「視」不可擋 嘉大電機系師生成功研發視網膜仿生學視覺偵測器

【記者 吳瑞興／嘉義市 報導】「仿生學（bionics）」一直是世界上極受關注的研究領域之一，其中的視覺仿生系統，更是為許多學者所鑽研。嘉義大學電機工程學系江政達教授指導電機系大學部學生林東逸及張俊淇，開發以仿視神經細胞像素矩陣，結合抗高背景光電路，研發出「應用於高背景光之視網膜仿生學視覺感測器」，該項研發成果發表於IEEE國際研討會，其完整之研發設計與成果已收錄於Sensors and Actuators: A. Physical之頂級感測器國際期刊。

嘉大電機系江政達教授表示，仿生學領域中主要包含五覺（視覺、聽覺、嗅覺、味覺與觸覺）五大研究領域，此次研發是以視覺為研究方向。由於光源無處不在，故視覺中的背景強光無疑是不可避免的問題。為了解決強光所帶來不必要的光感測器飽和問題，研究團隊開始思考透過電路設計來實現可應用於高背景光之視網膜視覺感測器。藉由抗高背景光電路，研究團隊從研發過程與實驗結果發現，此裝置可讓晶片在強背景光的環境條件下去做使用，可增加環境應用的適應性。

嘉大電機系林東逸與張俊淇同學表示，仿視神經細胞像素架構中包含了視桿細胞、水平細胞及雙極細胞等三種視神經細胞，其功能分別為光接收、可調式影像平均化及影像邊緣萃取等三種視覺功能。將此三種細胞功能以電路方式實現於晶片後，除了具備影像邊緣擷取功能外，也對模糊化之影像以及具光點雜訊之影像進行實驗，以仿效驗證人體眼睛所見之功能。研究團隊經過為期2年的鑽研及實驗，成功將仿生視覺光感測系統和CMOS（積體電路製程）整合，在仿視神經細胞像素矩陣中添加抗高背景光電路，利用此電路移除多餘背景光電流，使得仿視神經細胞像素矩陣能在強光條件下使用，如同建構在無人機於戶外強光環境下的影像感測。因晶片中已具備水平細胞電路特性，可即時去除光雜訊所造成的影像問題，雙極細胞之邊緣萃取功能，可減少影像資訊量的處理。由於是採用仿生的設計方式，故無需加入後端的訊號處理，可減少演算法實現的複雜度。

以目前的研發成果為基礎，江政達教授研究團隊將持續深化研究，並嘗試延伸於人體植入式之視網膜仿生晶片，期盼未來能有進一步的突破。

圖：嘉義大學電機工程學系江政達教授指導電機系大學部學生林東逸及張俊淇，開發以仿視神經細胞像素矩陣，結合抗高背景光電路，研發出「應用於高背景光之視網膜仿生學視覺感測器」，該項研發成果發表於IEEE國際研討會，其完整之研發設計與成果已收錄於Sensors and Actuators: A. Physical之頂級感測器國際期刊。（記者吳瑞興翻攝）