空间变分辨率图像传感器采用非均匀图像采样，压缩了“非兴趣”区域的信息冗余，间接提高了后续信号处理的速度。同时，可将笛卡尔坐标系下的目标旋转和缩放转换为对数极坐标系下目标水平与垂直方向的平移，从而提高了目标识别的速度与精度。因此，空间变分辨率传感器在机器视觉、图像处理、目标识别与跟踪等领域具有广泛的应用前景。常规空间变分辨率图像传感器主要基于CCD或CMOS工艺实现，其存在灵活性差，分辨率不易调节，信号读出电路复杂等缺陷。针对这一问题，本论文研究并实现了一种基于非均匀透镜阵列的5×36像素空间变分辨率传感系统，有利于实现高速率、高灵敏度、结构灵活的对数极坐标映射成像。本论文所做的主要研究工作包括：（1）完成了基于人眼非均匀成像机理的空间变分辨率传感系统的总体方案设计，包括：非均匀光电成像模块，CMOS成像模块，信号预处理模块，控制与图像显示模块等；（2）模拟人眼视网膜区的非均匀成像机制，研制了空间变分辨率传感系统的5×36像素非均匀光电成像模块，包括：非均匀透镜阵列设计，光电探测器阵列设计及信号读出电路设计等，并完成了其功能调试；（3）模拟人眼中心黄斑区的高分辨率成像机制，设计了基于CMOS图像传感器的高分辨率成像模块。同时，基于I2C总线实现了高分辨率成像模块的分辨率控制、Binning模式控制、Bayer读出模式控制等功能；（4）针对5×36像素非均匀光电成像模块的信号预处理要求，研制了空间变分辨率传感系统的信号预处理模块，实现了5路非均匀光电转换信号的并行预处理，包括：一致性校正及电流-电压转换、信号放大、模数转换等；（5）完成了空间变分辨率传感系统的控制与图像显示模块设计。实现了非均匀光电成像模块与CMOS成像模块的功能控制、数据缓存、VGA显示驱动等，进一步实现了边缘对数极坐标映射图像与中心高分辨率图像的显示；（6）建立了空间变分辨率传感系统的实验装置，对系统中非均匀光电成像模块、CMOS成像模块、信号预处理模块、控制与显示模块的功能及系统的旋转与尺度不变性进行了物理实验验证。本论文实现了一种基于非均匀透镜阵列的5×36像素变分辨率传感系统，并进行了各模块及整体功能的物理实验验证，所取得的结果为形成高速率、高灵敏度、结构灵活的空间变分辨率图像传感器奠定了研究基础。