维度网讯，中国北京理工大学的研究人员开发出一种人工视觉系统，能以4K分辨率记录短波和中波红外图像，这是传统硅基相机无法捕捉的光谱范围。

该项技术发表在《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）期刊上。系统将CMOS传感器与一种转换器相结合，该转换器可将红外辐射转换为可见光，从而使信息能够通过大多数数码相机已使用的基础平台进行处理。

据作者介绍，该方案旨在克服高性能红外成像的局限性。传统方法通常依赖特定材料、更复杂的架构，并且在许多情况下需要冷却系统来降低信号噪声。研究团队将转换器直接集成到CMOS传感器中。CMOS是电子成像行业中成熟的基础平台，广泛应用于数码相机、智能手机、监控系统和计算机视觉设备。

该系统实现了3840×2160像素的分辨率，即4K标准，像素间距为1.55微米。该科学出版物指出，这种集成使得在室温下无需低温冷却即可进行短波和中波红外成像，低温冷却是部分专业红外探测器使用的技术。

该技术的灵感来源于某些蛇类的颊窝器官。这些结构对热体发出的红外辐射敏感，有助于蛇在弱光环境中感知热信号。研究团队将这一生物原理改编为基于光学转换的电子解决方案。

传统CMOS传感器在捕捉电磁波谱中可见范围以外的波长时存在固有局限性。为克服这一限制，研究人员使用了碲化汞胶体量子点。这种材料能够吸收光谱中较长波段的红外辐射。量子点被组织成势垒异质结，旨在降低暗电流，即与热量相关的噪声。该架构还包含氧化锌和P3HT聚合物层，用于阻挡不需要的电荷，同时不妨碍有用信号的载流子传输。

该设备不仅能探测红外辐射，还将其转换为可见光发射，从而使CMOS传感器能够记录正常情况下超出其响应范围的信息。团队报告称，转换器已在晶圆尺度上集成到CMOS传感器中，包括一块8英寸的硅晶圆。

在演示中，该系统以4K分辨率和120帧/秒的速率生成了短波和中波红外图像。该平台还被用于透视硅晶圆以及生成热源的热图像。系统的光谱响应从可见光区域延伸到中波红外的4.5微米，研究指出，这比传统硅基相机通常可及的波段扩大了约14倍。

作者列举了该技术在自动驾驶、工业检测、智能制造、医疗诊断、食品安全、气体传感和夜视中的可能应用。不过，该技术目前仍处于科学研究背景中，研究并未公布消费设备采用的时间表、最终成本或商业计划。

研究同时指出，大规模采用仍面临耐久性、制造均匀性、生产成本以及与最终系统集成等挑战。使用含汞材料（碲化汞）的工艺也需要安全的制造、封装、环境控制和废弃组件处理流程。

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