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Unidades de investigación » Microelectrónica analógica y de señal mixta » Imagers inteligentes CMOS y chips de visión

Imagers inteligentes CMOS y chips de visión

Contacto:

Ángel Rodríguez Vázquez

angelimse-cnmcsices

Ricardo Carmona Galán

rcarmonaimse-cnmcsices

Palabras clave: imagers CMOS inteligentes, imagers HDR, sistemas on-chip de visión en tiempo real, convertidores de datos para imagers, retinas de silicio

Descripción
La manipulación de imágenes es instrumental en muchas aplicaciones, incluyendo la electrónica de consumo, la vigilancia, la robótica, la visión de máquinas, etc. Algunas de ellas demandan imágenes de alta calidad, mientras que otras requieren el rápido análisis e interpretación del flujo de imágenes. Al margen del objetivo específico, todas las aplicaciones se benefician de embeber la circuitería de procesamiento junto con los sensores ópticos en el mismo sustrato de silicio. Las tecnologías CMOS permiten la incorporación de procesado digital on-chip para corregir artefactos en la imagen o para analizar e interpretar la escena en tiempo real. El uso de tecnologías CMOS permite la implementación de cámaras y sistemas de visión con un consumo de potencia reducido y un tamaño reducido. Ello permite la incorporación de la visión a aplicaciones en las que anteriormente estaba considerado económicamente prohibitivo o técnicamente inviable.
Esta línea de investigación engloba diferentes actividades relacionadas con la incorporación de inteligencia en los sensores de imagen, concretamente:
  • Nuevas topologías de píxel para aumento de sensibilidad o ruido reducido.
  • Sensores de iluminación frontal o tipo back-side.
  • Píxeles para detección de fotón único y cálculo del tiempo de vuelo.
  • Píxeles para la adquisición de imágenes de alto rango dinámico.
  • Procesado in-pixel y memoria para la extracción de características en el plano focal.
  • Canales de lectura reconfigurables para imagers digitales de altas prestaciones.
  • Convertidores de datos para descarga de imágenes de alta velocidad y alta precisión (bajo ruido).
  • Arquitecturas y algoritmos para la corrección de imágenes on-chip.
  • Arquitecturas de procesamiento progresivo distribuido para sistemas de visión.
  • Sensores para la capturas de imágenes 3-D.
Se cubren distintas áreas de aplicación como automoción, navegación de vehículos no tripulados, cámaras inteligentes distribuidas y redes de sensores inalámbricos dotados de visión. El benchmarking de estas aplicaciones se ha hecho usando sistemas reales. Partes significativas de la tecnología desarrollada se han transferido a la industria, incluyendo la creación de empresas spin-off.
Cronología de los chips de visión diseñados por el grupo, desde 1997 a 2010
Generación on-chip escala-espacio (fila superior) comparada con el ideal (fila central). Los filtros gaussianos se implementan mediante difusión controlada en el tiempo
Resultados destacados
J. Fernandez-Berni, R. Carmona-Galan and A. Rodriguez-Vazquez, Low-Power Smart Imagers for Vision-Enabled Sensor Networks, Springer, New York, May 2012  » doi
T. Roska and A. Rodriguez-Vazquez (Eds.), Towards the Visual Microprocessor: VLSI Design and the Use of Cellular Neural Network Universal Machine Computers, pp. 213-237, John Wiley & Sons, Chichester, 2001  » link
J. Fernandez-Berni, R. Carmona-Galan and L. Carranza-Gonzalez. "FLIP-Q: A QCIF Resolution Focal-Plane Array for Low-Power Image Processing", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 46, no. 3, pp. 669-680, Mar 2011  » doi
G. Liñan, A. Rodriguez-Vazquez, R. Carmona, F. Jimenez, S. Espejo and R. Dominguez-Castro, "A 1000FPS@128x128 Vision Processor with 8-bit Digitized I/O", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol 39, no. 7, pp. 1044-1055, Jul 2004  » doi
A. Rodriguez-Vazquez, G. Liñan, L. Carranza, E. Roca, R. Carmona, F. Jimenez-Garrido, and R. Dominguez-Castro, "ACE16k: the Third Generation of Mixed-Signal SIMD-CNN ACE Chips towards VSoCs", IEEE Transactions on Circuit and Systems I: Fundamental Theory and Applications, vol. 51, no. 5, pp. 851-863, May 2004  » doi
Proyectos y contratos de investigación relacionados con la línea
3DHVC: Design of high-performance heterogeneous, ultra high speed cellular sensor-processors for multispectral light sensing (BAA-11-001); IP: Ángel Rodríguez Vázquez; Financia: Office of Naval Research (USA); 01/2011 - 12/2013
WiVisNet: Sensores de visión inteligentes e inalámbricos para vigilancia y monitorización en red (TEC2009-11812); IP: Ricardo Carmona Galán; Financia: Ministerio de Ciencia e Innovación; 01/2010 - 12/2012  » web
VISTA: Diseño de sistemas de sensado-procesamiento-actuación on-chip: Sistemas de visión de cuarta generación y extensión hacia los sistemas de tacto; IP: Ángel Rodríguez Vázquez; Financia: Ministerio de Ciencia y Tecnología; 12/2003 - 11/2006