天津大学研发仿生复眼 可为自动驾驶汽车等创建3D定位系统

据外媒报道，科学家最近发明了一种仿生复眼，可以帮助科学家了解昆虫如何利用复眼快速感知物体及其运动轨迹。此外，复眼还可以与相机合作，为机器人、自动驾驶汽车和无人机创建3D定位系统。

中国天津大学的研究人员开发了一种仿生复眼，它不仅看起来像昆虫的眼睛，而且工作原理与昆虫的眼睛相似。复眼由数百到数千只相同的小眼睛组成，每只眼睛都是一个独立的感光单元。研究小组的一名成员说， “模仿昆虫的视觉系统告诉我们，与使用精确图像检测物体轨迹的人类视觉系统不同，昆虫根据物体发出的光的强度检测物体轨迹。这种运动检测方法需要较少的信息，并允许昆虫对威胁作出快速反应研究人员使用单点钻石模拟昆虫的眼睛转动方法，在复眼的表面上创建169个微透镜，每个微透镜的半径约为1毫米。他们创建了一个总半径约为20毫米的组件，可以检测90度视场内的物体。相邻微透镜的视野会重叠，类似于昆虫的小眼睛。制造人造复眼的挑战之一是图像检测器是平面的，而复眼的表面是弯曲的。因此，研究人员在曲面透镜和图像检测器之间放置了一根光导管，克服了这一挑战，同时也使该组件能够均匀地接收来自不同角度的光。研究人员解释道，“我们制造的仿生复眼具有相同的接收光的能力，这与生物复眼更相似。与之前复制复眼的尝试相比，它可以更好地模拟生物机制。”为了使用这种人造复眼来测量物体的3D轨迹，研究人员在每个眼孔上添加了一个网格来帮助定位，然后将LED光源放置在复眼的已知距离和方向上，并根据LED光源发出的光的位置和强度使用算法计算LED的3D位置。研究人员发现，复眼系统可以快速提供物体的3D位置。然而，当光源很远时，定位精度下降，这也可以解释为什么大多数昆虫都近视。昆虫如何看待世界：“这种设计使我们能够证明复眼可以根据物体的亮度识别物体的位置，而不是复杂的图像处理。这种高度敏感的机制与昆虫的大脑处理能力完美配合，帮助它们避开捕食者。”研究人员表示，这种新型仿生复眼可以检测物体的三维位置。它对小型机器人非常有用，因为它们需要一个非常轻的系统来快速检测，这也为生物学家研究昆虫的视觉系统提供了一种新的方法。研究人员还计划将定位算法嵌入集成电路等平台，使该系统能够集成到其他设备中。为了降低单位成本，研究人员仍在开发大规模生产此类复合透镜的方法。

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