基于集成光子编码单元(PEU)的高效百万像素RGB图像处理芯片研究

为解决光子计算在芯片级实现中面临的高维张量处理可扩展性难题，研究人员开发出集成衍射光连接的紧凑型光子编码单元(PEU)。该器件通过幅-相联合调制实现多通道视觉任务并行处理，在CIFAR-4数据集分类准确率达70.3%，图像压缩比达4.5:1，为大规模光子视觉系统发展奠定基础。

　　

光子计算(Photonic computing)在机器视觉等人工智能领域展现出超越传统冯·诺依曼架构的显著优势，具有更高运算带宽和更低能耗。然而现有架构受限于物理约束和控制复杂度，在处理高维张量输入时面临可扩展性挑战。这项研究提出了一种紧凑型光子编码单元(PEU)，通过与片上衍射光学连接集成，实现了针对多样化视觉任务的优化设计。

该PEU采用幅-相联合调制(amplitude-phase co-modulation)技术，支持高维张量的并行加载与处理。实验验证表明，该器件可同时执行单通道和多通道视觉处理任务，包括：灰度图像压缩与去噪、百万像素级彩色图像压缩（最高压缩比4.5:1）、基于CIFAR-4数据集的彩色图像分类（准确率70.3%）以及生成式图像风格迁移。这些结果证明了PEU在保持紧凑结构的同时，具备多通道视觉任务并行优化的能力。

研究通过创新的芯片级集成方案，为拓展光子计算系统的信息复用维度开辟了新途径，将推动未来大规模高维视觉编码系统的发展。图形摘要显示，PEU在彩色图像压缩、分类和风格转换等任务中均展现出高效的多通道编码能力。作者声明本研究不存在利益冲突。