許明珠，孫曉婕，曹 焱，張 鈺，高秀敏

（1.上海理工大學(xué) 光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海 200093；2.杭州電子科技大學(xué) 電子信息學(xué)院，浙江 杭州 310018）

引 言

視覺(jué)系統(tǒng)是動(dòng)物群體中的最主要的感覺(jué)系統(tǒng)之一。依據(jù)環(huán)境和行為需求，逐漸演化為利于生存的視覺(jué)優(yōu)勢(shì)，包括感知光強(qiáng)度和分布、顏色分辨以及檢測(cè)偏振的變化等。其中，能夠識(shí)別偏振極化的視覺(jué)系統(tǒng)要求眼睛內(nèi)部的受體細(xì)胞或其中的視覺(jué)色素具有正交的取向結(jié)構(gòu)。早期，在許多節(jié)肢動(dòng)物中都看到了偏振敏感性[1-2]，盡管許多動(dòng)物的視覺(jué)系統(tǒng)具有偏振敏感性，但要擁有真正的偏振視覺(jué)，需要具備檢測(cè)兩個(gè)或多個(gè)電矢量方向的能力。迄今為止，在水下環(huán)境中，這種能力僅在腳足類和氣孔類中顯現(xiàn)出來(lái)[3-5]。尤其是腳足綱甲殼類（蝦蛄），在視覺(jué)方面的表現(xiàn)最為出色，擁有提供立體視覺(jué)的“三目眼”[6]、16種光譜敏感度的彩色分辨系統(tǒng)以及線性偏振、圓偏振的識(shí)別系統(tǒng)。此外，腳足類動(dòng)物能夠旋轉(zhuǎn)眼睛，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外界任意偏振角度的感知，以此協(xié)助它們能夠快速捕食獵物[7]或迅速有效地躲避攻擊[8]。

由于其優(yōu)越的視覺(jué)特性，使得蝦蛄眼的視覺(jué)研究在仿生學(xué)中脫穎而出。本文將對(duì)蝦蛄眼的結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行梳理，總結(jié)蝦蛄眼的仿生研究及應(yīng)用前景，為后續(xù)仿生研究提供相關(guān)理論基礎(chǔ)。

1 蝦蛄的視覺(jué)系統(tǒng)

1.1 蝦蛄眼的整體結(jié)構(gòu)與功能

1988年，對(duì)蝦蛄復(fù)眼的相關(guān)研究中提到，蝦蛄可以用單眼至少觀察到兩次物體，提供了單眼具有立體視覺(jué)的可能性[9]。實(shí)際上，每只眼睛是由中間的中頻帶區(qū)域，將整個(gè)眼睛分為背側(cè)和腹側(cè)半球，整體上呈現(xiàn)三個(gè)不連續(xù)的并列區(qū)域，如圖1（a）所示。通過(guò)以上三個(gè)獨(dú)立區(qū)域，可以對(duì)視覺(jué)空間中的一點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行觀察[10]。由此證明，蝦蛄的每只眼睛實(shí)際上都是“三目”的。

圖1 蝦蛄眼結(jié)構(gòu)的組成Fig.1 The composition of the eye structure of mantis shrimp

蝦蛄的每個(gè)小眼由角膜、視錐細(xì)胞、色素細(xì)胞和視網(wǎng)膜細(xì)胞組成，如圖1（b）所示。角膜位于蝦蛄眼的最外層，具有一定屈光能力，起保護(hù)作用；晶錐位于角膜下方，由視錐細(xì)胞構(gòu)成，將光源進(jìn)行匯聚；色素細(xì)胞用于顏色識(shí)別；視網(wǎng)膜細(xì)胞的微絨毛構(gòu)成陣列結(jié)構(gòu)，可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞至視網(wǎng)膜。

1988年，昆士蘭大學(xué)Marshall[11]通過(guò)連續(xù)切片重建，首次揭示了蝦蛄眼有16種不同的光感受器類型，其中14種是在中頻帶中發(fā)現(xiàn)的。另外，使用顯微分光光度法和電生理學(xué)的直接吸光度測(cè)量法證實(shí)，除了表現(xiàn)形式不同之外，這16種感受器在功能上也有所不同[12]，它們不僅能夠利用光譜信息，而且還能利用極化作用[13-18]。

