具有实时跟踪功能的忆阻视觉传感器架构
态S1的仿真结果。这里,像素工作正常,如曲线所示,Mmax和Mmin保持向Ms缓慢汇合的趋势。我们还注意到,热像素的二进制信号始终是低电平状态。
在像素的其它状态: 图8中的S2, S3,S4,仿真结果发现一个热像素,我们观察到两种情况。一种是,热状态像素直接随正常像素条件变化,另一种情况是热状态像素(典型S4)将必须变成另一个热像素条件(S2 或S3),才能返回到正常条件(S1)。
A. 直接从热像素状态转到冷像素状态
像素状态S2和S3通常直接转到正常像素条件。从图10b不难看出,在S2状态中,Mmax和Mmin尝试以不同的时间常量接近Ms,在这个过程中,Mmax升高速度比快Mmin很多,直到像素恢复到正常工作条件为止。如图10c所示,当像素在S3状态时出现反转,Mmin以比Mmax更快速度的下降接近Ms。图10d是S4状态的仿真结果。在这种情况下,Mmax上升速率与Mmin下降速率相同,直到像素恢复到正常条件为止。在所有情况下,变化速率是由所施加的电流脉冲振幅控制的。
B. 从一个热像素状态转到另一个热像素状态,然后转至冷像素
虽然S4是一个典型的禁用状态,是根据Mmax和Mmin两个阈值发生的热像素,但是通常发生在校准阶段系统上电过程中。在这种情况,传感器是照片拍摄模式,算法尝试将两个阈值快速汇合到冷像素条件,同时像素故意设置为状态S4。这个阶段可需要几个帧,直到整个像素达到冷状态为止。在S4状态,热像素不视为潜在报警。在图10e中,上边界Mmax在下边界Mmin之前稳定,导致S4转至S2,再转至S1。图10f是这种情况的结果:Mmin在Mmax之前稳定; 我们观察到,从S4进入S3,再进入S1。
![](../img/eep/emb/emb-51403motemmaymby.png)
图10:内置三个忆阻器执行动态背景提取的像素架构在图6所示LL, HL, LH, HH条件下的电仿真结果。图a, b, c, d分别是四个不同控制状态S1, S2, S3、S4的仿真,从热直接变冷。图e, f是控制状态S4仿真,从热间接变冷,还描述了每个像素状态的热像素(HOT)二进制信号。红色条状图表示与上阈压V max有关的异常事件(热像素检测),上阈压V max由Mmax决定;而蓝色条状图代表下阈压V min有关的异常事件,下阈压V min由Mmin决定,详见图4给出的算法工作原理。
VI. 结论
本文论述了如何有效地结合CMOS电子元器件使用忆阻器,实现一个高效分布式处理兼备存储功能的视觉传感器架构,执行稳健的实时图像处理。本文主要论述了被称作目标跟踪引擎的自适应背景提取技术。忆阻器具有纳米级尺度和非易失性,有望成为全新的嵌入式分布处理和存储功能兼备的并行计算机的理想元器件。当芯片内部滤波器需要长时间常数或片上存储器需要更长的数据保存时间时,忆阻器的特性将具有更重要的意义。
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