一种短波红外感存算一体硬件系统技术方案

本发明专利技术提供的一种短波红外感存算一体硬件系统，类视网膜红外探测器阵列捕获红外数字图像目标，通过施加不同电压序列来调控类视网膜红外探测器阵列的各单元探测器的光响应率，并将其作为单层神经网络的权重，光照强度P为输入信号，加权求和计算出总光电流，得到提取后的特征信息，实现感内计算；提取后的特征信息作为首层网络的输出，输入到忆阻器阵列，在忆阻器阵列中执行存算一体的深度神经网络运算，通过施加电压序列来读取忆阻器阵列中的各忆阻器的电导值，计算每个忆阻器的输出电流，通过输出电流分别判断其代表的数字概率，完成红外图像的识别。本发明专利技术的一种短波红外感存算一体硬件系统实现神经网络权重信息的原位计算和存储。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能视觉领域和类脑计算领域，具体涉及一种短波红外感存算一体硬件系统。

技术介绍

1、近几年，随着探测需求的多样化以及探测环境的日益复杂化，诞生了探测目标光子能量低且光子数少，探测环境远离计算中心、数据传输易受干扰等种种问题，对光电探测系统提出了新的要求。一些新的应用场景的诞生也对探测系统提出了更高要求，传统的探测系统都基于分立式架构，成像计算存在延迟高的瓶颈，无法满足智能驾驶以及机器人视觉领域快速探测识别判断的需要。因此，迫切需要我们发展具有边缘计算能力的轻量化、智能化红外光电感知系统，实现对目标的快速探测识别。

2、目前类视网膜感算一体的光电感知器件规模较小，且探测波段主要集中在可见光或紫外，而大规模光电智能感知芯片主要基于硅基半导体工艺集成的感算一体或感算分离架构，导致探测波段也仅限于可见光范围。同时，目前的类视网膜感算一体器件功能相对单一，只能构建单层感知机并实现简单的图像预处理功能，难以实现深度神经网络及复杂的图像识别任务。感存算一体器件的相关研究相对较少，且探测波段也主要集中在可见光波段，同样存在规模小的问题。要实现红外本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种短波红外感存算一体硬件系统，其特征在于：类视网膜红外探测器阵列捕获红外数字图像目标，通过施加不同电压序列来调控类视网膜红外探测器阵列的各单元探测器的光响应率，并将其作为单层神经网络的权重，光照强度P为输入信号，加权求和计算出总光电流，得到提取后的特征信息，实现感内计算；提取后的特征信息作为首层网络的输出，输入到忆阻器阵列，在忆阻器阵列中执行存算一体的深度神经网络运算，通过施加电压序列来读取忆阻器阵列中的各忆阻器的电导值，计算每个忆阻器的输出电流，通过输出电流分别判断其代表的数字概率，完成红外图像的识别。

2.如权利要求1所述的短波红外感存算一体硬件系统，其特征在于：所...

【技术特征摘要】

1.一种短波红外感存算一体硬件系统，其特征在于：类视网膜红外探测器阵列捕获红外数字图像目标，通过施加不同电压序列来调控类视网膜红外探测器阵列的各单元探测器的光响应率，并将其作为单层神经网络的权重，光照强度p为输入信号，加权求和计算出总光电流，得到提取后的特征信息，实现感内计算；提取后的特征信息作为首层网络的输出，输入到忆阻器阵列，在忆阻器阵列中执行存算一体的深度神经网络运算，通过施加电压序列来读取忆阻器阵列中的各忆阻器的电导值，计算每个忆阻器的输出电流，通过输出电流分别判断其代表的数字概率，完成红外图像的识别。

2.如权利要求1所述的短波红外感存算一体硬件系统，其特征在于：所述类视网膜红外探测器阵列包括16×16阵列分布的256个类视网膜红外探测器单元，各探测器单元由一个mos管控制。

3.如权利要求2所述的短波红外感存算一体硬件系统，其特征在于：所述类视网膜红外探测器单元包括光敏元和电极，所述光敏元采用msm结构，以形成两个背靠背的肖特基二极管，实现线性的正负光响应，所述光敏元一端引出正电极，另一端引出负电极，调控每个光敏元两端的电压实现对该光敏元的正负光响应重构。

4.如权利要求3所述的短波红外感存算一体硬件系统，其特征在于：所述类视网膜红外探测器单元，在半绝缘的inp衬底上生长ingaas光吸收层，通过激光直写技术在外延材料上进行图形化设计，以实现对光敏元结构的精确控制，通过电子束蒸镀在表面淀积金属电极。

5.如权利要求3所述的短波红外感存算一体硬件系统，其特征在于：正电极和负电极交错排列，呈长方形交叉指状结构，形成多个并联的光响应单元，正电极和负电极的宽度和相邻电极的间距均为5um。

6.如权利要求1所述的短波红外感存算一体硬件系统，其特征在于：在所述类视网膜红外探测器单元上部署单层神经网络权重，器件的光响应率r代表网络权重值，光照强度p作为网络的输入信号，则产生的总光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗金水，林宏忆，蒋潇勇，孙聚一，李雨桐，胡伟达，
申请(专利权)人：国科大杭州高等研究院，
类型：发明
国别省市：