Projektbeschreibung
Computergestützte Sensorik und Bildgebung mit Faltungsnichtlinearitäten optimieren
Computergestützte Sensorsysteme finden in Bereichen wie Audio und Akustik, Biomedizin und Gesundheitsüberwachung sowie computergestützter Bildgebung viele Anwendungen. Viele digitale Sensorsysteme beruhen jedoch auf veralteten Analog-Digital-Wandlern, durch die es zu Engpässen wie Quantisierungsrauschen und Übersteuern kommt. Die Herausforderung ist, den Energieverbrauch gering zu halten und gleichzeitig Signale mit hohem Dynamikumfang (HDR) mit hoher digitaler Auflösung zu erfassen. Daher wird im ERC-finanzierten Projekt CoSI-Fold eine innovative Methodik vorgestellt, bei der ein HDR und eine hohe digitale Auflösung bei geringem Energieverbrauch möglich sind. Das Team wird neue Hardware mit innovativer Theorie und mathematischen Algorithmen kombinieren. Durch die analoge Faltung der HDR-Eingänge werden Engpässe beseitigt. Anschließend werden die Muster mit mathematisch basierten Algorithmen rechnerisch entfaltet.
Ziel
"By leveraging a radically new digital sensing approach, the CoSI-Fold program strives to achieve a quantitative breakthrough in performance while unlocking qualitatively new and previously unthinkable applications.
The emerging field of computational sensing has opened up new horizons, such as the imaging of the Black Hole. However, mainstream digital sensing still relies on decades-old ideas from Claude Shannon's seminal 1948 paper, which laid the foundations of sampling theory and catalyzed the ""Digital Revolution."" Despite immense progress, capturing high-dynamic-range (HDR) signals at high digital resolution (HDRes) while maintaining low power consumption (LPC) remains a significant challenge. Implementing Shannon's method via analog-to-digital converters (ADCs) introduces fundamental bottlenecks, including quantization noise and saturation due to limited dynamic range (LDR). These limitations are conspicuously evident in cases like the 1986 Chernobyl Accident, where excessively HDR radiation went unrecorded due to LDR dosimeters, resulting in loss of lives. Bottlenecks in current digital pipelines clearly necessitate a paradigm shift.
The CoSI-Fold program capitalizes on an alternative methodology that simultaneously unlocks HDR and HDRes capabilities with LPC. CoSI-Fold harnesses a synergistic melding of novel hardware and mathematical algorithms, representing the core principle of computational sensing. The analog-domain folding of HDR inputs eliminates the well-known clipping problem while also reducing the quantization noise floor. Mathematically principled algorithms then computationally unfold the LDR folded samples.
The quantum leap brought by CoSI-Fold lies in the comprehensive convergence of theoretical, algorithmic, and hardware innovations it introduces. Our feasibility tests indicate the potential to revolutionize the fields of Audio and Acoustics, Biomedical and Healthcare Monitoring, and Computational Imaging, which are the focus of CoSI-Fold."
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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