复眼是一种由不定数量的小眼组成的视觉器官，主要在昆虫及甲壳类等节肢动物的身上出现，同样结构的器官亦有在双壳纲身上出现。复眼中的小眼面一般呈六角形。小眼面的数目、大小和形状在各种昆虫中变异很大，雄性介壳虫的复眼仅由数个圆形小眼组成·
生物界的复眼
1、复眼（Compound eye）是相对于单眼而言的，是昆虫的主要视觉器官，通常在昆
虫的头部占有突出的位置。多数昆虫的复眼呈圆形、卵圆形或肾形。它由多数小眼组成。每个小眼都有角膜、晶椎、色素细胞、视网膜细胞、视杆等结构，是一个独立的感光单位。轴突从视网膜细胞向后伸出，穿过基膜汇合成视神经。一些节肢动物的复眼中含有色素细胞，光线强时色素细胞延伸，只有直射的光线可以射到视杆，为视神经所感受，斜射的光线被色素细胞吸收，不能被视神经感受。这样每个小眼只能形成一个像点，众多小眼形成的像点拼合成一幅图像。光线弱时，色素细胞收缩，这样通过每个
小眼射入的光线，除直射的光线到达视杆，光线还可通过折射进入其他小眼，使附近每个小眼内的视杆都可以感受相邻几个小眼折射的光线。这样在光线微弱时，物体也能成像。家蝇的复眼约由4000个小眼组成，蝶、蛾类的复眼约有28000个小眼。小眼面的大小，不但在不同种的昆虫中不同，而且同一个复眼中不同部位的小眼面也可不同，如雄性牛虻，复眼背面的小眼面较大；有些毛蚊（Biblio），其前后部的小眼面的大小也不同，可划分为两个区域。这些变化与它们的生活习性等有关。
2、视觉传感器。由多个光感或多个红外传感器组成。可以传感一条线或一个面的光值
或红外线。
仿生学应用
随着现代战争的发展，对精确制导信息处理技术的要求越来越高，ATR(自动目标识别)技术已成为精确制导技术发展的方向，而ATR技术的发展则是起源于人类对生物视觉的模仿。基于这一点，本文在对复眼的研究及讨论的基础上，提出了一些自动目标识别的技术。
复眼作为一个现实中的生物的视觉系统，它首先具有一般生物眼睛的视觉系统功能，在此之外，还拥有其独特的特点。本文就是从这两点展开讨论研究。首先，
把复眼作为一般视觉系统看待，从图像的预处理、图像的分割、特征提取以及目标的分类与识别，这一系列的一般视觉处理过程来考虑。然后，根据对其复眼特有的特点的理解，提出了一种仿复眼的多模复合制导技术。本文所作的工作主要在以下几个方面：1、红外图像的预处理：首先介绍了传统的图像预处理方法，然后重点介绍和总结了前人关于侧抑制机理在红外图像预处理中的应用。其中包括侧抑制理论的数学模型、稳定性判据、时域特征、频域特征、侧抑制网络突出图像边框、增强反差的功能以及在图像分割中的应用。2、红外图像的分割：首先系统地介绍了图像分割的模型和分类，然后力求从图像分割的自适应和鲁棒的角度，仔细讨论了最佳熵和模糊熵的图像分割技术...
吴昊 水产动物医学关键词：昆虫；行为；习性
摘要 昆虫行为一词有双层含意。一层含意是指昆虫的爬行、飞翔、寻找寄主、追逐异性、以及筑巢育幼等各项简单的动作和整套的行动。另一层含意是指涉及上述现象的自然科学。这门科学掌握的任务是阐明昆虫对于来自体内的或体外的各种刺激，在行动上的反应。它虽然兴起得比较早，间题又是最生动醒目的自然现象，但它的发展历史与发展深度是不相称的。许多近代的仪器设备，在这个领域内目前尚无用武之地。因为内容过于广泛,这篇文章只能介绍一下，对于昆虫的行为，大体上可以从哪些方面进行探索。本文论述了昆虫行为学不同分支学科的发展概况和研究现状,主要包括昆虫取食行为、昆虫生殖行为、昆虫通讯行为、昆虫防御行为。并对昆虫行为学的发展方向进行了展望。 关键词：昆虫；行为；习性
引言 动物行为学是研究动物在自然条件下各种行为,即动物对外界环境和内在环境变化的所有反应过程的科学。20世纪60年代以来，动物行为学的研究就受到各国科学家的关注，欧洲的一些动物行为学家对动物行为研究的发展作出了重大的贡献。70年代以来，随着人们对动物行为研究重要性的认识，有关的科研项目日益增多，动物行为学已成为生物学中极为活跃和重要的一个分支学科。论述了昆虫行为学不同分支学科的发展概况和研究现状,主要包括昆虫取食行为、昆虫生殖行为、昆虫通讯行为、昆虫防御行为。并对昆虫行为学的发展方向进行了展望。 1昆虫取食行为 昆虫的取食行为是指昆虫在食物上所进行的摄取食物以及与此相关的一系列活动,一般同种昆虫个体的取食行为表现出相似的和种所特有的固定模式。 1.1昆虫取食行为的特征纪录和描述 对昆虫取食行为的特征的纪录和描述最终有可能揭示昆虫食性的秘密,从而为人为地干扰害虫对寄主植物种类或取食部位的选择,设计害虫综合防治的新方法提供线索。刘芳雨闭对荔枝蜻在越冬前和产卵期的取食行为进行了观察研究,在荔枝蜷产卵期,分析了寄主植物不同枝叶的含水量、主要营养成分和组织结构,揭示了荔枝蜻的食性秘密,为更有效地防治这种害虫提供了理论依据。吴佳教圈对美洲斑潜蝇幼虫取食行为开展研究,探讨取食道长度与幼虫分龄的关系,为美洲斑潜蝇的测报调查和防治适期研究提供了依据。周荣困研究了椰心叶甲幼虫、成虫的取食行为、危害状以及对几种主要寄主的危害量,在此基础上建立了取食面积与椰心叶甲幼虫龄期间关系的模型。 1.2影响昆虫取食行为的因素 昆虫在对寄主定向及回避不适宜植物过程中,植物释放的挥发性次生物质起了主导作用,植食性昆虫对寄主植物的选择依赖于灵敏的感觉作用,对不同种类植物所含的次生代谢产物能准确识别,并借助这种信号刺激来完成其对寄主的选择,一种昆虫如对某种植物所形成的次生物质不能适应,便不能以这种植物为食,更不会产卵于这种植物上,因此,利用非寄主植物的挥发性物质来干扰、迷惑害虫对其寄主植物及产卵场所的选择,可成为害虫控制的一种新手段.赵辉川应用四臂嗅觉仪测定了黄曲条跳甲成虫对5种非寄主植物挥发油的嗅觉反应,并进一步
