仿生学光路设计在人眼球成像系统中的应用

申报人：项秀杰申报日期：2025-01-08

基本情况

所属批次:

2025年批次

项目名称:

仿生学光路设计在人眼球成像系统中的应用学生申报

项目类型:

创新训练项目

所属学科门类:

工学

所属专业类:

机械类

项目来源名称:

学生自主选题

项目归属学院:

项目期限:

一年期

项目简介:

人和哺乳动物的眼球是一个负责采集外界环境光信号的光学系统，包括眼角膜、晶状体、视网膜、巩膜、虹膜、睫状体、脉络膜、视神经、和玻璃体。眼球具有急速对焦、超强防抖，广视角，超高像素的优点，与现有的人造光学系统如手机和相机的摄像头的对焦延迟、低像素、曝光过高/不足的缺点相比，它具有天然的优势。本项目拟深入研究眼球成像系统，特别是分析和借鉴它的对焦和防抖的工作原理，设计出具备仿生学结构的改良人工光学系统。现阶段摄像头仍不能完全替代人眼，体现在摄像头在跟踪拍摄一个快速移动的物体时需要不断对焦，这就会导致图像模糊甚至出现残影；若摄像设备不断抖动，这会导致设备对焦失败，无法获得清晰图像；而人的眼球完全不存在这些问题，本项目通过研究人眼球的光学结构和光学特性，以提高现有摄影设备的性能，接近甚至达到人眼球的水准。

负责人曾经参与科研的情况:

无

指导教师承担科研课题情况:

无

指导教师对本项目的支持情况:

支持

项目级别:

校级

项目成员

序号	学生	所属学院	专业	年级	项目中的分工	成员类型
1	项秀杰	机械与控制工程学院	机械电子工程	2023	设计主要内容	第一主持人
2	颜敏慧	机械与控制工程学院	机械电子工程	2023	购买材料	成员
3	覃相粤	机械与控制工程学院	机械设计制造及其自动化	2023	信息整理	成员
4	刘金	机械与控制工程学院	机械电子工程	2023	数据整理	成员

指导教师

序号	教师姓名	所属学院	是否企业导师	教师类型
1	汤陆文	机械与控制工程学院	否	第一指导教师

立项依据

研究目的:

本项目拟深入研究眼球成像系统，特别是分析和借鉴它的对焦和防抖的工作原理，设计出具备仿生学结构的改良人工光学系统。

研究内容:

人和哺乳动物的眼球是一个负责采集外界环境光信号的光学系统，包括眼角膜、晶状体、视网膜、巩膜、虹膜、睫状体、脉络膜、视神经、和玻璃体。眼球具有急速对焦、超强防抖，广视角，超高像素的优点，与现有的人造光学系统如手机和相机的摄像头的对焦延迟、低像素、曝光过高/不足的缺点相比，它具有天然的优势。本项目通过研究人眼球的光学结构和光学特性，以提高现有摄影设备的性能，接近甚至达到人眼球的水准。

国、内外研究现状和发展动态:

仿生眼就是模拟生物眼睛系统的原理来建造人工视觉系统，使其具有类似于生物系统眼睛的特征或功能。仿生眼主要模仿人眼，也有模仿其他动物的，如苍蝇，因为苍蝇是复眼，在航向稳定化、目标固定、接近静止目标、跟踪移动目标等方面都有明显的优势，还有模仿鹰、青蛙、鸽子的，但人类的眼睛是最高级的，也是研究最透彻的，所以仿生眼一般是模仿人眼，国外研究的人很多，国内目前还没有人进行这方面的研究。

创新点与项目特色:

高分辨率视网膜图像，并且该系统体积小，功耗低，成本低等优点。

技术路线、拟解决的问题及预期成果:

本项目通过研究人眼球的光学结构和光学特性；现阶段摄像头仍不能完全替代人眼，体现在摄像头在跟踪拍摄一个快速移动的物体时需要不断对焦，这就会导致图像模糊甚至出现残影；若摄像设备不断抖动，这会导致设备对焦失败，无法获得清晰图像；以提高现有摄影设备的性能，接近甚至达到人眼球的水准。

项目研究进度安排:

按照2025年4月-2026年4月安排

已有基础:

与本项目有关的研究积累和已取得的成绩:

有实物作为参考和研究

已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法:

现阶段摄像头仍不能完全替代人眼，体现在摄像头在跟踪拍摄一个快速移动的物体时需要不断对焦，这就会导致图像模糊甚至出现残影；若摄像设备不断抖动，这会导致设备对焦失败，无法获得清晰图像；寻找相关资料和重复调试。

经费预算

开支科目	预算经费（元）	主要用途	阶段下达经费计划（元）
开支科目	预算经费（元）	主要用途	前半阶段	后半阶段
预算经费总额	2900.00	无	600.00	2300.00
1. 业务费	2400.00	相关业务	230.00	2170.00
（1）计算、分析、测试费	100.00	测试	50.00	50.00
（2）能源动力费	100.00	能源	80.00	20.00
（3）会议、差旅费	100.00	会计材料	50.00	50.00
（4）文献检索费	100.00	相关文献	50.00	50.00
（5）论文出版费	2000.00	论文出版	0.00	2000.00
2. 仪器设备购置费	200.00	购买仪器	150.00	50.00
3. 实验装置试制费	100.00	实验设备测试	50.00	50.00
4. 材料费	200.00	购买硬件	170.00	30.00

结束