生物复眼具有良好的光学特性，如视野大、体积小、无像差、对运动物体敏感等。而对运动物体敏感对昆虫十分重要，如飞行昆虫觅食时需要追逐小型、快速移动的目标等。受昆虫复眼对运动物体敏感的启发，制备了具有5个小眼的单层复眼，每个小眼由1个菲涅耳透镜构成。通过飞秒激光双光子聚合加工技术和软光刻复写技术，制备出具有高精度和可重复性的柔性仿生复眼。实验结果表明，该仿生复眼可以获得可辨识的图像并且可以用于追踪运动目标。

热成像技术具有广泛的应用领域，随着红外焦平面探测器及数字图像处理技术的发展，新型热成像模式及其图像处理技术成为国内外发展的重要方向。介绍了近年来研究的几个典型进展，其中改进的基于场景特征的时域高通与空域低通滤波结合的非均匀性校正方法能够有效滤除制冷热成像系统观察低温天空场景时的水波纹固定图案噪声，并在FPGA 硬件平台上实现了算法移植；研制出红外分焦平面偏振片阵列，实现了中波制冷和长波非制冷红外焦平面探测器的耦合成像，并通过考虑偏振片效应的偏振成像模型，滤除光路中偏振片的辐射影响；研制出基于常规制冷长波红外焦平面探测器的超频高动态热成像系统，在FPGA实现了多积分时间图像融合-细节增强级联的HDR图像融合方法，实现了对高动态场景的实时成像；研究了“田”字型四孔径和“十”字型四/五孔径等三类紧凑型视场部分重叠仿生复眼热成像模式，研制了2套实验系统来验证该方法的有效性；提出一种基于双生成对抗网络的非配对热红外-可见光图像转换算法TIV-Net，该方法能够将热图像有效地转化为类彩色可见光图像，并在无人机等平台实现了不低于20 Hz的实时处理。以上具有创新性的技术突破或已获得应用或展现良好的应用前景，将是进一步研究完善的重要方向。

仿生复眼系统解决了传统单孔径光学系统中视场与分辨率的矛盾关系, 兼具了较大的视场和高分辨率。但随着视场和分辨率的增加, 图像信息增多, 随之带来了图像拼接中效率和质量问题。针对该问题, 提出一种基于改进尺度不变特征转换(SIFT)算法和主成分分析(PCA)算法的仿生复眼多路图像拼接融合方法。该方法缩小了特征点提取区域, 减少了多路图像特征点匹配次数, 降低了图像特征点描述符的维度。再利用改进的自适应迭代随机抽样一致(RANSAC)算法对特征点进行提纯增加鲁棒性, 最后通过加权平均算法来完成对多幅子图像的高质量融合。实验结果表明, 该算法设计合理, 且随着图像信息的复杂程度增加, 相较传统算法的拼接效率不断提升, 同时保证了较好的拼接质量, 可有效拼接融合仿生复眼系统多路图像, 对多路图像类系统拼接融合提供借鉴。

作为一种典型的微纳光学元件，仿生复眼微视觉系统有机结合了光子学与微纳米技术的前沿科学成果，在机器人视觉导航、无人驾驶、微型飞行器系统等前沿领域具有广阔的应用前景。超快激光加工作为一种先进的制造技术，具有真三维加工、适用多种材料、微纳加工精度等优异特征，已成为制造多级结构仿生复眼视觉系统的理想工具。本文介绍了自然界昆虫复眼的结构特点，阐述和分析了各类型仿生复眼的超快激光加工研究进展，包括平面微透镜阵列、超疏水复眼透镜和大视场复眼透镜，最后分析了超快激光加工技术制备复眼透镜存在的问题和发展趋势，为仿生复眼视觉系统的进一步研究与开发提供有效参考。