仿生复眼成像系统设计与制作的研究进展

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。     

用于运动目标探测的多通道成象系统

本文提出了一种采用自聚焦(GRIN)透镜阵列对运动目标进行探测的多通道光学成象系统.与单孔径成象系统比较,多通道成象系统具有更宽的视场和更高的运动敏感度,使之更适合于对运动目标的捕获、跟踪以及对运动量的测定.本文根据复眼的视觉机制和自聚焦透镜的成象原理,对运动目标进行了成象与测定实验.此外,初步介绍了为提高图象分辨率而采用的并行多通道处理技术.     

仿复眼视觉测距传感器视轴的快速标定法

基于生物复眼的视觉结构特性及视神经处理机制,搭建了环形31通道的仿复眼视觉快速测距传感器,建立了基于侧抑制神经网络的仿生多通道视觉快速测距模型,并提出了基于高斯分布离散信息的多通道传感器多视轴快速标定法,实现环形传感器视轴标定.实验结果表明:传感器视轴标定后,传感器阵列中间视角区左眼相对准确度提高20.46%,右眼相对准确度提高9.00%;采用夹角6°的传感器阵列,在左右眼中间评测区内80%以上区域内测得目标所在角度误差小于±0.60°;实现了仿复眼视觉测距传感器对运动目标(速度50mm/s)定位误差在-3～10mm间的实时测距.     

金刚石研磨

Kaleido Technology公司通过增加用于制造非球面镜表面的金刚石研磨,扩展了自己的能力。其应用包括wafer级透镜列阵的制造技术,注塑成型的内嵌物和热压成型复眼透镜。     

基于复眼透镜的大面积均匀照明方案研究

为了实现大面积矩形均匀光斑,提出一种基于双排复眼透镜的设计方案。使用TracePro软件对该照明系统方案的效果进行建模仿真,分析了复眼透镜组的间距、后工作距离等参数对光斑面积和均匀性的影响。结果表明,复眼透镜间距越小、后工作距离越大,得到的光斑面积越大;而当间距控制在微透镜焦距附近时,光斑均匀性最佳。利用该设计方案,可在1 m的后工作距离得到尺寸350 mm200 mm的光斑,光斑中心280 mm160 mm范围内光照度均匀性＞0.85,该部分面积超过光斑整体面积的60%。该匀光方案有望在医用光疗、路灯照明等大面积均匀光照明领域得到广泛应用。     

两级复眼式准分子激光微加工均束器的设计

介绍了一种两级复眼式均束器的设计。它不仅均匀效果好,传输效率高,输出光束截面尺寸连续可调,而且为掩模投影式准分子激光微加工系统提供了恰当的照明数值孔径,是准分子激光进行微机械、微光学、微电子等微细加工的优良照明系统。     

用于LED照明的反射型复眼设计方法

设计了一个高亮度LED光源照明的反射型复眼照明系统.通过软件模拟,整个复眼系统长度小于20 mm,物面的光照均匀度达到80％以上,光源照明输出光能利用率为75％.应用高亮度LED的反射型复眼具有体积小,光强分布均匀,像差小等特点.在小型便携式投影仪中有广阔的应用前景.     

一种新型的立体投影图景

阐述了视差全景图的制作原理,本技术的关键为记录立体图像光学信息的方法和投影方式都是多角度的,屏幕采用栅板视差全景或蝇复眼屏。景深较深的图景可分为几个层次反复制作。     

大出瞳距大视场LCD型景象模拟器光学系统设计

可见光景象模拟器是电视制导系统综合测试的核心设备。设计了一款以LCD为图像源的大视场和大出瞳距的可见光景象模拟器,包括光学投影系统和相应的照明系统。研究了大出瞳距、大相对孔径情况下无限远投影光学系统的像差特性以及设计方法,采用非远心的系统设计方案,解决了由于出瞳距大而造成的系统像差难以校正的问题,增强了景象模拟器对转台的适应性,增大了工作视场。研究了非远心状态下LCD均匀照明的特点,采用复眼透镜阵列与柯勒照明原理相结合的方法设计了配套的照明系统,解决了非远心状况下均匀照明和光瞳衔接的问题。仿真系统的全视场角为7°,F#为3.1,出瞳距离为700 mm。系统的畸变小于0.5%,在奈奎斯特频率58 lp/mm处,零视场的调制传递函数大于0.7,全视场的调制传递函数大于0.45。照明系统的照明均匀度达到了91.3%,满足仿真均匀性的要求。     

下采样对复眼图像超分辨率重构效果的影响

针对复眼超分辨率重构系统中,当以不同成像分辨率(对应不同的下采样因子)的器件拍摄同一场景时,重构效果相对于各自低分辨率图像改善程度不同的问题,研究了下采样程度与复眼超分辨率重构效果之间的关系。通过仿真实验获取不同下采样因子下低分辨率图像的重构结果,从信息熵、信噪比和峰值信噪比对重构前后图像质量进行评价,并采用Romchi Ruling分辨率靶板对仿真结果进行实验验证。实验结果表明:以3至4为下采样因子对512×512的lena图像采样时,信噪比提高7.29db,重构效果改善明显;以相对下采样因子2.2对50mm×50mm的Romchi Ruling分辨率靶板采样时,分辨率提高3个等级。其研究结果可用于指导复眼成像系统研制过程中对成像器件的选型。