近日，上海理工大学超精密光学制造团队联合美国杜克大学团队，在仿生视觉领域取得突破。其最新研究成果“AI赋能仿生视觉高分辨多任务成像”发表于国际顶级期刊《科学进展》（Science Advances）并荣登封面股配所，为微观世界观测与高端仪器研发开辟全新路径。
“不仅要让仿生视觉系统‘看到’世界，还要让它‘看清’‘看懂’世界。”团队负责人张大伟介绍，这套仿生视觉系统的灵感，来源于节肢动物复眼的结构特点及信息处理方式。在自然界中，蜻蜓等昆虫能以超大的视野、超快的响应感知微观世界，这为人类科技探索打开思路。科学家已通过模仿昆虫复眼的多单元阵列设计，开发出各类由微透镜阵列和传感器组成的成像系统，即仿生复眼成像系统，有望将昆虫眼中的微观奇迹转化为改变人类生活的创新技术。
然而股配所，传统仿生复眼成像系统因其复杂的三维结构、有限的空间解析能力，仅能以模糊的马赛克图像形式呈现出微观世界。由此，团队在上海理工大学庄松林院士指导下，提出利用AI赋能仿生成像系统，展示了百万像素的高分辨全景成像，实现了狭小空间中对特定目标准确识别、精准三维定位及三维跟踪。
AI赋能仿生视觉技术（Science Advances封面图）
昆虫通过成百上千个“子眼”协同工作，实现对复杂环境的即时响应。团队模拟这一结构，设计出一套0.8立方厘米的仿生视觉系统，实现了百万像素级的全彩超大视野（165°×360°）高清成像。更重要的是，他们不仅“模仿”昆虫的视觉系统，还利用AI为其赋能。
科研人员通过深度学习构建了一套多级架构的视觉处理模型，能够开展全景图像高清重构、大视野中多目标定位、目标识别、目标跟踪的多项复杂任务，让仿生视觉真正具备了“看清”“看懂”的能力。
仿生视觉系统及成像效果
团队计划进一步优化仿生复眼结构股配所，并深入挖掘仿生视觉技术在微小无人平台、内窥检测仪器等高端仪器及装备中的应用潜力，助力AI赋能的科学仪器创制。
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