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交汇点讯 在光电成像领域，长期存在一个两难困境：成像系统既想“看得广”，又想“看得清”，但二者往往如同鱼与熊掌，难以兼得。近日，这一难题迎来了突破性进展。记者从南京理工大学获悉，该校“光影驰动”青年科研团队研制出全球首个可编程动态变阵的智能复眼成像系统。该成果在第二十一届中国研究生电子设计竞赛全国总决赛中摘得最高荣誉——“研电之星”。
团队负责人、南京理工大学副教授王博文告诉记者，传统光电成像系统受限于空间带宽积的制衡，若要捕捉远处细节，也就是“看得清”，光学镜头必须做大而镜头尺寸增加，也就是“看得广”，可覆盖的观测范围便会收窄。这也就是为什么我们要分别设计广角镜头与长焦镜头。
“如果强行扩大观测范围，远处细节要么变模糊，要么就得堆砌海量像素，导致设备体积、功耗和成本急剧攀升。正因如此，具备大视场与高分辨能力的光电设备很难适配车载、无人机等平台。”王博文进一步解释。
为解决这一难题，团队从自然界昆虫的复眼中获得灵感——复眼由大量视觉单元按特定结构排列，可赋予远超单一眼睛的宽广视野。
其实，长期以来，人工复眼大多沿袭这一思路，通过多个相机或成像单元的固定排列来扩展观测范围。但无论是生物复眼还是传统人工复眼，其结构一旦成型，便难以根据任务需求主动改变。南京理工大学团队的突破之处，正在于让复眼第一次从“固定排列”走向可编程、可重构、动态变阵。
这一系统由36个探测单元组成。不同于让每只“眼睛”始终朝向固定方向，团队通过可编程控制，使各探测单元能够根据任务需要动态调整协同关系与观测模式。在广域搜索时，36个单元分散观测不同方向，以大视野快速发现目标；当重点目标出现后，系统迅速变换阵形，从“各看一方”转向“共同凝视”，集中获取更丰富的目标细节。
这正是该系统的核心创新，复眼不再只是一种固定的光学结构，而成为能够根据任务实时重构的智能感知系统。收放之间，传统复眼成像的静态结构被打破。系统可根据目标、场景和任务主动切换观测方式，实现从“大开广览”到“会聚入微”的动态切换，形成新一代光电感知能力。
王博文透露，目前，该系统可实现109°广域大视场探测，最远可在2000米外识别车辆、1500米外识别无人机、1000米外识别行人；即使相隔约1.4公里，仍能获取清晰的目标细节。“这套复眼系统正在推动光电成像从被动记录迈向主动感知，并将率先应用于城市安防监控与广域安防监控领域。”
新华日报·交汇点记者 叶真
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