仿睫状肌驱动晶状体变焦万向眼球的关键技术研究

利用生理解剖学和视觉神经学对人眼系统的研究成果，提出超磁致伸缩仿睫状肌驱动人工晶状体可变焦万向眼球原理和结构，设计眼球姿态检测方法，研制原理样机。建立人眼球结构和睫状肌驱动模型，通过仿真分析优化结构参数。设计基于人工晶状体的模拟实验系统，测试超磁致伸缩睫状肌驱动晶状体光学变焦特性曲线和力-焦距关系特性曲线；对睫状肌驱动晶状体的力学和光学特性进行测试与分析，研究人眼晶状体形变与视网膜成像清晰度的关系；探索人眼晶状体调节过程生理学原理。以单个可变焦仿人眼球为控制对象，模仿人眼获取图像后的神经系统决策机制，研究单眼对所得图像中目标的距离和晶状体焦距调节方向判定算法；研究实现基于晶状体调节的单眼立体视觉理论和试验方法。人工晶状体可变焦万向眼球光机电系统的研究成功，将为解决人眼球整体视觉障碍问题提供新方法，为智能机器人技术提供一种紧凑的、灵敏的视觉模块，对眼科学、机器人及仿生视觉具有重要意义。

通过分析人眼的生理结构与调节机理，提出基于聚合物可调透镜的仿人眼光学成像系统原理和结构，搭建聚合物透镜制作实验台，研制出仿人眼成像系统原理样机。建立眼球光学结构简化模型，并进行光学仿真与有限元分析。设计出仿生双胶合液体变焦透镜，并进行结构优化，分析透镜表面薄膜的形变特点。模拟人眼结构特点，设计出多层固液混合可调透镜，进行光学仿真与成像实验，测试位移负载与透镜表面曲率、系统焦距的关系特性曲线。根据晶状体的生理结构与调节机理，设计并制作出仿生可调人工晶状体，完成对仿生人工晶状体的力学与光学特性的测试与分析。研究人眼视觉信息处理过程特点，研究分析单眼立体视觉功能，对仿人眼尺度自动选择理论进行研究，并进行基于随机概率模型目标跟踪与智能人脸识别技术的研究。项目的研究成果为解决人眼视觉障碍问题与视觉信息处理技术提供新方法，对眼科学、机器人及仿生视觉具有重要意义。