[发明专利]仿生3D立体成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及仿生3D立体成像技术。

背景技术

仿生眼的眼折光成像的光学原理介绍：

当光线由空气进入另一媒质构成的单球面折光体时，它在该物质的折射情况决定于该物质与空气界面的曲率半径R和该物质的折光指数n2；若空气的折光指数为n1，则关系式为(1),如图6所示。

空气侧的焦距为前主焦距或第1焦距。F2称为后主焦距或第2焦距，指由折射面到后主焦点的距离，可以表示此折光体的折光能力；或者用另一种方法，即把主焦距以m（米）作单位来表示，再取该数值的倒数，后者就称为该折光体的焦度（diopter）；。通常规定凸透镜的焦度为正值，凹透镜的焦度为负值。

n2Rn2-n1=F2---(1)]]>

主焦距是一个折光体最重要的光学参数，由此可算出位于任何位置的物体所形成的折射像的位置。以薄透镜为例，如果物距a是已知的，像距b可由(2)式算出：

1a-1b=1F2---(2)]]>

由式（2）可以看出，当物距a趋于无限大时，1/a趋近于零，于是1/b接近于1/F2，亦即像距b差不多和F2相等；这就是说，当物体距一个凸透镜无限远时，它成像的位置将在后主焦点的位置。同样不难看出，凡物距小于无限大的物体，它的像距b恒大于F2，即它们将成像在比主焦点更远的地方。以上结论，对于理解眼的折光成像能力十分重要。

另外，根据光学原理，主焦点的位置是平行光线经过折射后聚焦成一点的位置，这一结论与上面提到的第一点结论相一致。每一物体的表面，都可认为是由无数的发光点或反光点组成，而由每一个点发出的光线都是辐散形的；只有当这些点和相应的折射面的距离趋于无限大时，由这些点到达折射面的光线才能接近于平行，于是它们经折射后在主焦点所在的面上聚成一点，由这些点再组成物像。当然，无限远是一个不可能到达的位置，实际上对人眼和一般光学系统来说，来自6m以外物体的各光点的光线，都可以认为是近于平行的，因而可以在后主焦点所在的面上形成物像。

眼睛等于捕捉光线的CCD，而大脑是组成影像视频处理器(VCPU)的机构。所有的色彩视觉都是建立在人的视觉器官的生理基础上的，所以必须了解视觉器官的生理特征及其功能。

如图7所示，人眼的形状像一个小球，通常称为眼球。眼球内具有特殊的折光系统，使进入眼内的可见光汇聚在视网膜上。视网膜上含有感光的视杆细胞和视锥细胞，这些感光细胞把接受到的色光信号传到神经节细胞，再由视神经传到大脑皮层枕叶视觉神经中枢，产生色感。

眼球壁有三层膜组成。外层是坚韧的囊壳，保护眼睛的内部，称为纤维膜，它的前1/6为角膜，后5/6为白色不透明的巩膜，中层称葡萄膜（或血素层、血管层），颜色像黑紫葡萄，由前向后分为三部分：虹膜、睫状体和脉络膜。内层为视网膜，简称网膜。

1、角膜(cornea)：如同显微镜的物镜，光由这里折射进入眼球而成像。

2、晶状体，水晶体(lens)：如同显微镜的镜片(连续变倍物镜组)。光线投射进来以后，经过它的折射传给视网膜。各种色彩、形态的视觉或错觉，大部分都是由于水晶体的伸缩作用所引起。它像一种能自动调节焦距的凸透镜组一样。