生物视觉系统Biological visual systems 启发了各种人工视觉系统的发展,包括基于人眼(陆地环境)、昆虫眼(陆地环境)和鱼眼(水生环境)视觉系统。然而,为陆地和水生环境开发系统的尝试,仍然有限,并且仿生电子眼的最大视场,通常限制在半球形视场,约180°。
今日,韩国基础科学研究所(Institute for Basic Science,IBS)Dae-Hyeong Kim团队Mincheol Lee,韩国光州科学技术学院(Gwangju Institute of Science and Technology) Young Min Song团队Gil Ju Lee,Hyuk Jae Jang等,在Nature Electronics上发文,受招潮蟹复眼功能和解剖结构的启发,开发了一种全景视野的两栖人工视觉系统。
将具有渐变折射率的微透镜阵列和柔性梳状硅光电二极管阵列集成在一个球形结构上。微透镜具有平坦表面,并且无论空气和水之间的外部折射率如何变化,微透镜都保持其焦距。球形基底上的梳状图像传感器阵列,呈现出覆盖几乎整个球形几何形状的极宽视场,并演示在空气和水中的光学模拟和成像。
An amphibious artificial vision system with a panoramic visual field.全景视野的两栖人工视觉系统。
图1:招潮蟹fiddler crab眼睛的结构特征。
图2:两栖成像微透镜的光学模拟和实验表征。
图3:在三维3D结构上,全景成像集成器件。
图4:水陆两栖和全景成像演示。
该项研究,报道了两栖和全景人工视觉系统,其灵感来自招潮蟹复眼的结构和功能特征。基于招潮蟹透镜分析,开发了一种用于两栖聚焦、梯度折射率 refractive index,RI结构的平面微透镜。在三维球形结构上,集成了渐变微透镜阵列和柔性硅Si光电二极管photodiode,PD阵列。通过空中和水中演示,验证了人工视觉的两栖和全景成像能力。该系统可用于开发非常规应用,如全景运动检测和在不断变化的环境中避障,以实现更高分辨率和卓越的图像处理技术。