Classification of Facet Systems of Technical Vision
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2021-42-2-21-32Keywords:
facet system, technical vision, biologically similar vision, optical system, photoreceptor, signal processing, autonomous vehiclesAbstract
The article proposes a classification of facet systems of technical vision. According to this classification, all systems are divided into groups depending on the type of optical system, which can be represented as a combination of microlenses, optical fibers and an objective, and the type of photoreceptors - matrix, linear or single-element photoreceptor. The construction of facet systems was considered, an analysis of their advantages and disadvantages was performed, recommendations were formulated regarding the choice of a facet system of technical vision.
References
B. Custers, The Future of Drone Use, Hague: TMC Asser Press, 2016.
R. D'Andrea, «Guest Editorial Can Drones Deliver?,» IEEE Transactions on Automation Science and
Engineering, т. 11, pp. 647-648, 2014.
G. Gallego, T. Delbruck, G. Orchard, C. Bartolozzi, B. Taba, A. Censi, S. Leutenegger, A. Davison, J.
Conradt, K. Daniilidis та D. Scaramuzza, «Event-based Vision: A Survey,» arXiv, pp. 1-25, 2019.
J. Barrios-Avilés, T. Iakymchuk, J. Samaniego, L. D. Medus та A. Rosado-Muñoz, «Movement Detection
with Event-Based Cameras: Comparison with Frame-Based Cameras in Robot Object Tracking Using
Powerlink Communication,» Electronics, т. 7 (11), p. 304, 2018.
M. F. Land та D.-E. Nilsson, Animal Eyes, Oxford: Oxford Press, 2012, p. 271.
B. Schoenemann, H. Pärnaste та E. N. K. Clarkson, «Structure and function of a compound eye, more than
half a billion years old,» Proc. of NAS, т. 114 (51), pp. 13489-13494, 2017.
D. G. Stavenga та R. Clayton Hardie, Facets of Vision, Heidelberg: Springer Berlin, 1989, pp. 454,
https://doi.org/10.1007/978-3-642-74082-4.
V. Benno Meyer-Rochow, «Compound eyes of insects and crustaceans: Some examples that show there is
still a lot of work left to be done,» Insect Science, т. 22, pp. 461-481, https://doi.org/10.1111/1744-
12117, 2015.
«Compound eye,» [Онлайновий]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Compound_eye.
«Insect Senses,» 2009. [Онлайновий]. Available:
https://cals.arizona.edu/classes/ento415/LECTURES/ENTO415_Senses09.pdf.
C. Yang, J. Cao, Y. Zhang та Q. Hao, «Review of state-of-the-art artificial compound eye imaging
systems,» Bioinspir.Biomim., т. 14, pp. 44, https://doi.org/10.1088/1748-3190/aaffb5, 2019.
S. Jun Park, Bio-Inspired Optic Flow Sensors for Artificial Compound Eyes, Michigan: The University of
Michigan, 2014.
N. H. Franceschini, «Small Brains, Smart Machines: From Fly Vision to Robot Vision and Back Again,»
Proceedings of the IEEE, т. 102, pp. 751-781, DOI: 10.1109/JPROC.2014.2312916, 2014.
«The Amazing Housefly Part 2: Coolest Eye Ever,» 11 November 2009. [Онлайновий]. Available:
http://watchingtheworldwakeup.blogspot.com/2009/11/amazing-housefly-part-2-coolest-eye.html.
M. F. Land, «The optical structures of animal eyes,» Current Biology, т. 15, pp. 319-323,
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cub.2005.04.041, 2005.
D. Keum, K.-W. Jang, D. S. Jeon, C. S. H. Hwang, E. K. Buschbeck, M. H. Kim та K.-H. Jeong, «Xenos
peckii vision inspires an ultrathin digital camera,» Light: Science & Applications, т. 7, p. 80, 2018.
K. Stollberg, A. Brückner, J. Duparré, P. Dannberg, A. Bräuer та A. Tünnermann, «The Gabor superlens as
an alternative waferlevel camera approach inspired by superposition compound eyes of nocturnal insects,»
Optics Express, т. 17, pp. 15747-15759, 2009.
C. Shi, Y. Wang, C. Liu, T. Wang, H. Zhang, W. Liao, Z. Xu та W. Yu, «SCECam: a spherical compound
eye camera for fast location and recognition of objects at a large field of view,» Optic Express, т. 25, pp.
-32345, 2017.
Z. Deng, F. Chen, Q. Yang, H. Bian, G. Du, J. Yong, C. Shan та X. Hou, «Dragonfly-Eye-Inspired
Artificial Compound Eyes with Sophisticated Imaging,» Advanced Functional Materials, т. 26, pp. 1995-
, doi: 10.1002/adfm.201504941, 2016.
F. M. Reininger, «Fiber Coupled Artificial Compound Eye». USA Патент US7376314B2, 20 05 2008.
F. M. Reininger, «Multihybrid artificial compound eye with varied ommatidia». USA Патент US
/0026592 A1, 2 02 2012.
D. Bo, D. Zhang та S. Zhuang, «Fabrication of large micro-structured high-numerical-aperture optofluidic
compound eyes with tunable angle of view,» Optic Express, т. 26, pp. 33356-33365, DOI:
1364/OE.26.033356, 2018.
R. Hornsey, P. Thomas, W. Wong, S. Pepic, K. Yip та R. Krishnasamy, «Electronic Compound-Eye Image
Sensor: Construction and Calibration,» Proc. SPIE, т. 5301, pp. 13-24, 2004.