1.2 線性極化識(shí)別

蝦蛄眼的背側(cè)和腹側(cè)兩個(gè)半球區(qū)域和普通的甲殼類動(dòng)物的眼睛[16-18]結(jié)構(gòu)相同，包括位于遠(yuǎn)端的R8細(xì)胞和組成環(huán)形的R1～R7細(xì)胞。以腹

側(cè)半球?yàn)槔摻Y(jié)構(gòu)中R1、R4、R5與R2、R3、R6、R7方向的微絨毛相互正交；R8細(xì)胞對(duì)應(yīng)的微絨毛同樣相互正交，用數(shù)字1～8表示R1～R8細(xì)胞，如圖2所示。R1～R7細(xì)胞、R8細(xì)胞對(duì)應(yīng)的微絨毛均對(duì)線性極化敏感[19]，背側(cè)和腹側(cè)半球之間存在45°差，因此能夠確定4個(gè)不同的電矢量方向（見(jiàn)圖1（a））。

圖2 腹部 R8、R1～R7 細(xì)胞截面圖Fig.2 Sectional view of R8 and R1～R7 cells in abdomen

1.3 圓極化識(shí)別

2008年，Chiou等[20]首次描述了一種在腳足類甲殼動(dòng)物中能夠檢測(cè)、分析圓偏振光的視覺(jué)系統(tǒng)，并證明其具有區(qū)分圓偏振光的能力，該視覺(jué)系統(tǒng)位于中頻帶的第5行和第6行。其中，R8細(xì)胞對(duì)應(yīng)的微絨毛沿同一個(gè)方向而且橫截面呈現(xiàn)橢圓形，R8細(xì)胞充當(dāng)1/4波片作用，能夠?qū)A偏振轉(zhuǎn)化為線偏振；R1～R7細(xì)胞對(duì)應(yīng)的微絨毛橫截面呈菱形，如圖3所示。其中R1、R4、R5細(xì)胞和R2、R3、R6、R7細(xì)胞的微絨毛方向分別與R8細(xì)胞微絨毛方向分別呈+45°與-45°，即細(xì)胞R1、R4、R5的微絨毛和R2、R3、R6、R7細(xì)胞的微絨毛方向相互正交。由于兩行之間微絨毛的方向發(fā)生90°的偏轉(zhuǎn)，因此第6行對(duì)與中頻帶平行的電矢量敏感，而第5行對(duì)與垂直于中頻帶的電矢量敏感，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)左、右圓偏振光的區(qū)分。

圖3 中頻帶第 5、6 行 R8、R1～R7 細(xì)胞剖面圖及微絨毛方向Fig.3 Sections of R8 and R1～R7 cells of the midband and the direction of microvilli in the 5th and 6th rows

Kleinlogel等[21]通過(guò)細(xì)胞記錄的方式，發(fā)現(xiàn)中頻帶第5、6行能夠用于檢測(cè)圓極化，進(jìn)一步證明利用解剖學(xué)和神經(jīng)元特征，并使用極化層析成像確定細(xì)胞層的極化狀態(tài)，測(cè)量每個(gè)狀態(tài)的響應(yīng)，可以測(cè)量斯托克斯的所有參數(shù)，以獲得最佳的偏振視覺(jué)。

1.4 光譜分辨

彩色視覺(jué)系統(tǒng)位于中頻帶的第1～4行區(qū)域內(nèi)，包含12種不同的光感受器類型，具有光譜離散的顏色通道[22-26]。

蝦蛄眼的彩色視覺(jué)系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

（1）每行都有一個(gè)遠(yuǎn)端放置的R8細(xì)胞。

1999年[24]，在電生理學(xué)方面顯示：蝦蛄眼中的R8細(xì)胞對(duì)紫外光具有敏感性，在310，320，330，340，380 nm處?kù)`敏度達(dá)到峰值，如圖4所示。這種光譜多樣性表明R8細(xì)胞中存在多種視覺(jué)色素，這些色素在紫外線范圍內(nèi)具有不同的最大吸光度[25]。