昆虫的复眼 昆虫的成虫和不完全变态类的若虫其头部都有一对复眼。原尾目等低等昆虫、穴居及寄生种类的复眼退化或消失。复眼由多数小眼集合组成的视觉器官，位于头部两侧。 1．复眼的功能 复眼是昆虫的主要视觉器官，能看清物体，对于昆虫的取食、觅偶、群集、归巢、避敌等都起着重要的作用。复眼不但能识别物体，对光的强度、波长和颜色也有一定的分辨能力。 2．复眼的构造 复眼由许多小眼组成，每个小眼的表面称为小眼面。小眼的数目因昆虫种类的不同而不同，每个小眼的构造，在表面的是透明的角膜镜。角膜镜的下面连着圆锥形的晶体，角膜和晶体具有透光和聚光的能力，晶体下面连着有感光作用的视觉柱以及视觉细胞。此外，在每个小眼的周围，都包围着暗色的色素细胞。小眼都各自接受一个点像，各小眼的像能凑成整个物体的形象，这样造成的影像称为镶嵌影像或点像。 3．复眼的成像 （1）并列像：有些昆虫在白天活动，有些则在夜间活动，这是怎么回事呢？这是复眼的构造所决定的。白天活动的昆虫，它的复眼的视觉柱紧接在晶体的下面，每个小眼的周围又包着不透光的色素细胞。在这种情况下，只有垂直射入小眼的光线才能达到视觉柱，起到感光作用。但从侧面小眼折射来的光线，却被色
素细胞挡住，不能到达视觉柱。这种只能由直射光照射所成的物像，叫并列像。由于这种复眼接受的光量子有限，所以只能在白天光线充足时才能活动。相反在夜间光线不足时就看不见物体，不能活动。 （2）重叠像：夜间活动的昆虫，复眼的视觉柱不和晶体相接触，视觉柱和晶体之间有一段距离。同时，复眼色素细胞中色素体，能够上下移动，具有调节光线的作用。因此，从物体射来的光点，除垂直光线能够达到视觉柱外，就是斜射到周围小眼的光线，也能因为折光作用达到这同一个视觉柱上。这样，就等于物体的一个光点，在同一个视觉柱上重复了数次，所以造成的物像就特别清楚。由于这种关系，即使在微弱的光线下，也能造成清晰的物像。相反，在强烈光线下，反而看不清物体，这是某些昆虫在夜间活动的原因。这种一个光点在视觉柱上重复几次所造成的物像，叫做重叠像。
小学科学教案《昆虫》两篇 1．指导学生理解昆虫的特点，初步理解昆虫的概念； 2．培养学生的归纳概括水平和演绎推理水平； 3．培养学生认真细心的科学态度，唤起学生对大自然的热爱之情。 教学准备： 电脑课件、实物投影仪、蝴蝶等昆虫。 学具准备： 1．每人捉一些当地常见易捉的各种小虫子； 2．每人一个放大镜。 教学过程： 一、激趣导入新课 1．课前，老师让大家捉虫子，都带来了吗？ （提出这个问题的目的有两个：一是调查学生是否完成了捉虫子 的任务；二是看看学生带来了哪些虫子，带来了多少虫子。让学生带 来一部分虫子，既增加学生的感性理解，提升学生的研究兴趣，又丰 富了课堂教学内容。） 2．再看看桌子上摆的是什么？猜猜看，这堂课我们要研究什么？（学生回答后板书：虫子） 3．这堂课你们想知道些什么？（让学生提出学习目标，发挥学 生的主体作用） [此设计的目的是激励学生学习的动机，使学生产生一种渴望学 习的冲动。]
二、探讨创设情景 （一）提出问题 1．你桌面上有哪些虫子？ （让学生说出各自带的虫子的名称，增加对虫子的熟悉水准，在 学生头脑中再现一次捉虫子的情景以及回想这些虫子的生活习性的情形，培养学生的发散性思维水平、想像力，并为下一步的研究打好基础。） 2．按照学生的回答，教师利用实物投影仪依次出示各种小虫。 （通过放大的虫子逼真有趣，既能够让学生全面理解，又充分利 用了学生的好奇心，活跃了课堂气氛。） （二）引导探究 1．提出问题：请同学们仔细观察你桌面上的虫子，他们具有什 么特点？比一比，看谁观察得最仔细，发现的特点最多。 （这是课文的重点部分，目的是让学生通过对大量虫子的观察， 找出每一只虫子的特点，这样一来，既给学生一个发散思维的机会， 让学生动脑筋想办法，又让学生用自己想出的办法找出虫子的特点， 很好地发挥学生的主体作用，激发学生学习的积极性。） 2．学生以小组为单位实行观察探究。 （这个过程在于为学生提供民主、宽松的探究氛围，时间放长一 些给学生以观察的“自由”，讨论的“自由”，相互交流的“自由”。在观察完自己组的虫子之后，能够到其他组去观察虫子，实行交流活动。为学生提供多方位、多角度的观察机会，让学生更具体地感知虫 子的外部特征。） 3．汇报观察结果。用投影仪展示学生的学习成果。 三、归纳形成科学认知
头部 (1)触角 触角一对长在头的前上方，形状则随着昆虫种类的不同而有很大的变化。触角就好象人的鼻子一样，主要是用来闻味道的；除此之外，有些昆虫的触角有感觉空气震动的功能。 (2) 复眼 复眼一对长在头的两侧。它是由很多小小的小眼睛所集合而成的。复眼的功能和我们的眼睛一样，用来看东西的。它的构造也往往因昆虫种类的不同而变化。 (3)单眼 单眼是一个非常不明显的构造，位在两个复眼之间。它虽然是眼睛的一种，但是昆虫并不用它来看东西，而是用它来帮助复眼辨别物体明暗。在有些昆虫它甚至退化不见了。 (4)口器 口器是昆虫的嘴巴，用来吃东西的。最常见的口器有两种，一种是像蝗虫的口器，有两个大颚用以切碎食物；另一类像蚊子的口器是呈针状的，可以刺入皮肤吸血。除此之外，口器可能因昆虫种类不同而变化。 胸部 (1) 翅 翅是昆虫用来飞翔的构造；但是，和其它构造一样，翅也是因昆虫种类的不同，而有明显的变化。 (2)足 足是昆虫用来爬行的；不过，有些昆虫的足却有不同的功能，例如，挖掘、把握或捕捉等。 腹部 比起前面两部分，昆虫腹部的构造比较简单，没有太多的附属构造。比较明显的构造应该是雄虫的交尾器或雌虫的产卵器。
昆虫头部有1对触角、3对口器附肢、一对复眼和若干单眼 ▲触角： 是重要的感觉器官，有许多感觉器，具触觉、嗅觉功能，还能感受异性的性信息素。 触角由柄节、梗节和鞭节三部分组成。 触角的形态多样，是昆虫分类的重要依椐。 ▲单眼和复眼：是昆虫的视觉器官。 大多数昆虫有1对复眼，2－3个单眼 ●单眼：结构简单，在一角膜下面有许多视网膜细胞，周围有色素细胞包围。 功能：只能感光，不能成象 ●复眼：由许多六角形的小眼组成 不同的昆虫组成复眼的小眼的数目也不同。 功能：能识别物体的形象，有的昆虫还能辩别颜色 ——小眼的结构：每个小眼由角膜、晶锥、视觉细胞、视杆和色素细胞组成。 复眼可分为集光和感光二部分： ●集光部：通过和集合光线 ┌角膜：为特化的表皮，无色透明，呈平凹或平凹形为集光器的笫一透镜。 └晶锥：透明的锥状体，由四个晶锥细胞组成，为集光器的笫二透镜。 ●感光部： ┌视杆：由视觉细胞分泌形成，7个视杆集合成视觉柱。