昆虫复眼的仿生研究进展(3)

昆虫复眼的仿生研究进展

光 学 技 术

第32卷

辨率和敏感性的加强。但是复眼的小型化、集成化是以后复眼的发展方向,所以该方法应用前景并不广泛。

(2)在并列性复眼的制造过程中,用聚合体材料在相邻两小眼之间构建光线保护透明墙,用来减少各相邻小眼之间光路和视场外光线的干扰,从而减少像元的重叠,以达到较高的分辨率。

(3)在大多数仿制复眼的成像过程中,成像像元的个数一般与复眼的小眼个数相同,像元的个数越多所得到的像的分辨率也就越高,但是制造高密度的成像系统是很难的,所以一个比较好的解决办法就是让每一个小眼单独且同时对整个目标成像,虽然说单个小眼成像分辨率很低,但是通过对这一系列低分辨率像进行数字图像处理,将获得一个高分辨率的像[12]。

外光、复合制导等空空导弹、空地导弹、巡航导弹、反坦克导弹、反舰导弹等各类导弹的精确末制导,下一代智能武器将用复眼!看 目标。此外,在飞机的前视红外探测、夜视设备等方面也有广泛的应用前景。

(4)仿复眼还可以用于运动机器人的视觉导航装置[13,14]:该视觉系统能正确判断机器人与周围环境目标物的方向、位置和距离,能在有障碍物的环境中顺利穿行,具有仿复眼的机器人可设计用来运输核物质、扑灭油井大火和从事其他危险任务。

5 复眼仿生的发展趋势

通过对昆虫复眼的高速实时光信息处理和光神经网络模型深入研究以及新型昆虫复眼的研究,将为复眼的仿生研究提供新的生物原型和更加完善的理论依据,尤其是通过对由大量的有机特殊光学器件组成的子系统阵列、敏锐的脑神经和感觉器官处理信号的本领结构和功能的研究,将进一步推进昆虫复眼视觉系统仿生研究,可以促使传统光学实现微型化、阵列化、集成化和经济化,并且使其能与电子技术的发展相匹配,实现传统光学难以完成的许多功能。把昆虫复眼视觉系统仿生技术应用于合成孔径雷达及成像处理、空间轻型大口径综合孔径光学望远镜技术以及光波导器件等高新技术领域的研究,将是一个即具有深刻的理论意义又具有广泛的应用前景的课题。参考文献:

4 昆虫复眼仿生的应用

在国际上,许多关于昆虫复眼视觉系统的加工

研究成果已在国防上和工程技术领域内得到应用。

(1)偏振光导航仪:根据蜜蜂复眼对偏振光敏感的视细胞结构,在单个小眼相邻的排列着偏振方向稍有差别的偏振片,将这种人工复眼向天空望去,可随着太阳位置的改变明暗图案发生变化,由此可知光的偏振方向。研制的偏振光导航仪早就在航海中使用(如图5)。

(2)多孔径光学系统装置:根据复眼多孔径光学系统的结构特点,设计了一种半球形多孔径光学系统装置(如图6)。该装

置视场大,容易搜索到目标,所以国外已经在一些重要装备中使用。比如用在大型红外望远镜、预警卫星、雷达系统、舰艇搜索和跟踪系统及宇宙空间的监测等。

(3)在军事方面,主要是仿昆虫复眼寻的末制导装置:该仿制制导导引头具有体积小、焦距短、重量轻、大视场、全天候、较强的跟踪和搜索能力、自适应能力和高度的容错能力,将来它可用于可见光、紫图6 半球大视场红外装置

图5 偏振光导航仪

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