近日，上海理工大學超精密光學制造團隊聯合美國杜克大學團隊，在仿生視覺領域取得突破。其最新研究成果“AI賦能仿生視覺高分辨多任務成像”發表于國際頂級期刊《科學進展》（Science Advances）并榮登封面，為微觀世界觀測與高端儀器研發開辟全新路徑。
“不僅要讓仿生視覺系統‘看到’世界，還要讓它‘看清’‘看懂’世界。”團隊負責人張大偉介紹，這套仿生視覺系統的靈感，來源于節肢動物復眼的結構特點及信息處理方式。在自然界中，蜻蜓等昆蟲能以超大的視野、超快的響應感知微觀世界，這為人類科技探索打開思路。科學家已通過模仿昆蟲復眼的多單元陣列設計，開發出各類由微透鏡陣列和傳感器組成的成像系統，即仿生復眼成像系統，有望將昆蟲眼中的微觀奇跡轉化為改變人類生活的創新技術。
然而，傳統仿生復眼成像系統因其復雜的三維結構、有限的空間解析能力，僅能以模糊的馬賽克圖像形式呈現出微觀世界。由此，團隊在上海理工大學莊松林院士指導下，提出利用AI賦能仿生成像系統，展示了百萬像素的高分辨全景成像，實現了狹小空間中對特定目標準確識別、精準三維定位及三維跟蹤。
AI賦能仿生視覺技術（Science Advances封面圖）
昆蟲通過成百上千個“子眼”協同工作，實現對復雜環境的即時響應。團隊模擬這一結構，設計出一套0.8立方米厘米的仿生視覺系統，實現了百萬像素級的全彩超大視野（165°×360°）高清成像。更重要的是，他們不僅“模仿”昆蟲的視覺系統，還利用AI為其賦能。
科研人員通過深度學習構建了一套多級架構的視覺處理模型，能夠開展全景圖像高清重構、大視野中多目標定位、目標識別、目標跟蹤的多項復雜任務，讓仿生視覺真正具備了“看清”“看懂”的能力。
仿生視覺系統及成像效果
團隊計劃進一步優化仿生復眼結構，并深入挖掘仿生視覺技術在微小無人平臺、內窺檢測儀器等高端儀器及裝備中的應用潛力，助力AI賦能的科學儀器創制。
來源：上觀新聞
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