视觉信息感知乃是生物进化的关键标志之一。借助视觉信息的获取，生物能够对外部信息拥有更为细致且准确的把控，还能进行动态的预判，进而达成更精确的捕食、攻击以及躲避行为。这极大地推动了生物智能的发展。
在自然界里，部分生物，尤其是大型动物，凭借可转动的一对眼球构建起双目视觉系统，并通过脖子等的转动辅助来实现对外界的 3D
全景式感知能力。其运动结构较为复杂，双目之间基线较长致使体积较大，并且需要处理大量信息才能获取目标的准确位置。部分生物像鱼等则通过鱼眼系统来达成对外界大视场的信息感知。这类系统的视场范围很大，无需运动就能进行全景感知，然而其畸变极为严重，感知信息的精确性欠佳，仅能观测近距离物体，难以实际应用。
新型复眼感知微系统问世
清华大学开发新型平面复眼微系统，实现毫米级基线下米级远距离感知
在科技不断发展和创新的时代背景下，一个令人振奋的成果悄然诞生。清华大学邢飞团队经过不懈的努力和深入的研究，成功研制出了一款融合生物复眼结构与平面半导体工艺的复眼感知微系统。
从最初的构思到反复的实验验证，每一个环节都倾注了他们大量的心血和精力。在研发过程中，团队成员们深入研究了生物复眼结构的奥秘。他们惊叹于自然界中昆虫等生物所拥有的精巧复眼结构，其能够在瞬间捕捉到大量的信息，并实现快速而准确的感知。通过对生物复眼的细致分析，他们提取出其中的关键特征和优势，力求将其融入到新的微系统设计中。
同时，他们充分发挥平面半导体工艺的强大优势。利用先进的半导体制造技术，他们能够精确地构建出微小而复杂的结构，以模拟生物复眼的功能。在这个过程中，他们面临着诸多技术挑战，如如何实现高集成度、如何确保良好的性能和稳定性等。但凭借着卓越的专业知识和创新思维，他们逐一攻克了这些难题。
经过无数次的尝试和改进，这款复眼感知微系统终于初见雏形。它具有极其微小的尺寸，能够轻松集成到各种设备中。其复眼结构赋予了它广阔的视场和快速的响应能力，可以在瞬间获取周围环境的大量信息。与传统的感知系统相比，它具有更高的灵敏度和准确性。
这款复眼感知微系统的应用前景十分广阔。在智能机器人领域，它可以帮助机器人更好地感知周围环境，实现更精确的导航和操作；在自动驾驶领域，它能够为车辆提供更全面的路况信息，提高行驶的安全性和可靠性；在安防监控领域，它可以实时监测大范围的区域，及时发现异常情况。此外，它还在医疗、航空航天等众多领域有着潜在的应用价值。
这个团队的成果不仅是技术上的突破，更是对人类探索自然、融合自然与科技的一次重要贡献。它展示了人类智慧的无限可能，也为未来的科技发展开辟了新的道路。相信随着进一步的研究和开发，这款复眼感知微系统将在各个领域发挥更大的作用，为人们的生活带来更多的便利和创新。我们期待着这个团队在未来继续创造更多的奇迹，推动科技不断向前发展。
微系统技术是如何突破的
清华大学开发新型平面复眼微系统，实现毫米级基线下米级远距离感知
这款独特的微系统主要是由一个遍布编码子眼的平面复眼光学系统以及图像探测器共同组成的。当近距离的目标发出或者反射的球面波抵达时，它们会经过这一精妙的光学系统。在这个过程中，球面波会神奇地形成一个个独特的阵列编码图案，而这些图案随后会被图像探测器敏锐地接收到。
值得注意的是，这里采用了探测器复用的测量原理。在这种原理下，光学系统所占的面积要远远大于探测器的面积。这就意味着，在一个相当大的视场范围内，无论目标处于何处，都能够成像到探测器上。这为微系统的广泛应用和高效性能提供了坚实的基础。
进一步深入探究会发现，由于光学系统上的子眼是按照一种确定的编码关系进行有序排布的，所以不同方位下的目标在光学系统下的成像中所包含的编码关系必然是各不相同的。而正是根据这种独特的编码关系，我们才能够顺利地进行采集光斑与编码子眼之间的精准匹配。这一过程就如同解开一道复杂而又精妙的谜题，每一个编码关系都是解开谜题的关键线索。
当目标的信息传递到探测器上时，其形貌呈现为一个能够覆盖若干像素的弥散光斑。通过巧妙地运用确定光斑质心的方式，微系统能够实现超越探测器像素尺寸的分辨能力。这种能力类似于生物中令人惊叹的超视锐度的概念，它仿佛赋予了微系统一双能够洞察细微之处的“眼睛”，让其可以捕捉到那些原本可能被忽略的细节。
同时，目标发散的光线会产生一种有趣的现象，那就是会导致采集图像中的成像光斑间距与对应子眼的编码距离出现差异。而根据视差原理，我们便可以巧妙地计算出目标的
3D 位置。这就如同为微系统装上了一双能够穿透空间的“眼睛”，让它能够准确地感知目标在三维空间中的具体位置。
仿生智能领域的应用前景
清华大学开发新型平面复眼微系统，实现毫米级基线下米级远距离感知
在科研领域和工业界中，当前现有的 3D 感知主要是借助双目立体视觉来达成的。在这种方式中，基线尺寸起着至关重要的作用，它直接关联着测量距离与测量精度。
也正因如此，这类系统通常体积较大，而且其视场角往往受到长焦距的限制，导致比较小的情况出现。然而，那些能够实现大范围、大角度 3D 测量与感知的仪器，例如扫描式激光雷达、激光跟踪仪等，它们一般需要配备激光发射装置、机械旋转装置以及激光接收装置等众多组件。这就使得它们的体积庞大，结构也十分复杂。
这款微系统能够在 120°圆锥形的视场范围内，在长达 10 米的距离内精确地感知目标的 3D 位置。它最为突出的特点就是体积小巧玲珑，而其测量距离与基线的比值更是超过了 2000，这一数值远远超越了已有研究中的比值。
与双目视觉系统相比较，本系统同样采用了视差的测量原理。然而，对于这个拥有约 3000 个子眼的复眼微系统来说，每次测量时大约有 100 个子眼参与运算。这种平均效应有效地减少了随机误差，从理论上来说，其随机误差降低为焦距与基线参数相同的双目视觉系统的约 1/7，从而使得测量结果具有更高的精密度。而且，探测器复用的模式赋予了复眼微系统远远大于双目视觉系统的视场范围。
与现有的复眼 3D
感知系统相比，本系统中长焦距子眼的设计确保了光线入射矢量测量的准确性，这极大地提升了感知精度与感知范围。在仿生智能领域，这款复眼微系统展现出了极其广泛的应用前景。它为该领域带来了新的可能性和机遇，有望在未来推动类生智能的进一步发展和突破。无论是在智能机器人、自动驾驶还是其他相关领域，这款微系统都将发挥重要的作用，为人们的生活和社会的进步带来积极的影响。
来源：贤集网
