基于曲面液体透镜阵列的复合仿生光电成像研究

基本信息
批准号:61605008
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:19.00
负责人:曹杰
学科分类:
依托单位:北京理工大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:汪宏昇,樊凡,程杭林,王鹏
关键词:
分辨率复眼成像机理成像系统人眼
结项摘要

With the advantages of non-contact, high resolution, visual display, etc., optical imaging and sensing techniques are widely applied to the fields of machine vision, industrial measurement, remote sensing, etc. With the deep research of many basic disciplines, especially of interdiscipline (e.g. robots, biomedical engineering), the comprehensive performances of optical system are demanded strictly, including resolution, field of view, tunable focal length characteristic and efficiency. Unfortunately, traditional optical systems cannot meet them anymore at the same time. Bio-inspired vision provided an approach to solve these issues. The advantages of compound eye are large FOV and high sensitivity, and human eye can capture target in various focal length with space-variant resolution. Based on these properties, we proposed a method combining the advantages of compound eye and human eye. Details are as follows. (1) Study on the relationship between compound eye and human eye through the imaging principle of two mechanism. (2) Developing mathematical model of the novel method and optical design optimization of liquid lens array on the curved surface. (3) Study on the manufacturing liquid lens based on PDMS to realize imaging with various focal length. (4) The prototype is completed through the process of model simulation, structural design and unit testing. Modelling verification is tested through the experiences of compound performances of the prototype, which realizes capturing images in high efficiency with large FOV, high resolution and different focal length. The results are the base of further studying combining bionic vision. What is more important is that it is beneficial to improve optical image for research of basic disciplines. Therefore, it has both important research significance and high practical value.

光学成像及感测技术以非接触、分辨率高、显示直观等优点,广泛应用在机器视觉、工业测量、遥感等领域。随着诸多基础学科尤其是交叉学科领域的深入研究(比如:机器人、生物医学等领域),对光电成像系统的分辨率、视场、变焦特性、成像速率等综合性能提出非常的严苛要求,而传统光电成像已无法同时满足。本项目立足于复眼与人眼的成像机理与优势(复眼:大视场、高灵敏度;人眼:变分辨率、变焦成像),提出一种复合式仿生光电成像方法,具体研究包括:(1)昆虫复眼与人眼之间的成像机制,分析二者的内在联系;(2)建立基于曲面非均匀透镜阵列模型,对关键参数进行分析;(3)基于PDMS的液体透镜阵列的制备,具有一定变焦成像能力;(4)通过模型仿真、结构设计、单元测试等环节,完成复合仿生成像系统,通过综合性能测试验证了模型的合理性与有效性,实现了大视场、高分辨率的快速变焦成像目标。所获结果不仅为进一步研究复合仿生成像提供理论基础与实验依据,更为高性能的光电成像在基础学科的研究奠定了基石,具有重要的研究意义与实用价值。

项目摘要

本项目通过研究复眼与人眼优势,从仿生光学设计出发,提出了一种基于曲面结构的非均匀液体透镜阵列光学设计方法,解决了传统光电成像系统无法同时实现大视场、高分辨率的快速变焦成像问题。通过理论与实验验证,构建了复合式仿生光电成像及优化设计理论,实现集大视场、高分辨率、快速变焦于一体的复合式仿生光电成像系统。项目研究成果解决了复合式仿生光电成像同时实现大视场、高分辨率、快速变焦的问题。通过完成本项目,本项目所获成果不仅为进一步研究复合仿生成像提供理论基础与实验依据,更为高性能的光电成像在基础学科的研究奠定了基石,具有重要的研究意义与实用价值。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
2

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
3

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
4

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
5

卫生系统韧性研究概况及其展望

卫生系统韧性研究概况及其展望

DOI:10.16506/j.1009-6639.2018.11.016
发表时间:2018

曹杰的其他基金

批准号:51203187
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40475040
批准年份:2004
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:81272556
批准年份:2012
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:71273139
批准年份:2012
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:71372188
批准年份:2013
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:41875103
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:91646204
批准年份:2016
资助金额:201.00
项目类别:重大研究计划
批准号:61871031
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:49965001
批准年份:1999
资助金额:11.50
项目类别:地区科学基金项目
批准号:40875054
批准年份:2008
资助金额:43.00
项目类别:面上项目
批准号:41375097
批准年份:2013
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:71072172
批准年份:2010
资助金额:27.50
项目类别:面上项目
批准号:92046026
批准年份:2020
资助金额:130.00
项目类别:重大研究计划
批准号:60804047
批准年份:2008
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11504084
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51301166
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

柔性微透镜阵列的光学特性调控及其曲面集成成像性能研究

批准号:61775038
批准年份:2017
负责人:周雄图
学科分类:F0501
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
2

基于可变焦液体透镜阵列的高分辨光场成像理论与技术研究

批准号:61205015
批准年份:2012
负责人:张薇
学科分类:F0501
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

仿生复眼中微透镜阵列“单元隔离”和“曲面型”结构特征的同时实现

批准号:60808025
批准年份:2008
负责人:祝名伟
学科分类:F0509
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

曲面基底微透镜阵列的复眼光学体系研究

批准号:60577004
批准年份:2005
负责人:卢振武
学科分类:F0502
资助金额:28.00
项目类别:面上项目