R. Leitel, A. Brückner, W. Buß, S. Viollet, R. Pericet-Camara, H. Mallot, A. Bräuer, «Curved artificial
compound-eyes for autonomous navigation,» Proceedings of SPIE, т. 9130, p. 11, 2014.
F. Colonnier, A. Manecy, R. Juston, H. Mallot, R. Leitel, D. Floreano, S. Viollet, «A small-scale hyperacute
compound eye featuring active eye tremor: application to visual stabilization, target tracking, and shortrange
odometry,» IOP Publishing Ltd, т. 10, pp. 19, http://dx.doi.org/10.1088/1748-3190/10/2/026002,
S. Viollet, F. Ruffier, «Method for fabricating an artificial compound eye». DE Патент EP2306230B1, 21
2011.
Y. M. Song, Y. Xie, V. Malyarchuk, J. Xiao, I. Jung, K.-J. Choi, Z. Liu, H. Park, C. Lu, R.-H. Kim, R. Li,
K. B. Crozier, Y. Huang та J. A. Rogers, «Digital cameras with designs inspired by the arthropod eye,»
Nature, т. 497, pp. 95-99, 2013.
V. Borovytsky та V. Antonenko, «Biologically inspired compound eye,» Proc. of SPIE, т. 11369, 2019.
V. Borovytsky та V. Antonenko, «Image sensor with parallel signal processing for motion detection,» Proc.
of SPIE, т. 11351, 2020
V. Borovytsky та V. Antonenko, «Speed measurement sensor for an unmanned aerial vehicle». Ukraine
Патент u2019 07417, 2019.
F. Ruffier, S. Viollet, S. Amic та N. Franceschini, «Bio-inspired optical flow circuits for the visual
guidance of Micro-Air Vehicles,» Proceedings of the 2003 International Symposium on, т. 3, pp. 846,
DOI:10.1109, 2003.
S. Viollet, «Vibrating makes for better seeing: from the fly’s micro-eye movements to hyperacute visual
sensors,» Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, pp. 8, https://doi.org/10.3389/fbioe.2014.00009,
R. Juston та S. Viollet, «A miniature bio-inspired position sensing device for the control of micro-aerial
robots,» 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 1118-1124, doi:
1109/IROS.2012.6385937, 2012.
F. Wippermann, J.-C. Zufferey, D. Floreano, N. Franceschini, S. Viollet та F. Ruffier, «Artificial compound
eye and method for fabrication thereof». DE Патент EP2306230A1, 06 04 2011.
В. Боровицький та В. Антоненко, «Датчик швидкості для безпілотного літального апарату». Україна
Патент u 2019 07417, 03 07 2019.
D. L. Marks, H. S. Son, J. Kim та D. J. Brady, «Engineering a gigapixel monocentric multiscale camera,»
Optical Engineering, т. 51, p. 13, 2012.
Y. Wang, B. Cai, Y. Lu, X. Chen та K. Wang, «Optical system design of artificial compound eye based on
field stitching,» Microwave and Optical Technology Letters, т. 59, pp. 1277-1279, 2017.
D. R. Golish, E. M. Vera, K. J. Kelly, Q. Gong, P. A. Jansen, J. M. Hughes, D. S. Kittle, D. J. Brady та M.
E. Gehm, «Development of a scalable image formation pipeline for multiscale gigapixel photography,»
Optics Express, т. 20, pp. 22048-22062, 2012.
Q. Hao, Z. Wang, J. Cao та F. Zhang, «A Hybrid Bionic Image Sensor Achieving FOV Extension and
Foveated Imaging,» Sensors, т. 18, p. 14, 2018.
Z. Wang, J. Cao, Q. Hao та F. Zhang, «Combining compound eyes and human eye: a hybrid bionic imaging
method for FOV extension and foveated vision,» SPIE Proceedings, т. 11053, pp. 10,
https://doi.org/10.1117/12.2511336, 2019.
J.-C. Zufferey, A. Beyeler та D. Floreano, «Visual autopilot for near-obstacle flight». CH Патент WO
/127907 A1, 22 10 2009.
S. Viollet, F. Ruffier, A. Manecy та J. Diperi, «System for detecting a contrasted target». FR Патент WO
/177781 A1, 10 11 2016.
F. Ruffier та F. Expert, «Motion sensor assembly for determining the angular velocity of a moving contrast
in its field of view with a high accuracy». FR Патент WO 2014/063989 A1, 01 05 2014.
L. Kerhuel, F. Ruffier та S. Viollet, «Method and device for measuring the angular velocity of a luminance
transition zone and steering aid system for fixation and tracking a target comprising at least one such
luminance transition zone». FR Патент WO 2011/073085 A1, 07 06 2011.
J.-C. Zufferey, Bio-inspired vision-based flying robots, THÈSE NO 3194 (2005) ÉCOLE
POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE POUR L'OBTENTION DU GRADE DE DOCTEUR
ÈS SCIENCES Lausanne, 2005, 202 р., https://infoscience.epfl.ch/record/33663.
M. Ma, H. Li, X. Gao, W. Si, H. Deng, J. Zhang, X. Zhong, K. Wang, “Target orientation detection based
on a neural network with a bionic bee-like compound eye,” Opt. Express 28, 10794-10805 (2020)
Downloads
-
pdf (Українська)
Downloads: 207
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
