带有物理不可克隆函数的基于事件的图像传感器的设计与实现

发布时间：2021-09-29 22:41

　　受人类视网膜工作机制的启发,动态视觉传感器（Dynamic Vision Sensor,DVS）由于其有诸多优于传统的基于帧的图像传感器的某些优势,近来已成为研究热点。DVS中的像素不是在积分模式下工作,而是通过前端对数光电探测器连续监测局部光强度变化,并在达到某个阈值时报告事件。DVS的输出不是帧,而是异步地址事件流。它既可以检测传统上必须由昂贵的高速摄像机捕获的快速运动,又可以避免产生庞大的数据量。随着集成电路和工艺的进步,图像传感器的制造成本急剧下降,基于DVS摄像机的使用更加普及。使用其进行的录像监控已经成为执法机关不可缺少的一部分。但是,如果捕捉的录像证据是由未经认证的设备触发的,那么该录像的可说明性是不完整的。因此,基于DVS的摄像头的可信性必须被建立起来。作为一种新的硬件安全原语,物理不可克隆函数（Physical Unclonable Function,PUF）利用相同设计电路在制造过程中的不可控的随机工艺差异和失配为集成器件生成具有唯一标识的签名数据,这为建立DVS传感器的可信安全性提供了一种有效方案。本文提出了一种新的带有PUF功能的DVS,改进了现有传感器并建立了... 

【文章来源】：深圳大学广东省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

高速摄像机的应用场景（a）体育直播中的鹰眼技术（b）汽车撞击实验（c）产品流水线中的工业检测（d）动物运动值的工具执行这种任务

进一些潜在的设计缺陷，以此加强产品的安全性能。再比如，在现代大规模生产线中，高速摄像机表现也非常突出。如图1-1（c）显示的是每分钟组装上千瓶的饮料制造生产线。高速摄像机可以检测瓶子是否装满、盖好、贴好标签。就科学研究而言，在许多生物医学和物理化学实验室中分析一些快速生理现象或化学过程中，高速摄像机也是非常强有力的工具。例如，依靠这种摄像机，一组研究员成功地计算出了双翼昆虫的飞行力学，比如大苍蝇，如图1-1（d）所示，它被普遍认为是最小最敏捷的飞行动物，并且他们的振翅频率高达200Hz[1]。图1-2成像系统的典型组成（a）透镜（b）图像传感器（c）数据采集系统正如图1-2所示，通常，主流成像系统有三个基本部分组成：前端的光学组件——透镜，其作用是作为汇聚环境光；感光器件——图像传感器，其作用是把光信号转化为电信号；最后，后端数据采集系统，其作用是存储和处理这些数据。当今，作为整个系统的核心，在各种应用领域中被普遍采用的图像传感器是CMOS有源像素传感器（APS），这主要是得益于CMOS制造工艺的不断进步和电路设计方法学的改进。APS的基本工作原理可以被简单地用曝光时间和帧率这两个概念加以说明。首先，APS中的pixel需要一定的时间去对微小的光电流进行积分生成一个有用的可识别的电压信号，其中这段时间被称为曝光时间。此外，APS以一定的周期时间片段捕捉整个图像（帧），一秒的时间内生成帧的最大数量成为帧率，其通常取决于传感器的分辨率和读出速度以及接口的转化速率。至于在利用高速摄像机探测瞬间动作的应用中，可想而知，APS必须以非常短的曝光时间和非常高的帧率来工作。否则，它要么产生模糊的图像（由于长的曝光时间），要么采样不足（由于低的帧率），这些问题对于进一步分析都是不合?

带有物理不可克隆函数的基于事件的图像传感器的设计与实现7图2-1DVS传感器架构以避免在大量激活像素同时发送请求信号时发生冲突，将基于来自仲裁树的仲裁结果顺序地服务于这些像素。为了实现仅对视觉场景中的亮度变化敏感的“Magno”细胞的功能，像素设计非常独特，这也正是了解这种传感器工作原理的起点。图2-2DVS像素的抽象示意图与传统的基于帧的APS不同，DVS中的每个像素连续监视局部光强度变化，并在这种变化超过给定界限时向外部发出异步尖峰。图2-2显示了DVS像素的原理图，其中包含四个独立的部分：对数接收器，差异放大器，比较器和接口逻辑[13]。前端对数接


本文编号：3414604