随着人类社会的不断进步和科学技术的飞速发展,人类在工程领域遇到的问题越来越多,对于一些拥有独特结构和自身工作机制的生物而言,在他们漫长的进化过程中大量类似于人类工程领域的问题已经得以解决,这些问题的解决能够给予我们很大的启示。因此仿生学应运而生,对于在地球上存在了千百万年,且拥有独特的生理结构和其独有的适应复杂环境的自身机制的生物的研究已经成为热点。仿生学的研究,不仅能够让我们了解动物复杂生理结构和在复杂的环境里得以生存的自身机制,而且可以根据生物生存的物理机制来帮助人类解决工程技术上的诸多难题。其中,科学家对蝙蝠的认识和研究已经经历了很长的时间。在众多的哺乳动物中,蝙蝠是拥有真正飞行能力的唯一物种,它们在黑暗环境中的生存能力和适应能力非常强。蝙蝠的视力很差以致于基本看不到物体,在生存中蝙蝠基本上不能依靠差劲的视觉系统来维持生命活动,而是通过从口腔和鼻发出超声波,这些超声波遇到障碍物后会反射回来,蝙蝠的耳朵接收这些反射回来的超声波信号并根据这些信号来识别物体,从而完成生命活动的各种任务。蝙蝠能够依靠声音信号来识别物体的原因是其拥有超群的分辨声音的能力,耳朵内部存在超声定位的结构,它们可以分辨频率高达300khz/s的声音,而人类能分辨的声音的频率一般在14khz/s以下。通过研究蝙蝠回声定位的工作原理,我们可以掌握它的物理机制,并将其应用在一些工程技术中。而根据此前的一些相关研究,马铁菊头蝠耳朵的非刚性形变行为可使外耳波束特性产生重要的功能性改变,进而为马铁菊头蝠超声波束特性提供了行为适应性的新方式。此前,对蝙蝠耳朵的三维模型的研究较少且精度不高。我们通过对蝙蝠耳朵非刚性形变的过程进行动态的三维重建,给蝙蝠耳朵在接收超声信号上的工作机制研究提供依据。本文我们主要利用立体视觉的技术来得到蝙蝠耳朵形变的三维模型,并对模型进行相应的处理,得到稠密、精确的模型,通过几何追踪建立动态三维模型,最后根据重建得到的模型初步分析了蝙蝠耳朵非刚性形变的一些物理量。本文研究工作中使用的方法主要有：1.实验数据的获取。利用两台高速摄像机,捕获蝙蝠耳朵非刚性形变的动态数据。事先对蝙蝠耳朵进行简单的化妆,以改善成像质量。2.动态三维模型重建。对两台高速摄像机获取的左右图像序列进行立体匹配,得到原始的蝙蝠耳朵三维模型；再基于分簇的方法对原始模型进行后处理,消除噪声及异常点；最后利用基于光流的几何追踪方法对蝙蝠耳朵非刚性形变的过程建立动态三维点云模型。3.数据分析。得到动态三维点云模型后,我们计算了对应点的速度、加速度等物理量,并得到了对应点在形变中的运动轨迹。在对蝙蝠耳朵进行特殊处理之后,利用高速摄像机我们能够捕捉到蝙蝠耳朵快速的非刚性形变数据。通过我们使用的一系列方法对数据进行处理后,能够得到稠密的、精确地蝙蝠耳朵非刚性形变的动态三维模型。通过几何追踪建立不同时刻点的一一对应关系初步分析了形变过程中蝙蝠耳朵不同部位的速度、加速度和轨迹等物理量,与相关结论比较,数值非常吻合。因此,我们的方法得到的动态三维模型为进一步分析声音信号的工作提供了可靠的依据和技术支持,是一个非常可行的方法。