新的人工复眼可以改善三维物体跟踪

如果你曾试过拍苍蝇，你就会知道昆虫对运动的反应非常迅速。新创造的具有生物学灵感的复眼可帮助科学家了解昆虫如何使用复眼来以这样的速度感知物体及其轨迹。复眼还可以与相机一起使用，为机器人，自动驾驶汽车和无人驾驶飞行器创建3D定位系统。

在光学学会(OSA)期刊“ 光学快报”上，来自中国天津大学的研究人员报告了他们新的生物激发复眼，它不仅看起来像昆虫，而且也像它的天然对应物一样。复眼由数百至数千个称为小眼的重复单位组成，每个重复单位都作为单独的视觉受体。

“模仿昆虫的视觉系统使我们相信他们可以根据来自该物体的光强来检测物体的轨迹，而不是使用像人类视觉这样的精确图像，”研究团队成员Le Song说。 。“这种运动检测方法需要较少的信息，使昆虫能够快速对威胁作出反应。”

模仿昆虫的眼睛

研究人员使用一种称为单点金刚石车削的方法在复眼的表面上创造出169个微透镜。每个微透镜的半径约为1毫米，形成一个约20毫米的组件，可以检测90度视野中的物体。相邻微透镜的视野以与小眼睛对大多数昆虫相同的方式重叠。

制作人造复眼的一个挑战是图像检测器是平的，而复眼的表面是弯曲的。在弯曲透镜和图像探测器之间放置光导使研究人员能够克服这一挑战，同时使组件能够均匀地接收来自不同角度的光。

“我们的仿生复眼的这种均匀受力更类似于生物复眼，更好地在复制的复眼模仿比以前尝试的生物学机制，”宋解释。

为了使用人造复眼来测量三维轨迹，研究人员在每个孔眼上添加了网格，以帮助确定位置。然后，他们将LED光源放置在复眼的已知距离和方向上，并使用算法根据光的位置和强度计算LED的3-D位置。

研究人员发现，复眼系统能够快速提供物体的三维位置。然而，当光源距离较远时，定位精度降低，这可以解释为什么大多数昆虫都是近视的。

昆虫如何看世界

“这种设计使我们能够证明复眼可以根据其亮度而不是复杂的图像处理来识别物体的位置，”宋说。“这种高度敏感的机制非常适合昆虫的大脑处理能力，可以帮助它们避免掠食者。”

根据研究人员的说法，新型生物激发复眼可以检测物体的三维位置，这对于需要从非常轻的系统进行快速检测的小型机器人来说非常有用。它还为生物学家研究昆虫视觉系统提供了一种新方法。

研究人员正计划将定位算法嵌入到集成电路等平台中，以便将系统整合到其他设备中。他们还在开发批量生产复眼透镜的方法，以降低单位成本。

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