中新社北京1月6日电 (孙子)记者1月6日从中科院金属研究所获悉，该院沉阳国家材料科学研究中心孙东明领衔的研究团队受人眼视觉适应机制的启发，近期成功研制出灵敏度可调的仿生光电晶体管，为复杂光照条件下灵敏、耐噪检测“低对比度目标”提供了新的解决方案。
这种新型光电晶体管的仿生设计思想不仅解决了低对比度目标检测的问题，也为未来智能检测设备的发展提供了新的方向。相关成果的文章近日发表在专业学术期刊《光：科学与应用》上。
正在研制的仿生灵敏度可调谐光电探测器及其相关机理和结构示意图。图片提供：中国科学院金属研究所
论文通讯作者孙东明研究员表示，随着智能安防、预警系统等智能机器视觉技术的快速发展，复杂光照环境下“低对比度目标”的准确识别成为需要突破的关键问题。例如，雾中、伪装物体或黑暗背景中的微妙车辆特征常常被传统光电探测器的噪声所掩盖，因为与背光信号的差异太小。现有的神经形态视觉设备和动态视觉传感解决方案可以通过延长曝光时间或引入复杂的电路结构来提高对比度，但它们普遍存在响应速度有限、系统复杂度高、难以适应快速变化的场景等问题。
在现实世界中，人眼可以在大范围内清晰地看到物体从星光到阳光的亮度，凭借其精妙的“双系统”和自适应调节机制，即使是低对比度的细节也能清晰捕捉。视锥细胞负责明亮环境中的高分辨率彩色视觉，而视杆细胞则专门负责弱光条件下的黑白感知。同时，视网膜的感光蛋白根据周围光线的强度动态调整其敏感度，确保大脑始终接收到最有效的视觉信号。
基于此，中国科学家团队通过巧妙模拟人眼原理，在传统光电晶体管结构中创新性地引入了具有自适应响应特性的“门敏窗口”。该核心部件由经过特殊处理的二硫化钼材料制成，其导电性能会随着光强度的变化而自动变化。
孙东明指出这就像在探测器的“眼睛”中安装一个“智能光圈”。当外部整体光线发生变化时，这个“光圈”会自动调节和重新分配内部电压，从而精确放大所需位置的微弱光信号变化，同时有效抑制外来眩光和背景噪音。这种“智能光圈”的高灵敏度响应范围可以通过调整工作电压来灵活设置。
这也意味着，因为新型光电晶体管器件可以像人眼一样“按需聚焦”，仅对感兴趣的特定亮度范围内的微小变化产生强烈的电信号响应。
研究团队的实验数据显示，在检测“低对比度目标”时，这种仿生光电探测器的灵敏度比传统设备提高了1%以上。 000次，即使在强光照射下，也能稳定清晰地“锁定”并提取镜头主要特征问题光干涉。 （完）
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