（2）R1～R7細(xì)胞分為兩個(gè)不同的層（R1、R4、R5層和R2、R3、R6、R7層），對(duì)應(yīng)的微絨毛方向正交堆疊，可用于檢測(cè)400～720 nm范圍內(nèi)的可見(jiàn)光光譜。

圖4 不同區(qū)域 R8 細(xì)胞的光譜靈敏度Fig.4 Spectral sensitivity of R8 cells in different regions

（3）中頻帶的第1、3和4行小眼具有相同的結(jié)構(gòu)，R1、R4和R5細(xì)胞構(gòu)成遠(yuǎn)端層，而R2、R3、R6、R7構(gòu)成近端層，第2行小眼中與之相反[26-30]，如圖5所示。與背側(cè)、腹側(cè)以及第5、6行相比，雖然中頻帶第1～4行中的微絨毛組織性較差，并且較厚，但依然保持微絨毛的正交性，因此，利于產(chǎn)生干凈的彩色信號(hào)[28]。

圖5 彩色視覺(jué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Structure diagram of color vision system

（4）中頻帶的第2、3行，具有帶有顏色的橫紋肌濾波結(jié)構(gòu)，可用于實(shí)現(xiàn)視覺(jué)光譜的可諧調(diào)。

2001年，Cronin等[29]將具有相同視覺(jué)色素的蝦蛄分別置于淺水和深水環(huán)境，雖然都能實(shí)現(xiàn)對(duì)在整個(gè)可見(jiàn)光范圍的感知，但淺水環(huán)境下，在大于600 nm的波長(zhǎng)處光譜靈敏度達(dá)到峰值。而生活在深水環(huán)境下，峰值向短波長(zhǎng)方向偏移，如圖6所示。由此證明，蝦蛄自身的視覺(jué)系統(tǒng)，可根據(jù)環(huán)境進(jìn)行濾波，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)的動(dòng)態(tài)可調(diào)。

圖6 不同環(huán)境下的光譜靈敏度Fig.6 Spectral sensitivity in different environments

Osorio等[30]研究表明具有窄帶光譜靈敏度的光感受器與具有寬帶光譜靈敏度的光感受器相比，在檢測(cè)顏色信號(hào)方面可靠性更強(qiáng)。盡管蝦蛄的眼睛并沒(méi)有專門(mén)增強(qiáng)同種顏色信號(hào)，但中頻帶的第2、3行通過(guò)過(guò)濾特定的光譜可能會(huì)增加某些行為相關(guān)的顏色信號(hào)的可分辨性。2000年，Chiao等[31]測(cè)量了蝦蛄身體各個(gè)部位的反射光譜并使用多個(gè)雙色通道的模型進(jìn)行顏色編碼，色度估計(jì)，結(jié)果證實(shí)了蝦蛄的濾波結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)其彩色信號(hào)的對(duì)比度，從而最大程度地提高動(dòng)物交流中信號(hào)檢測(cè)的可靠性。

（5）能夠識(shí)別顏色，波長(zhǎng)分辨率較弱。

2014年，Thoen等[32]通過(guò)食物獎(jiǎng)勵(lì)訓(xùn)練動(dòng)物熟悉10種不同顏色的波長(zhǎng)，波長(zhǎng)范圍400～650 nm，再利用帶有波長(zhǎng)的光纖刺激蝦蛄眼，以此來(lái)測(cè)試蝦蛄的顏色辨別能力。當(dāng)以50～100 nm為步長(zhǎng)給予刺激時(shí)，成功率達(dá)70%～80%；當(dāng)波長(zhǎng)間隔減小到12～25 nm時(shí)，成功率下降到50%左右。結(jié)果表明，它們能夠識(shí)別顏色但波長(zhǎng)分辨率較弱，這有助于減少大腦處理時(shí)間，以便在更短的時(shí)間對(duì)環(huán)境或獵物做出預(yù)判。

1.5 眼球運(yùn)動(dòng)

蝦蛄眼各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，除自身結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)外，還需要眼球的運(yùn)動(dòng)加以輔助。蝦蛄具有豐富的眼球運(yùn)動(dòng)能力，通過(guò)大范圍的俯仰、偏轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)，它們的眼睛可以進(jìn)行協(xié)調(diào)或獨(dú)立的視物能力[33]，通過(guò)掃視獲取感興趣的對(duì)象。在這些眼球運(yùn)動(dòng)中，特別值得注意的是高達(dá)90°的旋轉(zhuǎn)[34-36]如圖7所示。

