対称性を計測する固視微動イメージセンサ

固視微動(例えば、慶応大学の福田忠彦教授のページ）

• 固視微動

        目は完全に静止する状態はなく、常に微小な振動を繰り返している。これを固視微動と言う（参照）。

• 静止網膜像

固視微動を何らかの方法で止めてしまうと、外界の像は徐々に崩壊、消失し、一様な視野になってしまう（参照）。

対称性

• 対称性＝変換に対する不変な性質
• 鏡像対称：鏡像変換に不変
• スケール対称：拡大縮小に不変
• 回転対称：回転変換に不変

特徴の変調

• 情報を伝送するのに、情報を適切な信号に変換すること。

イメージセンサの微動による空間のパターンの時間変化する信号への変調

• photo diodeを微動させると出力信号が明暗のパターンに応じて時間変化するようになる。

対称なパターンと極座標

• 回転対称なパターンは極座標表現すると縦縞になる。（角度θを変化させても明暗は不変）
• スケール対称なパターンは極座標表現すると横縞になる。（動径ρを変化させても明暗は不変）

対称なパターンの時間変調

• photo diodeを微動させる。
• 原点周りにN周させる間に、動径方向にM往復させる。例えば次のような軌道を描く。

• photo-diodeを4周の間に3往復させるとき、回転対称なパターンは4周の間に3周期で時間変化する信号に変調される。

• photo-diodeを4周の間に3往復させるとき、スケール対称なパターンは3往復する間に4周期で時間変化する信号に変調される。

センサを上記のように微動させて、特定の周波数成分の強度を計測すれば、回転対称・スケール対称の度合いを直接計測できる。

生物模倣型イメージセンサ

• センサを微動させることにより明暗の境界や領域の角を計測するイメージセンサ
• ソフトウェアによる差分演算不要→空間的な量子化誤差がない。
• 実時間

明暗パターンの微分演算をやってのける生物模倣イメージセンサは東京大学安藤繁教授。