摘要:

针对传统单孔径光学系统无法解决大视场与高分辨率之间的矛盾,设计了一套3×3球面仿生复眼光学系统.首先,研究了子眼系统视场和复眼系统总视场的数学关系,进而得到子眼排布方式,在此基础上形成了视场为±53°×±70°的复眼光学系统;然后,基于此系统提出一种图像拼接算法,采用SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算法对各个子眼图像进行特征点提取,利用RANSAC(Random Sample Consensus)算法对提取出的特征点进行精确匹配,通过加权平滑算法实现多个子眼图像的拼接融合,实现整个场景无盲区拼接.3×3仿生复眼系统样机的仿真结果表明,设计的复眼系统可以有效地实现多通道图像的大视场无盲区拼接,验证了复眼光学系统设计的正确性以及拼接算法的有效性.该研究可进一步推进仿生复眼成像系统的应用.

摘要:

针对单层曲面仿生复眼的子眼数目多,难以加工以及所能达到的视场角较小的问题,提出一种多层曲面仿生复眼结构.经过计算与分析得到,当边缘子眼与中心子眼的光轴夹角为66.8°,子眼的视场角为74.5°时,利用7个子眼通道可实现仿生复眼系统180°范围内无盲区的成像,减少了多个子眼复杂的加工过程.对单个子眼通道进行优化设计,使其成像质量满足使用要求.实验表明,该多层曲面仿生复眼结构能实现180°视场的成像,且无成像盲区.

摘要:

基于仿生复眼光学成像系统体积小、重量轻、视场大、灵敏度高等优点,对其研究现状和发展前景进行了综述.简要介绍了生物复眼的结构与分类；分别从平面型和曲面型仿生复眼成像系统的设计概述了仿生复眼的研究进展,给出了国内外典型复眼成像系统的结构、模型和成像功能；总结了仿生复眼成像系统应用于不同领域的特点和优势.最后,分析了目前仿生复眼的工艺现状,指出仿生复眼的功能主要受微器件制作工艺的限制,而超精密加工技术是一种革新的、综合的微细加工方法,具有制作更高精度透镜阵列,提高人工仿生复眼应用能力的潜力.

摘要:

借鉴昆虫复眼获取与处理信息的机理和过程来构造多源、多尺度监测信息融合仿生处理系统模式.在水资源水环境的空中、地面多传感器时空定量监测应用中,多种卫星遥感传感器和地面监测传感器被设计"集成"在一个虚拟的仿生复眼平台上,通过模仿蝇类昆虫视觉信息获取和生物神经网络感知与计算的机理,实现大场景(LF)、小场景(SF)的协同监测和专题信息融合与决策.提出了空中、地面多传感器时空定量信息获取与处理的仿蝇复眼型信息融合系统模式,设计了基于仿蝇复眼感知与计算机理的多源信息融合工程模型和算法,包括虚拟复眼设计,虚拟复眼图像的预处理模型,LF系统和SF系统的感知与计算机理以及复眼图像超分辨率重构算法.仿真实验中验证了空中、地面多源多尺度监测信息融合的仿生复眼型系统模式、LF和SF系统计算模型以及复眼图像超分辨率重构的可行性与合理性.

摘要:

仿生复眼系统是一种多子眼拼接的大视场高分辨率成像系统,由一级同心物镜和二级子眼镜头阵列组成.为实现大视场无缝隙拼接成像,必须严格保证所有子眼镜头的光轴与同心物镜球心的对准误差在光学设计允许的公差范围内.首先,基于PSM(point source microscope)定位仪的自准直原理确定PSM的基准参考零位,然后通过转接器将PSM分别固定在所有子眼镜头安装孔中,计算经同心物镜反射后像点质心位置与子眼安装孔轴线对准误差的几何关系式,最后用Lighttools软件仿真检测光路并对所有安装孔对准误差进行检测.实验结果表明:所有安装孔轴线与同心物镜球心的对准误差均小于30μm.满足光学设计中子眼镜头光轴与同心物镜球心对准误差小于50μm的公差要求,从而保证了仿生复眼成像系统大视场高分辨率无缝拼接影像的获取.

摘要:

为了更好地利用生物复眼的光学性能，介绍了一种新型仿生复眼结构。通过使用传统光刻胶热熔法和NOA73紫外曝光固化技术，得到了NOA73和PDMS材料的微透镜阵列，比较了它们的聚焦效果和光强分布，得到NOA73材料具有更好的光学性能；然后利用PDMS的柔韧性进行了两次倒模，再通过紫外曝光把NOA73固化，得到了背靠背形式的仿生复眼结构；最后对结构进行了成像测试、光强分布测试，并对结果进行了仿真和理论分析，可知该结构具有良好的形貌，光损耗小，光学性能优异并且具有很好的重复性，制作简单，成本低，能够模仿生物复眼的部分光学特性。