圖7 蝦蛄的眼球運(yùn)動(dòng)Fig.7 Eye movements of mantis shrimp

蝦蛄的眼球轉(zhuǎn)動(dòng)主要對(duì)偏振識(shí)別有影響，而且與背側(cè)和腹側(cè)兩個(gè)半球區(qū)域有關(guān)[36]。為了了解眼球扭轉(zhuǎn)如何影響偏振視覺(jué)，需要了解眼位的變化如何改變光感受器中微絨毛的方向。以圖8（a）為例，背側(cè)和腹側(cè)半球微絨毛方向偏移了±45°。觀察物體時(shí)，兩個(gè)半球存在重疊區(qū)域。如果一個(gè)半球的取向使得偏振對(duì)比度最大化，眼球就會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使另一半球最大程度地錯(cuò)位，避免信息的兩個(gè)視覺(jué)維度之間混淆，如圖8（b）所示。

除此之外，蝦蛄結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)機(jī)制可以應(yīng)對(duì)明暗交替的環(huán)境。解剖學(xué)中有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，這與肌原纖維收縮、擴(kuò)展有關(guān)。在昏暗的環(huán)境中，肌原纖維收縮且視錐變短，從而使光圈和視野變寬，更多的光被吸收并傳輸?shù)揭暰W(wǎng)膜細(xì)胞，在明亮的環(huán)境中則相反。

2 基于蝦蛄眼的仿生研究

圖8 蝦蛄的微絨毛方向與眼球轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系Fig.8 The relationship between the direction of microvilli of mantis shrimp and eyeball rotation

從生物學(xué)的角度來(lái)看，蝦蛄擁有迄今為止發(fā)現(xiàn)的最復(fù)雜的動(dòng)物視覺(jué)系統(tǒng)。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，研究者們致力于利用解剖學(xué)和電生理學(xué)的方法，剖析蝦蛄眼的結(jié)構(gòu)，對(duì)各部分的功能進(jìn)行探索。隨著不斷的探索發(fā)現(xiàn)，基于蝦蛄眼的仿生研究逐漸成為研究的熱點(diǎn)。

受蝦蛄眼線偏振識(shí)別作用的啟發(fā)，Gruev等[37]和Kulkarni等[38]先后設(shè)計(jì)了帶有鋁納米線濾光片的偏振成像傳感器，如圖9所示。前者可以捕獲可見(jiàn)光譜中的強(qiáng)度、角度和線性偏振度；后者使得傳感器獲取偏振信息的同時(shí)實(shí)現(xiàn)在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光譜選擇性。

2014年，York等[39]通過(guò)將CMOS成像技術(shù)與納米制造技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)線性偏振的成像傳感器，如圖10所示。在這種受生物啟發(fā)的視覺(jué)系統(tǒng)中，光敏元件與鋁納米線整體集成，用作線性偏振濾光片。來(lái)自二極管的信號(hào)被線性轉(zhuǎn)換為像素內(nèi)部的電流，然后由每個(gè)獨(dú)立像素形成圖像。

2017年，Garcia等[40]通過(guò)將納米線偏振濾光片與垂直堆疊的光電探測(cè)器單片集成為高分辨率偏振成像儀，如圖11所示，可以實(shí)時(shí)記錄顏色和偏振信息。在整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)，量子效率均高于30%，同時(shí)在每個(gè)光譜通道上實(shí)現(xiàn)約40的高偏振消光比。這些研究利用了顏色和偏振信息，使海洋物種的水下成像研究成為可能。

圖9 帶有鋁納米線濾光片的偏振成像傳感器Fig.9 Polarization imaging sensor with aluminum nanowire filter

圖10 用于線性偏振識(shí)別的成像傳感器Fig.10 Imaging sensor for linear polarization recognition

圖11 高分辨率偏振成像儀Fig.11 High resolution polarization imager

2018年，Powell等[41]通過(guò)集成各種偏振光學(xué)元件來(lái)模仿螳螂蝦的偏振敏感視覺(jué)系統(tǒng)，如圖12 所示。將以 0°、45°、90°和 135°排列的鋁納米線極化濾光片沉積到圖像傳感器的像素上。這使攝像機(jī)能夠捕獲強(qiáng)度，部分偏振和偏振角圖像，以此測(cè)量水下偏振角，這項(xiàng)研究為遠(yuǎn)程水下航行打開(kāi)了新的可能性。

