科大工学院开发新型人工复眼技术　低成本兼高灵敏度

香港科技大学（科大）工学院的研究团队最近成功研发了一个新型人工复眼，不仅于小范围区域的灵敏度较市场产品高出两倍以上，成本亦更低。新技术有望革新机械人视觉系统发展，并可提升机械人的导航丶感知及决策等能力，为人机协作开拓更大的商业应用与发展潜力。

这个创新系统模仿生物复眼的视觉功能，应用范围极广，例如可以配合无人机，协助提升其于灌溉丶或灾难事故现场侦测搜救等工作的效率和精准度。而高灵敏的人工复眼亦能更广泛及准确地侦测并连结毗邻的机械人，促进机械人或无人机群的合作。长远而言，人工复眼技术将能有效提升及改善无人驾驶的安全性，亦可加快智能化交通系统的应用，推动智慧城市发展。

新型复眼的研发由科大电子及计算机工程学系和化学及生物工程学系讲座教授范智勇及其研究团队领导，标志着仿生视觉系统领域上的重大进展。一直以来，机械人专家参照昆虫复眼这种具有广阔视野和动态捕捉功能的特性，利用可变形的电子设备，为机械人制造人工复眼。然而，基于变形过程的复杂性和不稳定性丶几何形状的限制，以及光学元件与探测器单元之间潜在的不匹配状况等技术问题，透过这种方法制造的复眼系统，较难整合到如机械人或无人机等自主平台。

范智勇教授团队利用新材料和结构开发的针孔复眼视觉系统，正正是为解决这些问题而设。系统具备多个特点，包括一个内置的半球状钙钛矿纳米线阵列图像传感器，具有高像素密度，能扩大成像视野；以及一个利用3D打印的无镜片针孔阵列。这个阵列的布局可任意定制，有助调节入射光并消除相邻小眼（即复眼的独立细小组成部份）之间的盲区。这个针孔复眼拥有超广阔的视野，而且由于具有良好的角度选择性和在单眼及双眼配置中的宽阔光谱响应，它能够准确定位目标。团队把这个具有动态捕捉功能的复眼安装在无人机上，成功地实现了对移动四足机械人的实时动态捕捉。

范教授解释：「复眼设计的优势在于简单丶轻便和低成本，虽然它不会完全取代传统相机，但在某类机械人应用中，例如近距离编队飞行的无人机群，具有理想的发展潜力。随着未来进一步缩小器件尺寸，以及增加小眼数量丶成像解析度和响应速度，这类设备将在光电子和机械人领域有着广泛的应用。」

作为仿生光电子学的知名学者，范教授热衷于将实际应用与大胆想象相结合。2020年他成功研发了全球首只具有三维视网膜的球状人造眼，是次复眼研究标志着他在视觉和机械人系统领域上的又一突破。

这项研究工作已于国际顶级期刊《科学机械人》上发表，更获选为当月的封面文章。博士后研究员周宇博士丶孙梽博博士和博士生丁宇宬为文章的共同第一作者，范教授为通讯作者。

（原文由香港科技大学环球事务及传讯处在此发布。）