视觉细胞与神经相连，能接受和传递视觉信息。 └色素细胞：围在角膜和视杆周围，起隔离光线作用，防止小眼间的光线干扰。 人的耳朵以及许多动物的耳朵，都是左右对称地长在头上。昆虫的耳朵特别奇怪，它不是长在头上，而是长在身上：有的长在胸部，有的长在腹部，有的长在触角上，还有的长在小腿上。 蝗虫的耳朵，长在腹部第一节的两旁；蚊子的耳朵，长在触角上；螽斯、蟋蟀的耳朵，长在前足的小腿上；飞蛾的耳朵，长在胸腹之间；蝉的耳朵，在腹部下面。 昆虫的耳朵生长部位不一致，它们的构造和形状也各不相同。蝗虫、螽斯、蟋蟀的耳朵，外面有一个鼓状的薄膜，叫做鼓膜，里面连有特殊的听器，能感受外界的声浪。当鼓膜感受到外界的音波时，发生振动，波及听器及听神经，声音就传到脑部，做出反应。 蚊子的耳朵，是由触角上密密麻麻的绒毛构成的。在触角的第二节里藏着一个收听声音的器官，能够把外界的声音收来，传到中枢神经去。它能够听到五十米以外的另一只蚊子的嗡嗡之声，即使蚊子的噪声大到像雷鸣般的震响，它们仍然能辨别雌蚊还是雄蚊的不同声响。所以，蚊子的触角，在飞行时不断抖动，就是在探听周围的声响。 昆虫的耳朵，听觉非常灵敏，可以说是“顺风耳”。但昆虫的耳朵只能分辨声音节奏的
课程论文 题目: 昆虫的视觉世界及其对人类的启示姓名: 学院: 专业: 班级: 学号: 指导教师: 2012年6 月25 日 昆虫的视觉世界及其对人类的启示
摘要：大部分的昆虫的视觉系统与人类相比，显得复杂一些。昆虫的视觉系统大致可以分为单眼、复眼和视叶等。其中以复眼为主要的感光器官，单眼是视觉的辅助器官。昆虫的复眼和单眼往往都不止一个，复眼往往是由成千上万个小眼组成的。而视叶的功能主要是用来连接前脑的神经纤维。由于昆虫的视觉系统的复杂多样性，加上近年来随着科学尤其是分子科学和仿生学的不断进步，在细胞和分子水平对视觉系统的研究取得了不错的进展。本文主要介绍昆虫的普遍视觉系统的结构和功能，并针对近年来利用昆虫视觉系统取得的科学进展做出进一步总结与说明。 关键字：昆虫；视觉系统；仿生学 人类的视觉系统总体说来可以用规律、高度进化、简明等词语来描述。人类感知外界明暗色彩主要依靠感光细胞。受光的刺激，人眼视网膜中感光细胞经过一系列的物理、生化变化，把光的刺激转换为神经冲动，传递到大脑后产生视觉。而在人类的视觉系统中，感光细胞主要分为两种：感受强光的视锥细胞和支撑弱光的视杆细胞。这两类细胞都采用一种名为发色团的特殊化学基因：11-顺式黄醛。当光子收到刺激时，发色团会转化为低能态结构并向大脑发出信号。此发色团在吸收另一个光子前便“复位”，此循环称为一个视觉循环。 1. 昆虫视觉系统结构及功能 而昆虫的视觉系统的生理结构和机能与人类不同。昆虫视觉系统的中心配件便是单眼和复眼。其中，单眼是用以提高昆虫复眼所感知的视觉刺激的兴奋水平部位，复眼是最主要的视觉器官。此外，视叶是视觉神经系统的中心。下面来单独介绍。 1.1 昆虫的单眼 复眼是昆虫主要的视觉器官，长期以来，人们对复眼的研究也比较多, 但大多数昆虫都具有的另一类视觉器官，即单眼，却往往被忽视。昆虫的单眼可以分为两类，即背单眼和侧单眼。背单眼是视觉的辅助器官，对它的研究工作前人已进行过许多。19 世纪中期，开始了对侧单眼的内部解剖方面的描述，Graber 用实验证明了毛虫侧单眼在所有的光谱区包括紫外光区都有绝对的趋光反应，因此可以认为它有视觉功能。 背单眼为成虫和不完全变态类昆虫的若虫或稚虫所具有的单眼一般位于头部2个复眼之间，类型多种多样：有的昆虫具有1 个背单眼，位于额的前中部，如一种皮蠹; 有的具有2个，位于额的两侧，如一种隐翅甲；有的具有3 个，在额的上部呈倒三角形的排列，相互之间大致呈60°，双翅目、膜翅目大多是这种类型；而另一些昆虫则没有背单眼，如蜚蠊目、半翅目的红蝽、大部分盲蝽等。背单眼的基本结构包括1 个角膜晶体、1层角膜生成细胞（覆盖在角膜晶体上）、视网膜（由大约1 000个感光细胞构成，视类群而不同）等。
第41卷第5期 光电工程V ol.41, No.5 2014年5月Opto-Electronic Engineering May, 2014 文章编号：1003-501X(2014)05-0089-06 人工复眼成像三维定位系统设计 刘艳1,2，苟健2，尹韶云3，董小春2， 史立芳2，邓启凌2，杜春雷3，石瑞英1 ( 1. 四川大学物理科学与技术学院微电子学与固体电子学系，成都 610064； 2. 中国科学院光电技术研究所，成都 610209； 3. 中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆 401122 ) 摘要：本文提出了一种简单、实用，基于人工复眼成像的三维定位系统，给出了人工复眼系统高精度定位机理，建立了人工复眼成像三维定位系统设计方法。系统采用平面阵列相机作为系统成像主体结构，每个子相机作为复眼的子眼，子眼以正四边形阵稀疏方式排布，采用平行光轴设计，构造出稳定可靠的光学结构，使计算结果更为精确。通过多重方向视差关系得出几何约束条件，采用多方向性、选择性立体匹配算法，建立计算模型，实现高精度定位。制备了1套子相机数目为9的原理样机，完成了三维定位测试实验，实验获得定位精度为2.53×10-4 rad。 关键词：人工复眼；三维定位；高精度；立体匹配；多目视觉 中图分类号：TH741 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-501X.2014.05.015 Design of Three-dimensional Orientation System Based on Artificial Compound Eye Imaging LIU Yan1,2，GOU Jian2，YIN Shaoyun3，DONG Xiaochun2， SHI Lifang2，DENG Qiling2，DU Chunlei3，SHI Ruiying1 (1. Department of Microelectronics and Solid State Electronics, Sichuan University, Chengdu 610064, China; 2. Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China; 3. Chongqing Institute of Green and Intelligent of Chinese Academy of Sciences, Chongqing 401122, China ) Abstract: A simple and practical three-dimensional orientation system is presented based on image formation of planar artificial compound eye. The principle of high-precision orientation with artificial compound eye was given and a design method for the three-dimensional orientation system was proposed. Planar camera array was taken as the structure of the imaging system. Sub-cameras ranged to be a square as sub-eyes of the compound eye. Simple and stable optical geometry were produced by camera array and parallel optical axis arranging, which make the results more accurate. Geometric constraints were brought by multiple directional parallaxes. The calculating model was built by multi-directional and selective stereo matching arithmetic to realize high-precision orientation. A nine-camera sample system was fabricated for testing experiments. The positioning accuracy of the experiment is 2.53e-4 rad. Key words: artificial compound-eye; three-dimensional orientation; high precision; stereo matching; multi-camera vision 收稿日期：2014-03-25；收到修改稿日期：2014-04-01 基金项目：国家自然科学基金(61007024、61271150)；中科院支撑项目(A11K030)；预研基金(A11K018)资助项目 作者简介：刘艳(1988-)，女(汉族)，四川南充人。硕士研究生，主要研究工作是人工复眼成像定位与算法。E-mail: sissilau210@https://www.doczj.com/doc/cd10740531.html,。 通信作者：石瑞英(1963-)，女(汉族)，河南民权人。教授，博导，主要研究方向为半导体器件及其辐照效应。E-mail: ruiyshi@https://www.doczj.com/doc/cd10740531.html,。 https://www.doczj.com/doc/cd10740531.html,
昆虫的多样性研究及其利用现状 作者：姜永泽专业：森林培育班级:2015级学号：指导教师：郝建锋 摘要：昆虫多样性的保护和昆虫是自然界中种类最多的动物，在生态系统中具有重要的作用，但是昆虫在生物多样性保护中没有受到应有的重视。本文综述了保护昆虫多样性的重要性，昆虫多样性的研究现状，昆虫多样性的保护和利用对策。 关键词：昆虫多样性；保护和利用 The Research and utilization of insect diversity Abstract：Insects have more species than any other class of animal and play an important role in ecosystems but are oftenoverlooked in biodiversityconservation. This paper discussed the importance of conservation of insect diversity,the Presentsituation and the existing problems of inset diversity,andthestrategiesfor conservation of inset diversity. Key words：insect diversity; conservation and utilization. 昆虫是自然界中种类最多的动物，在全世界约140万种已定名的生物中，昆虫约为75万，占54%，而据估计昆虫总的种数，100万到300万。昆虫虽然个体很小，但是种类繁多。它们不仅可以作为农作物的传粉者和有害生物的天敌，而且可以作为人类的重要资源加以利用，它们在维持生态平衡、生物防治、农业生产、医药保健和作为轻工原料等方面起着重要的作用[1]。然而人口的迅猛增长和人类活动的加剧，导致自然环境日益恶化，生态系统遭到破坏，从而使得生物多样性受到严重的威胁。目前，昆虫资源的开发利用及其产业化已成为相关学科研究的热点之一。 1 昆虫的多样性的研究背景 随着世界经济的高速发展，人类已面临各种资源危机。其中蛋白质资源短缺已是当今世界，特别是发展中国家普遍存在的问题。我国是一个人口大国，蛋白质资源短缺状况尤其严重。目前我国人均膳食中动物性蛋白质的摄取量与世界水平相去甚远，仅相当于经济发达国家的1/5～1/8。 2 昆虫的利用方式 人类从丰富的昆虫资源中直接或间接的获得资源，从而转换为益于人类的价值。其虫体本身开发产物可广泛应用于机械、电子、军工、日用化工、食品、饲料、医药、造纸、农业等行业[2-5]。从原始社会至今，人们利用昆虫资源的方式也趋于多元化，同时也趋于复杂化。主要涉及食品、药品、工业、生物防治、仿生科技等领域。 2.1 昆虫与传粉
