科大工學院開發新型人工複眼技術　低成本兼高靈敏度

香港科技大學（科大）工學院的研究團隊最近成功研發了一個新型人工複眼，不僅於小範圍區域的靈敏度較市場產品高出兩倍以上，成本亦更低。新技術有望革新機械人視覺系統發展，並可提升機械人的導航、感知及決策等能力，為人機協作開拓更大的商業應用與發展潛力。

這個創新系統模仿生物複眼的視覺功能，應用範圍極廣，例如可以配合無人機，協助提升其於灌溉、或災難事故現場偵測搜救等工作的效率和精準度。而高靈敏的人工複眼亦能更廣泛及準確地偵測並連結毗鄰的機械人，促進機械人或無人機群的合作。長遠而言，人工複眼技術將能有效提升及改善無人駕駛的安全性，亦可加快智能化交通系統的應用，推動智慧城市發展。

新型複眼的研發由科大電子及計算機工程學系和化學及生物工程學系講座教授范智勇及其研究團隊領導，標誌著仿生視覺系統領域上的重大進展。一直以來，機械人專家參照昆蟲複眼這種具有廣闊視野和動態捕捉功能的特性，利用可變形的電子設備，為機械人製造人工複眼。然而，基於變形過程的複雜性和不穩定性、幾何形狀的限制，以及光學元件與探測器單元之間潛在的不匹配狀況等技術問題，透過這種方法製造的複眼系統，較難整合到如機械人或無人機等自主平台。

范智勇教授團隊利用新材料和結構開發的針孔複眼視覺系統，正正是為解決這些問題而設。系統具備多個特點，包括一個內置的半球狀鈣鈦礦納米線陣列圖像傳感器，具有高像素密度，能擴大成像視野；以及一個利用3D打印的無鏡片針孔陣列。這個陣列的布局可任意定制，有助調節入射光並消除相鄰小眼（即複眼的獨立細小組成部份）之間的盲區。這個針孔複眼擁有超廣闊的視野，而且由於具有良好的角度選擇性和在單眼及雙眼配置中的寬闊光譜響應，它能夠準確定位目標。團隊把這個具有動態捕捉功能的複眼安裝在無人機上，成功地實現了對移動四足機械人的實時動態捕捉。

范教授解釋：「複眼設計的優勢在於簡單、輕便和低成本，雖然它不會完全取代傳統相機，但在某類機械人應用中，例如近距離編隊飛行的無人機群，具有理想的發展潛力。隨著未來進一步縮小器件尺寸，以及增加小眼數量、成像解析度和響應速度，這類設備將在光電子和機械人領域有著廣泛的應用。」

作為仿生光電子學的知名學者，范教授熱衷於將實際應用與大膽想像相結合。2020年他成功研發了全球首隻具有三維視網膜的球狀人造眼，是次複眼研究標誌著他在視覺和機械人系統領域上的又一突破。

這項研究工作已於國際頂級期刊《科學機械人》上發表，更獲選為當月的封面文章。博士後研究員周宇博士、孫梽博博士和博士生丁宇宬為文章的共同第一作者，范教授為通訊作者。

（原文由香港科技大學環球事務及傳訊處在此發布。）