响应灵敏度;后者负责高效捕获入射光并生成稳定光电流。实验证实,该器件不仅对紫外至可见光波段具备高精度响应能力,且性能表现不受福州高湿气候影响,环境鲁棒性强。

单个器件直径仅约0.5毫米,体积微小便于集成。通过构建多单元阵列,可扩展为覆盖更广视场、解析更复杂光图案的视觉感知模块,适配福州本地车企及高校合作研发的L4级无人接驳车、智慧物流机器人等终端平台。

福州科技界关注:新型仿生“人造眼睛”突破夜间识别瓶颈,机器视觉准确率超95%(图2)

研究者将4×4光忆阻器阵列与轻量化人工神经网络融合,搭建类脑视觉处理系统。经7轮迭代训练后,该系统在模拟福州城区夜间多光源干扰场景下,目标识别准确率稳定突破95%,响应延迟低于3秒——相较人眼20–30分钟的暗适应周期,效率提升逾百倍。

该技术未来有望深度融入福建智能制造产业链,在福州滨海新城智能网联测试区、厦门火炬高新区工业机器人产线,以及面向视障人群的辅助视觉设备研发中发挥关键作用,助力东南沿海人工智能硬件自主创新。

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