收稿日期：2013-04-05；修订日期：2013-05-03 基金项目：国家自然科学基金(61275011)；国家自然科学基金(51005222) 作者简介：王小蕾(1976-)，女，硕士生，主要从事信号检测方面的研究。Email:wxl-20062006@https://www.doczj.com/doc/cd10740531.html, 导师简介：王克逸(1962-)，男，教授，博士生导师，博士后，主要从事近场光学和微光学的教学和科研方面的研究。 Email:kywang@https://www.doczj.com/doc/cd10740531.html, 目标定位仿生复眼视觉系统成像位置计算 王小蕾，王克逸，曹兆楼，闫培正，郭方 (中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽合肥230027) 摘要：用于目标定位的仿生复眼视觉系统，目标成像位置的精确计算是提高系统定位精度的关键。文章从像斑能量分布的角度出发，介绍了一种较为适于复眼成像位置计算的方法：能量对称法。该方法以主光线在像斑上的坐标定义像斑重心，以主光线像点是像斑能量对称中心的原理来获得像斑重心(即像斑位置)。文中以仿生复眼视觉系统的简化模型为研究对象，应用能量对称法对理论模拟像斑和实验像斑进行了实际计算，计算表明理论像斑位置可以通过能量对称法准确得到；利用实验像斑位置计算入射光线角度也达到了较为理想的计算精度。文中采用传统的灰度重心法同步计算，与新方法形成对比。关键词：目标定位；复眼；像斑重心；能量；灰度重心法中图分类号：TP391.4；TP391.9文献标志码：A 文章编号：1007-2276(2013)12-3433-07 Location of the target image for compound eye system Wang Xiaolei,Wang Keyi,Cao Zhaolou,Yan Peizheng,Guo Fang (Department of Precision Machinery &Instrumentation,University of Science and Technology of China,Hefei 230027,China)Abstract:Accurate calculation of the spotlight center position on the image is important to improve target localization accuracy for compound eye system.A method of calculating the spotlight position was introduced based on the symmetric property of the energy field.The position of main light on the image was defined as the position of the light spot on the image,and can be get by calculating the point of the spot energy centre on the image.Simulation and real images were used both with gray gravity method and energy method respectively,and the results show that energy method agrees with ideal position.Incident angle was calculated from the position of the image spot,the result shows energy method is also better than gray gravity method. Key word:target position;compound eye;spotlight center position;energy;gray gravity 第42卷第12期 红外与激光工程2013年12月Vol.42No.12Infrared and Laser Engineering Dec .2013
（一）昆虫的复眼(C o m p o u n d e y e) 昆虫的成虫和不完全变态类的若虫其头部都有一对复眼。原尾目等低等昆虫、穴居及寄生种类的复眼退化或消失。复眼由多数小眼集合组成的视觉器官，位于头部两侧。 1．复眼的功能 复眼是昆虫的主要视觉器官，能看清物体，对于昆虫的取食、觅偶、群集、归巢、避敌等都起着重要的作用。复眼不但能识别物体，对光的强度、波长和颜色也有一定的分辨能力。 2．复眼的构造 复眼由许多小眼组成，每个小眼的表面称为小眼面。小眼的数目因昆虫种类的不同而不同，每个小眼的构造，在表面的是透明的角膜镜。角膜镜的下面连着圆锥形的晶体，角膜和晶体具有透光和聚光的能力，晶体下面连着有感光作用的视觉柱以及视觉细胞。此外，在每个小眼的周围，都包围着暗色的色素细胞。小眼都各自接受一个点像，各小眼的像能凑成整个物体的形象，这样造成的影像称为镶嵌影像或点像。