圖12 測(cè)量水下偏振的視覺(jué)仿生系統(tǒng)Fig.12 Visual bionic system for measuring underwater polarization

2019年，Basiri等[42]設(shè)計(jì)了垂直整合的雙層超表面，模仿蝦蛄眼結(jié)構(gòu)，以區(qū)分左右圓偏振。類眼狀的雙層超表面設(shè)計(jì)由充當(dāng)QWP的納米結(jié)構(gòu)雙折射超表面、線性偏振納米光柵和介電間隔層組成，如圖13所示。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明所設(shè)計(jì)的亞微米級(jí)圓偏振濾光片，其峰值消光比高達(dá)35，在近紅外波長(zhǎng)下的最大透射效率接近80%。此外，將圓偏振濾光片與線性偏振濾光片整體集成在一起，如圖14所示，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)具有任意偏振態(tài)的光進(jìn)行全斯托克斯偏振測(cè)量。

國(guó)內(nèi)基于蝦蛄眼的仿生研究相對(duì)較少，但也取得了不錯(cuò)的研究成果。2011年，臺(tái)北國(guó)立科技大學(xué)Jen等[43]受到蝦蛄眼中充當(dāng)極化轉(zhuǎn)化器的R8細(xì)胞的微絨毛結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，設(shè)計(jì)并制造了包含兩種不同類型納米棒陣列的周期性多層結(jié)構(gòu)，如圖15所示。形態(tài)上類似于眼細(xì)胞，所涉及的周期性多層結(jié)構(gòu)，解決了典型波片由于介電材料折射率差異導(dǎo)致相位延遲的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的消色差作用。

圖13 雙層超表面結(jié)構(gòu)圖Fig.13 Double-layer metasurface structure

圖14 任意偏振態(tài)測(cè)量的焦平面結(jié)構(gòu)Fig.14 Focal plane structure for arbitrary polarization measurement

圖15 周期性多層結(jié)構(gòu)的納米棒陣列Fig.15 Nanorod array with a periodic multilayer structure

2013年，南京曉莊學(xué)院張家華等[44]根據(jù)蝦蛄根據(jù)環(huán)境光照改變調(diào)節(jié)視域范圍的原理，提出一種圖像信息采集系統(tǒng)，極大地提高了采樣圖像的成像效果。2014年，河海大學(xué)沈潔等[45]模擬蝦蛄的復(fù)眼結(jié)構(gòu)，采集六個(gè)偏振信號(hào)光強(qiáng)：I30°、I75°、I120°、I165°（線偏振）以及左右圓偏振IL、IR，建立拮抗偏振模型，最終通過(guò)計(jì)算得到偏振度參數(shù)，即獲取拮抗參數(shù)成功改善目標(biāo)與背景之間的對(duì)比度，提高水下目標(biāo)檢測(cè)的精度。2016年，趙永強(qiáng)等[46]設(shè)計(jì)一種仿蝦蛄眼的大視場(chǎng)多譜段偏振視覺(jué)系統(tǒng)，如圖16所示，該系統(tǒng)為3×3陣列結(jié)構(gòu)，陣列四角和中心的五個(gè)相機(jī)用于光譜識(shí)別，其他四個(gè)相機(jī)分別設(shè)置為0°、45°、90°、135°方向上的偏振探測(cè)，最終將九個(gè)相機(jī)獲得的圖像輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)圖像處理獲得大視場(chǎng)的偏振圖像以及光譜圖像。

