在暗环境中存在着少量自然光,人眼视网膜中感光灵敏度不高,导致人眼在暗环境中很难清晰的识别和观察目标物体。微光夜视技术的出现,即使很好的实现了夜视能力,但是十分依赖于光电技术与物理材料的发展。为了突破这种限制,本文从仿生学的角度,提出基于暗环境的大视场仿生视觉系统。主要完成以下几方面的工作:(1)对现有夜视技术、仿生视觉系统和图像修复算法的研究现状进行综述,提出基于暗环境的大视场仿生视觉系统。(2)从大视场的角度出发,设计了鱼眼镜头、并列型复眼和反射型重叠复眼,并进行光线追迹和像质分析。还探讨了单镜头扫描拼接光学系统、全景环带光学系统和折反射式平面复眼系统的特点。通过对比分析,选用视场角为120°的鱼眼镜头作为大视场光学成像系统。(3)在象鼻鱼视网膜结构的启示下,对复合抛物面聚光器的数学模型进行了理论研究。通过光线追迹仿真,从聚光比和均匀性两方面了解其光学性能。基于复合抛物面聚光器建立了一个仿生光强增强器。(4)在仿生光强增强器的基础上,基于仿生光强增强器的成像效果、亮度提高和均匀性建立评价标准对仿生光强增强器进行了优化。优化后的仿生光强增强器与鱼眼镜头组成仿生视觉系统,并对其进行成像模拟与仿真,图像亮度提高了4倍。(5)基于仿生视觉系统的成像效果,利用双线性内插法建立了畸变校正算法,利用全变分法模型建立了图像修复算法,通过两种算法的综合使用改善第四章的图像。