高分辨率仿生眼：彩色成像与更高效运动检测合二为一

香港科技大学（HKUST）的研究人员研制出一款高分辨率仿生眼，将全彩成像、像差校正后超过160度的视场以及事件驱动运动检测集于一体。该系统受生物眼睛曲面视网膜启发，为未来机器人和自主系统提供了一条有望走向紧凑型视觉传感器的路径，使机器在捕捉环境信息的同时，显著减少运动识别所需的数据量。

该研究由香港科技大学电子及计算机工程学系、化学及生物工程学系讲座教授，显示与光电子全国重点实验室主任范智勇教授带领。团队开发出一种新型三维激光加工方法，可在半球形表面制备高密度感光像素阵列。

由此制成的仿生眼采用半球形叠层人工视网膜，像素密度达每英寸1,905像素（ppi），总像素数为367,500，突破了曲面图像传感器的一项关键分辨率瓶颈。相关成果以《一种用于全彩视觉和事件驱动运动检测的像差校正仿生眼》为标题，发表在《自然·材料》期刊上。

生物视觉与仿生设计

突破曲面人工视网膜的关键制造难题

视觉传感器是让机器感知环境并与环境交互的重要部件。传统相机通常依赖平面图像传感器，需要多组光学元件和外部处理来校正光学像差。这些要求往往使系统更复杂、体积更大、能效更低，并限制视场。曲面图像传感器提供了另一种思路。它们模仿生物视网膜的曲面结构，可支持紧凑的广角成像系统，并提升光学性能。然而，在高曲率表面上制备高密度像素阵列仍然困难，因为传统光刻工艺主要面向平面基底设计。

为突破这一限制，香港科技大学团队开发了面向半球形基底的三维激光加工方法。这一突破使像素数量大幅提升：从团队2020年《自然》论文中的仅100像素，增加到当前系统的367,500像素，标志着半球形视觉传感器向实际应用迈出了重要一步。

范智勇表示：“我们2020年研发的第一代仿生眼只有100个传感像素。在最新研究中，三维激光辅助加工工艺使传感像素数提高到近40万，同时让器件具备160度超广视场和事件驱动运动检测能力。随着技术不断进步，我相信我们能够研制出传感像素超过100万的下一代仿生眼，为机器人和自动驾驶的实际应用开辟新机会。”

基于BRENA的高分辨率仿生眼装置

融合全彩成像与广角视觉，大幅降低运动感知数据量

新研制的仿生眼采用半球形叠层人工视网膜，集成对蓝、绿、红敏感的感光层。器件可实现全彩成像，整体光谱响应覆盖300至800纳米，并在超过160度的视场内保持像差校正成像。

通过在同一平台上结合高像素密度、全彩成像和广角成像，研究人员集成了紧凑型人工视觉系统所需的几项关键能力。

除图像采集外，叠层设计还实现了传感器内事件驱动运动检测。传统基于帧的方法通过处理完整图像序列来获取运动数据，而新系统可在传感器内部检测与运动有关的信息，在所评估任务中无需传输完整图像序列。

在研究测试条件下，与基于帧的成像相比，该方法将带宽需求降低99.95%以上，同时运动识别准确率达到98.6%。

这些结果凸显了在传感器层面整合图像采集与运动检测的潜力。此类技术有望帮助未来机器人和自主系统处理运动物体的相关信息，同时降低视觉数据传输和处理需求，为更高效的机器视觉系统铺平道路。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41563-026-02685-5