复眼的基本构造图3．复眼的成像 （1）并列像：有些昆虫在白天活动，有些则在夜间活动，这是怎么回事呢？这是复眼的构造所决定的。白天活动的昆虫，它的复眼的视觉柱紧接在晶体的下面，每个小眼的周围又包着不透光的色素细胞。在这种情况下，只有垂直射入小眼的光线才能达到视觉柱，起到感光作用。但从侧面小眼折射来的光线，却被色素细胞挡住，不能到达视觉柱。这种只能由直射光照射所成的物像，叫并列像。由于这种复眼接受的光量子有限，所以只能在白天光线充足时才能活动。相反在夜间光线不足时就看不见物体，不能活动。 （2）重叠像：夜间活动的昆虫，复眼的视觉柱不和晶体相接触，视觉柱和晶体之间有一段距离。同时，复眼色素细胞中色素体，能够上下移动，具有调节光线的作用。因此，从物体射来的光点，除垂直光线能够达到视觉柱外，就是斜射到周围小眼的光线，也能因为折光作用达到这同一个视觉柱上。这样，就
普通昆虫学试题库 一、名词解释： 140、血腔 141、血淋巴142、血窦143、腹血窦144、腹膈145、背血窦 146、围心窦147、围脏窦148、腹血窦149、围神经窦150、色素色 151、结构色152、结合色153、孔道154、蜡道155、围食膜 156、胃盲囊157、滤室158、消化系数159、食物转化率160、背血管 161、动脉162、心脏163、辅搏器164、造血器165、马氏管 166、脂肪体167、尿酸盐细胞168、围心细胞169、肠外消化170、气门 171、微气管172、气管173、支气管174、气囊175、螺旋丝 176、多气门型177、全气门式178、周气门式179、半气门式180、寡气门型 181、二端气门式182、前气门式183、后气门式184、无气门式185、外闭式气门 186、内闭室气门187、背纵干188、侧纵干189、内脏纵干190、腹纵干 191、气管连锁192、腹气管连锁193、背气管连锁194、呼吸系数195、呼吸商 196、呼吸代谢率197、气管鳃198、神经细胞199、神经原200、轴突 201、侧支202、树状突203、端丛204、神经围膜205、单极神经元 206、双极神经元207、多极神经元208、感觉神经元209、运动神经原210、联系神经元 211、神经节212、突触213、反射弧214、神经传递215、无滋式卵巢管 216、多滋式卵巢管217、端滋式卵巢管218、激素219、外激素220、前胸腺 221、咽侧体222、心侧体223、脱皮激素224、保幼激素225、促前胸腺激素 226 性信息素227、警戒信息素228、聚集信息素229、踪迹信息素230、脑激素 三、选择题（单项选择） 20、下列表皮中无几丁质成份（） A、原表皮 B、内表皮 C、上表皮 D、外表皮 21、下列器官来源于内胚层的是（） A、前肠 B、气管 C、中肠 D、马氏管 22、下列器官来源于中胚层的是（） A、神经系统 B、血细胞 C、体壁 D、气管 23、下列组织器官来源于外胚层的是（） A、中肠 B、马氏管 C、血细胞 D、卵巢 24、昆虫蜕皮脱去的是（） A、原表皮、内表皮 B、内表皮、上表皮 C、上表皮、外表皮 D、外表皮、内表皮 25、消化道的下列组成哪个没有吸收作用（） A、中肠 B、前肠 C、前后肠 D、后后肠 26、下列组织器官无排泄作用（） A、脂肪体 B、体壁 C、围心细胞 D、血淋巴 27、下列组织器官无呼吸功能的是（） A、体壁 B、气泡 C、气管鳃 D、围心细胞 28、下列组织器官有呼吸功能的是（） A、背血管 B、腹神经索 C、体壁 D、脂肪体 29、不完全变态昆虫为（） A、外翅部无蛹期昆虫 B、内翅部无蛹期昆虫 C、外翅部有蛹期昆虫 D、内翅部有蛹期昆虫 30、下列组织器官为控制触角的中心（） A、前脑 B、中脑 C、后脑 D、咽下神经节 四、回答下列问题 45、昆虫内部器官系统分哪几部分？它们的体腔中位置及功能如何？ 46、昆虫体壁的功能与基本古交及性能如何？
第14卷 第3期 2006年6月 光学精密工程 Optics and Precision Engineering Vol.14 No.3 J un.2006 收稿日期:2006202228;修订日期:2006204205. 基金项目:国家自然科学基金(No.60577004)。 文章编号 10042924X (2006)0320346205 曲面复眼成像系统的研究 张红鑫1,2,卢振武1,王瑞庭3,李凤有1,刘 华1,2,孙 强1 (1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林长春130033; 2.中国科学院研究生院,北京100039; 3.吉林大学数学学院,吉林长春130022) 摘要:研究了两种曲面复眼成像系统,并首次将曲面场镜阵列引入曲面复眼成像系统,使其边缘视场的成像质量进一步提高,视场角进一步加大。进行了成像系统的建模以及光线追迹,两种结构的视场角分别达到60°和88°,整个系统的体积分别为0.9mm ×0.9mm ×0.5mm 和0.9mm ×0.9mm ×0.75mm 。文中给出了用激光直写设备在曲面基底上进行光刻来制作曲面微透镜阵列的方法。 关 键 词:复眼成像系统;视场角;曲面微透镜阵列;光刻中图分类号:T H703 文献标识码:A Study on curved compound eye im aging system ZHAN G Hong 2xin 1,2,L U Zhen 2wu 1,WAN G Rui 2ting 3,L I Feng 2you 1,L IU Hua 1,2,SUN Qiang 1 (1.S t ate Key L aboratory of A p plied O ptics ,Chan gchun I nstit ute of O ptics ,Fi ne M echanics and Physics ,Chi nese A cadem y of S ciences ,Changchun 130033,Chi na; 2.Gra d uate S chool of t he Chi nese A ca dem y of S ciences ,B ei j i ng 100039,Chi na; 3.College of M at hem