圖16 多譜段偏振視覺(jué)系統(tǒng)Fig.16 Multi-spectral polarization vision system

2017年，長(zhǎng)春理工大學(xué)劉志穎設(shè)計(jì)仿蝦蛄眼譜段的可選偏振態(tài)以及多通道實(shí)時(shí)多譜段偏振成像探測(cè)裝置[47-48]，以此提高目標(biāo)探測(cè)的精度。2019年，長(zhǎng)春理工大學(xué)設(shè)計(jì)了一種硅與鋁納米線柵結(jié)集成的雙層線偏振探測(cè)結(jié)構(gòu)[49]，如圖17所示。實(shí)驗(yàn)表明，該結(jié)構(gòu)能夠平衡吸收率與消光比之間的矛盾。此外，受蝦蛄眼正交微絨毛陣列的啟發(fā)，仿生設(shè)計(jì)垂直堆疊的雙層線柵結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖18），實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)正交方向偏振光的吸收，有利于提高空間分辨率。

圖17 雙層線偏振探測(cè)結(jié)構(gòu)Fig.17 Double-layer linear polarization detection structure

圖18 垂直堆疊的雙層線柵結(jié)構(gòu)Fig.18 The structure of Vertically stacked double-layer wire grid

3 應(yīng)用前景

3.1 水下目標(biāo)探測(cè)

螳螂蝦的視覺(jué)系統(tǒng)不僅具有復(fù)雜的器官特征，而且具有主動(dòng)的適應(yīng)機(jī)制。2014年，Chen等[50]提出了一種基于視覺(jué)適應(yīng)機(jī)制的水下物體提取方法。借助螳螂蝦復(fù)眼的視覺(jué)適應(yīng)機(jī)制，利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法解決了加權(quán)信息融合的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該方法在水下物體提取中的精度高于傳統(tǒng)方法。

3.2 醫(yī)學(xué)檢測(cè)

醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，癌變組織與健康組織能夠反射不同的偏振光，而蝦蛄眼能對(duì)人眼無(wú)法觀測(cè)的偏振光進(jìn)行識(shí)別，將這一原理用于視覺(jué)影像可進(jìn)行癌變組織的檢測(cè)。2014年，Patel等[51]在醫(yī)學(xué)雜志上發(fā)表，使用組合染料增強(qiáng)的廣域熒光偏振成像來(lái)對(duì)癌癥細(xì)胞邊緣進(jìn)行檢驗(yàn)。熒光偏振描繪了乳腺癌細(xì)胞的外側(cè)邊緣，其對(duì)比度優(yōu)于光學(xué)相干斷層掃描提供的對(duì)比度，證明了偏振效應(yīng)能夠有效診斷癌細(xì)胞，在疾病診斷方面都有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

除此之外，蝦蛄的動(dòng)態(tài)極化視覺(jué)系統(tǒng)，可以增強(qiáng)物體與其背景之間的視覺(jué)對(duì)比度。這對(duì)于極化照相機(jī)和圖像處理領(lǐng)域開(kāi)發(fā)十分有利，也可以用于自主智能導(dǎo)航或用于自主安全系統(tǒng)的傳感器[52]中。

4 結(jié) 論

綜上所述，蝦蛄的視覺(jué)系統(tǒng)能夠能夠?qū)€性和圓偏振進(jìn)行識(shí)別，結(jié)合眼球運(yùn)動(dòng)，可以達(dá)到最佳的偏振視覺(jué)效果。蝦蛄眼可以實(shí)現(xiàn)單目測(cè)距、多通道光譜偏振成像以及蝦蛄眼中微結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)消色差1/4波片的功能。因此蝦蛄眼的仿生研究具有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)導(dǎo)航、目標(biāo)探測(cè)、衛(wèi)星遙感、醫(yī)療診斷等眾多領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。

目前，以蝦蛄眼解剖學(xué)作為基礎(chǔ)，對(duì)蝦蛄眼的功能已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí)，但蝦蛄眼視覺(jué)系統(tǒng)復(fù)雜，影響因素眾多，仍然存在許多問(wèn)題有待研究，例如：顏色識(shí)別和偏振系統(tǒng)之間如何平衡？視覺(jué)神經(jīng)纖維內(nèi)外的信息如何處理？以及如何將兩只眼睛的信息有效的結(jié)合起來(lái)？蝦蛄眼視覺(jué)系統(tǒng)的仿生技術(shù)仍處于初步發(fā)展階段，將蝦蛄眼的視覺(jué)優(yōu)勢(shì)深入開(kāi)發(fā)，仍存在較大的挑戰(zhàn)與研究?jī)r(jià)值。