张 良，戴 博，张大伟

（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093）

引 言

在自然界中，有两种主要视觉系统，一种是单眼视觉系统，一种是复眼视觉系统。哺乳动物多数为单眼视觉系统，受其光学成像原理的启发，人们设计出了广泛的、无处不在的类似照相机的成像系统，包括手机相机，数码相机和工业相机[1]。受益于当前半导体制造业成熟的技术，类相机眼成像系统可以实现高空间分辨率。此外，高效的光学设计工具可通过降低像差来进一步提高图像的分辨率。然而这种类型的成像系统的应用受到其狭窄的视场角（FOV）的限制，无论是在医学应用方面还是在军事应用方面都需要有大视场角的成像系统，例如内窥镜、机器视觉、牙科医疗等[2-3]。到目前为止，仅使用鱼眼镜头（依赖于几块笨重且昂贵的镜头）、折反射镜头和旋转照相机就可以实现超过90°视场角的传统类似照相机眼睛的成像系统[4]。但这种系统会在图像边缘出现严重的畸变，对于许多需要高质量图像的应用场合，这是一个重要的限制因素。此外，由于这种系统总是由多个弯月形透镜组成，因此其结构复杂、价格昂贵并且体积大。如何减小尺寸和简化系统也是一个需要解决的重要且有意义的问题。一个明智而有趣的想法是从自然界中寻找灵感，并研究自然界动物是如何成功地解决了这个问题。节肢动物给了我们最好的参照，因其拥有复眼视觉系统，能通过观察去探测和接受周围环境。……