atics ,J ili n U ni versit y ,Changchun 130012,Chi na ) Abstract :Two kinds of curved compound eye image systems were st udied.It is t he first time t hat a curved field lens array was int roduced into t he curved compound eye image system to improve t he im 2age quality of t he marginal Field of View (FOV )and enlarge t he FOV.The model of a image system was designed and t he ray t race was completed based t he software L IGH T TOOL S.The FOVs of t he two systems are 60°and 88°;t he volume are 0.9mm ×0.9mm ×0.5mm and 0.9mm ×0.9mm ×0.75mm ,respectively.The lit hograp hy technique to fabricate t he curved microlens array on t he curved substrate by using laser direct writing system was also given. K ey w ords :compound eye imaging system ;Field of View (FOV );curved microlens array ;lit hograp hy 1 引 言 随着光学成像系统应用领域的扩展,人们对 其要求也不断提高,如智能武器的光学传感器、机 器人视觉和微型飞行器等期望光学系统的质量更轻、体积更小、视场角更大以及对运动物体更敏感等,显然,目前我们广泛使用的单孔径光学系统已
浅析蜜蜂的视觉系统 蜜蜂是当之无愧的“建筑家”，它们筑造的六角形蜂巢规范得令人瞠目结舌，让人们惊讶的是，蜜蜂的脑袋只有芝麻那么大，还不到人脑的百万分之一，却能指挥蜜蜂随意穿梭于繁枝茂叶里，飞舞于姹紫嫣红的鲜花丛中，或突然平稳地停顿下来采集花蜜。为此，西方国家的不少大学和科研机构都对蜜蜂的灵巧飞行进行研究。澳大利亚国立大学的全天候蜜蜂飞行装置研究所是美国、澳大利亚等国共同研发第二代火星探测器和军用侦察飞行器的重要基地之一，也是深入观察和研究蜜蜂视觉与飞行的机构之一。 人类已拥有了高科技的全球定位系统（GPS），借助于卫星，可以确定各种运动物体精确的位置，对飞机、船舰、导弹进行定位导航。然而，小型飞行装置如果依靠全球定位系统导航，高速飞行于林间树丛时，有可能突然一头栽进人们放置的垃圾箱里。因为，全球定位系统只适用于在已绘制好地图的地方给飞行器导航，无法用于航天飞行器的导航；而其他导航系统在战争中应用时，则往往容易将自己暴露给敌方。 蜜蜂在林中花间灵巧地高速飞行，却不会撞上各种障碍物，这是因为蜜蜂有着非常精确的判断飞行途中各种障碍物距离的视觉系统。人类与大多数脊椎动物一样，依靠双目视物，人的双眼从不同角度看同一物体，在视网膜上产生有细微差别的两个影象。正是这种视差使人产生空间感觉，形成三维图象。人的大脑还能对人与物体间的距离进行判断和估计。双眼测距的准确程度与双眼间的距离有关。用双目视物，需要有很高的智力，昆虫通常很难具有这样高的智力。 蜜蜂看物体、判断距离与人类不同，比人类简单多了。蜜蜂是复眼昆虫，几百道目光各自射向不同的方向，蜜蜂就是以这种简单的方法形成三维图象。人们在移动时，事物呈现在视网膜上的图象也都在运动，视网膜上图象的这种运动即为“视流”。不过，视网膜上图象的运动与观察者本身的运动有很大关系。例如，当你跑动时，视野里的物体离你越近，它在你视网膜上形成的图象运动的速度似乎越快；人们在火车上看窗外景物时，远方地平线上树木的轮廓移动得非常缓慢，距离稍近些的农舍从我们眼前移动的速度就快多了，而紧靠铁路的电线杆、围栏则是风驰电掣般闪过。 蜜蜂正是根据“视流”来调整自己的飞行。全天候蜜蜂飞行装置研究所的神经生物学家曼迪亚姆·斯利尼凡萨等人通过实验发现，蜜蜂飞行时如果突然发觉某物体移动过快，就会判定那是一个障碍物而急速转向，离开那物体。在实验中，他们引导蜜蜂飞入一个管道，结果发现嗡嗡的蜂群都准确地飞到管道中心点处，再顺着管道往里飞。“蜂群这样做，为的是平衡管道两边在蜜蜂眼中的影象移动的速度。”对采用“视流”测距的蜜蜂来说，景物在它眼中形成的象移动的速度较慢，景物的距离就更远，反之亦然。蜜蜂就是这样通过“视流”观察景物，自动调节飞行速度：飞行于开阔地时，加速前进，通过复杂地形时，则放慢速度。 “视流”也帮助蜜蜂平稳地降落。通常，人们从行驶着的自行车上下来时，会有一种越接近地面速度似乎越快的感觉。而蜜蜂要停降在物体上时，使用“视流”观察景物、自动放慢飞行速度、调整与地面的角度，使景物在它眼中形成的象均匀地移动，从而实现平稳降落。“它
**大学本科学生课堂论文 昆虫复眼的仿生运用 学生： 学号： 专业：生物工程 **大学生物工程学院 二O一四年六月
摘要 复眼是昆虫最重要的视觉器官，由多个小眼组成，其在形态学、解剖学、生理学及光学等方面与其它无脊椎动物和脊椎动物的眼睛有着显著的差异，从而使节肢动物具有其它动物所不及的视觉特性，因此, 复眼的独特性使它很早就受到人们的广泛关注, 随着科学技术的进步，学者们利用电镜从形态学与解剖学角度对复眼的结构进行了研究,还从生理学及光学方面探讨了复眼成像的原理及其功能, 利用分子技术、遗传技术等对复眼的发生及其功能从本质上进行研究。本文将从结构、人工仿生及应用等方面对昆虫复眼的研究近况进行了综述,并展望了其发展趋势。 关键词:生物光学;昆虫复眼;人工仿生
1.昆虫复眼的基本结构 昆虫的复眼是昆虫最重要的光感受器，复眼是由一个个独立的小眼构成，每个小眼主要是由角膜、晶锥、感杆束、色素细胞、基膜等组成。角膜和晶锥构成了复眼的屈光器，主要是起到透光、保护感受器和屈光的作用。感杆束和色素细胞可以随着光强的变化而变化，起到调节光量的作用，同时还起到视觉定向功能的作用。基膜是连接小眼和视神经的部分，起到了增加视神经感受性和支撑小眼的作用。在昆虫的各种感受器中，光感受器无疑是最重要的。尤其对于快速飞行的昆虫来说，复眼是快速获得信息的中心。 角膜作为复眼的最外层主要是起到保护感受器的作用。角膜的透光度极高，烟草天蛾对400-650nm的光透过率可达90%，近紫外区的光线几乎完全可以透过，而远紫外区的则不能，起到保护的作用。大部分的昆虫的晶锥都形成晶束，这些晶束的直径可以决定能否把物象传递给感杆束，还可以起到光导管的作用。色素细胞主要是包围着感杆和晶锥，吸收、分散到达每个小眼的光线，通过色素细胞的移动来调节到达视杆的光量，适应环境中光的强度，可能起到脊椎动物的虹膜作用。感杆束和色素细胞很好的起到了调节光强，使复眼适应不同光强度变化的作用。 昆虫复眼对光强的适应能力和范围都是很大的。首先是光通过屈光器进入到感杆束，为了调节适应的光强，色素细胞开始移动，或横向或纵向，有的感杆束也可以进行上下伸缩移动，这样完成了类似于人类的瞳孔调节机制。不同类型的昆虫复眼在进行光适应时也具有一定的区别。比如蜜蜂有3种视锥细胞，分别拥有峰值在530 nm 的绿色光感受器，460 nm 的蓝色光感受器，360 nm 的紫外光感受器，可识别绿、蓝、紫 3 种颜色光的波长而不能识别红色，但其对有优质蜜的红花却是很乐意去采，原因是他们利用了亮度差（非色差对比），从而找到了红花。此外，蜜蜂还可以识别紫外线，也就是说蜜蜂所看到的世界与人类所看到的世界是不一样：我们所看到的世界只是红、绿、蓝三原色的叠加，而蜜蜂所看到的则是具备第四位色彩的世界。美国 Cornell大学的研究人员也已发现蜜蜂对于花中心部位（富含类固醇）放射出的紫外线格外敏感，这使得蜜蜂能够准确无误地落在任何一种颜色的花上[2]。
第二章昆虫的生物学特性 昆虫在长期的演化过程中,为适应外界环境条件变化,逐步形成了各自的生活特点及生活习性,即昆虫的生物学。它是研究昆虫的个体发育史,包括昆虫的繁殖、发育与变态,以及从卵到成虫各个时期的生活史。通过研究昆虫生物学,可进一步了解昆虫共同的活动规律,对害虫防治和益虫利用都有重要意义。 第一节昆虫的生殖方式 绝大多数昆虫为雌雄异体,但极个别也有雌雄同体现象。自然界中雌雄异体的动物大多进行两性生殖,但也有其他的生殖方式。常见的生殖方式有以下4种 一、两性生殖 两性生殖(sexualreproduction)是昆虫最常见的一种生殖方式。这种生殖方式是由雌雄两性昆虫 经过交配后,雌虫产下的受精卵发育成新个体的过程,又称卵生。如蛾蝶类、天牛等昆虫。 二、孤雌生殖 有的昆虫(如某些粉虱、介壳虫等),无或有极少量雄性个体,雌虫产下未经受精的卵发育成新个体,这种生殖方式称为孤雌生殖(parthenogenesis),又称为单性生殖。分为3种情况:①偶发性的孤雌生殖。即在正常情况下进行两性生殖,偶尔出现未经受精的卵发育成新个体的现象。如家蚕。②经常性的孤雌生殖。正常情况下营孤雌生殖,偶尔发生两性生殖。例如膜翅目昆虫(如蜜蜂)中,未经交配或未受精的卵,发育为雄虫,受精卵发育为雌虫。还有一些昆虫如介壳虫、粉虱、蓟马、蓑蛾、叶蜂、小蜂等,经常进行孤雌生殖,在自然情况下雄虫极少,有的甚至还未发现过雄虫。③周期性的孤雌生殖。孤雌生殖和两性生殖随季节的变迁而交替进行,这种现象称为世代交替。如蚜虫,秋末随着气候变冷产生雄蚜牙,进行雌雄交配,产下受精卵越冬;而从春季到秋季连续十余代都以孤雌生殖的方式繁殖后代,在这段时期几乎没有雄蚜。 三、伪胎生 昆虫的绝大多数种类进行卵生(oviparity),但也有一些昆虫从母体直接产出幼虫(若虫),如蚜虫类,其卵在母体内发育并孵化,所产下来的是幼蚜(若蚜)似为胎生,但与哺乳动物的胎生不同,故称伪胎生。 另有少数昆虫在母体未达到成虫阶段,还处于幼虫期时就进行生殖,称为幼体生殖(paedogenesis)。这是一种特殊的、稀有的生殖方式。凡进行幼体生殖的昆虫,产出的都不是卵,而是幼虫,故幼体生殖可以认为是胎生的一种形式。如双翅目瘦蚊科、摇蚊科以及蛹翅目中的部分种类昆虫。 四、多胚生殖 多胚生殖(polymbryony)是指一个成熟的卵可以发育成两个或两个以上个体的生殖方式。这种生殖方式常见于膜翅目的一些寄生性蜂类,如小蜂科、细蜂科、茧蜂科、姬蜂科等寄生性昆虫。营多胚生殖的寄生蜂,将卵产在寄主的卵内,每个寄主里产卵1-8个不等(随种类而异),既可有受精卵,又可有非受精卵,前者发育为雌性,后者发育为雄性。一个蜂卵形成胚胎的数目变化很大,多数种类一个卵形成2个或多个胚胎,而寄生于鳞翅目幼虫的金小蜂(Litomastixtruncatellus)可产生数百个甚至2000个左右的胚胎。 多胚生殖可以看做是对活体寄生物的一种适应。因为这些寄生性昆虫常常不是所有的个体都能找到它相应的寄主,而一旦找到寄主就能产生较多的后代。 昆虫的生殖是为了种群的延续,而生殖方式的多样性是昆虫对不同生态环境的有利适应。如孤雌生殖对于昆虫扩大其分布和维持其种群都很重要,在任何适于生存的环境下,只要有1头雌虫,便可进行繁殖。胎生是对其卵的一种保护性适应,又无独立的卵期,所以完成生活史的周期较短。一些寄生性昆虫常常不容易找到寄主,而多胚生殖可以保证其一旦找到寄主就能产生较多的后代。幼体生殖缺乏成虫期和卵期甚至蛹期,更可以缩短其世代周期,在较短时期可迅速增大其种群数量。兼行两种生殖方式的昆虫,如蚜虫,在适宜环境下行孤雌生殖,可在短期内迅速繁殖,而在环境条件不宜时行两性生殖产卵越冬,以度过不良环境。 第二节昆虫的发育与变态 一、发育阶段的划分和变态类型 (一)发育阶段的划分 昆虫的个体发育可分为胚胎发育和胚后发育两个阶段。胚胎发育是在卵内完成的,至孵化为止。胚后发育是从幼虫孵化开始直到成虫性成熟为止。 昆虫的生长发育是新陈代谢的过程。从幼虫到成虫要经过外部形态、内部构造以及生活习性上一系列