OMNICAM: Bifocal Panoramic Camera for Human and Robotic Exploration

Situational awareness is the key for maximizing the return of any operation, both for scientific and engineering assessments. SPACECLICK and INAF propose the OMNICAM, a novel camera system which can capture a 360° context view and an optically magnified portion of the same panorama with a single lens and sensor. The Bifocal Panoramic Lens (BPL) (designed by INAF researchers) is a lens capable of warping a panoramic Field-of-View (FoV) of 360° x 100° and simultaneously a round FoV of 20° in high-resolution. While the panoramic portion is always available for continuous monitoring surrounding environment, assets and ongoing operations, additionally the OMNICAM makes use of a pan/tilt mechanism to provide users of orientation capabilities for the magnified portion of the FoV

Polifemo Device Business Plan

Spacecrafts continuously need for low cost and weight sensor easy to integrate in a plug-in approach and capable to improve platforms versatility while reducing integration time and complexity. This is particularly true for the new generation of small and micro satellites to be launched in constellation and formation. Controlling small satellites cooperation and protecting the space assets from debris are two important issues of current and future missions. The cost reduction and safety of space missions is a key issue for further expand European leadership in the Earth Observation and Communication sectors. The POLIFEMO (Panoramic Multifunctional Sensor for Small/Micro Satellite) is a unique solution for an integrated sensor capable to replace by one single unit the functions of Sun sensor, Earth sensor and Star tracker and, additionally, providing external situational awareness. POLIFEMO is based on an innovative lens with a very wide angle (with a hyper-hemispheric field of view) able to look at a field of view of 360 in azimuth (panoramic omnidirectional lens) and 270 in elevation (hyper-hemispheric capabilities), designed and patented by the Italian National Institute for Astrophysics (INAF). POLIFEMO, with that extremely high field of view and unique imaging detection capability, results in a small, low weight, low cost and reliable (no moving part, potentially failure point) space sensor. It is unique in the market of space sensors and suitable for many spaces and non-space missions (e.g., communication, weather, imaging, surveillance, deep space but also UAV/HAP). Progetti Speciali Italiani s.r.l., a SME active in developing microsatellite and space applications, has set up, during the phase 1 project, a very experienced team of engineering and commercial specialists for carrying on the proposed project. University of Napoli (Parthenope) is expert on developing satellites star trackers solutions. This paper reports a summary extracted from a more detailed BP (Doc: ECSME-PSI-POLIFEMO-BP-2016) which has been prepared within the EU-H2020 contract framework. The full BP is available on request

Sistema di misura ottico non a contatto.

La presente invenzione ha per oggetto un sistema di misura ottico non a contatto ed in particolare un sistema di misura non a contatto 3D in luce strutturata. In ambito medico scientifico è usuale testare l’efficacia di farmaci anti-5 tumorali, sia con esperimenti pre-clinici che clinici in vitro ed in vivo. Per accertare la reale efficacia del farmaco, è necessario utilizzare i cosiddetti modelli sperimentali della malattia. Si tratta di sistemi biologici in cui vengono ricreate sperimentalmente le stesse caratteristiche della patologia: si possono usare colture di cellule fatte crescere in laboratorio, i cosiddetti modelli in vitro, oppure si può ricorrere agli animali da laboratorio, per esempio topi, ed in questo caso si parla di modelli in vivo. I tumori sono inducibili nel topo mediante iniezione (intraperitoneale, intramuscolare, sottocutanea) di cellule tumorali. In questi modelli il principale parametro di valutazione dell’efficacia del farmaco è il volume tumorale dei topi trattati. Una volta che le cellule tumorali vengono inoculate, i topi sono trattati con farmaci antitumorali da soli e/o in combinazione dopodiché vengono seguite le fasi di crescita e proliferazione tumorale, misurando periodicamente, ad esempio giornalmente, le variazioni della forma e delle dimensioni del tumore. Questa misura viene fatta generalmente utilizzando un calibro a scorsoio con il quale vengono misurati la lunghezza “L” e la larghezza “W” del tumore e dalle quali si deriva il volume V della massa tumorale. Usualmente si approssima tale massa a quella di un ellissoide di rivoluzione il cui volume è espresso dalla formula V =p 6× L×W ×W ipotizzando che l’altezza sia pari alla larghezza (W). Questo tipo di misura del volume, presenta numerosi errori che dipendono sia dall'approssimazione nel calcolo del volume, dallo strumento di misura utilizzato ma anche dall'operatore stesso che la effettua. Si tratta infatti di misurare dei volumi molto piccoli, dell'ordine massimo di qualche centinaio di mm3 in cui come accennato la forma viene molto grossolanamente approssimata da un ellissoide di rivoluzione. In realtà, i tumori hanno generalmente delle forme abbastanza irregolari per cui l'approssimazione delle stesse con degli ellissoidi introduce errori nella misura del volume che possono essere dell'ordine del 20% e più. Il calibro a scorsoio ha una lettura millimetrica, con un nonio nel quale si può apprezzare visivamente il decimo di millimetro. Durante la misura con il calibro però le lunghezze da misurare vengono modificate dal processo di misura stesso, in quanto le masse tumorali sono costituite da tessuti molli che possono venire deformati a seconda dalla pressione con cui si chiude il calibro stesso, introducendo errori dell'ordine del 5%. Inoltre l'operatore che effettua la misura sceglie a priori le sezioni della massa da misurare in cui rilevare la lunghezza e la larghezza della stessa, per cui i valori registrati possono variare di diversi punti percentuali, non per un effettivo aumento o diminuzione del volume ma semplicemente per una differente scelta delle sezioni in cui effettuare le misurazioni a causa della forma irregolare delle masse di interesse. L'aumento giornaliero del volume della massa tumorale può essere dell'ordine del 5% a seconda dello stadio della malattia e considerati gli errori descritti in precedenza, l’analisi dell'efficacia di un farmaco rispetto ad un altro possono risultare falsate. Al fine di ovviare ai citati inconvenienti, sono stati sviluppati sistemi ottici non a contatto per misurare il volume dei tumori iniettati nei topi. Un esempio di sistema di misura ottico non a contatto è descritto nella domanda internazionale WO2005033620A2 a nome Biopticon Corporation. Tale sistema effettua sull’oggetto da misurare una scansione con una linea laser e contemporaneamente acquisisce le immagini con una camera sincronizzata. Il software del sistema riconosce la linea e calcola il volume, in quanto ogni immagine contiene solo una linea ed è quindi facilmente ricostruibile. Un importante inconveniente in tale tipo di sistema è che l’animale da laboratorio su cui condurre le misura deve essere tenuto fermo per un tempo dell’ordine di alcuni secondi mentre, in generale, i topi non si riescono a tenere fermi per più di un secondo. In questo contesto, compito tecnico precipuo della presente invenzione è proporre un sistema di misura ottico non a contatto che sia esente dai citati inconvenienti. Uno scopo della presente invenzione è proporre un sistema di misura ottico non a contatto che sia competitivo rispetto ad altri sistemi di misura noti. Un altro scopo della presente invenzione è proporre un sistema di misura ottico non a contatto che richieda un minore tempo di acquisizione delle informazioni morfometriche dei corpi indagati rispetto alle soluzioni note

Fisheye Lens Geometric Calibration

In this report we will show the calibration procedure and the obtained results for the definition of the intrinsic parameters of a wide-angle system through the use of a set of acquisitions of a well-known calibration target. In this case the method is applied to a Fujinon fish-eye camera hereafter called FEL (Fish-Eye Lens)

Hyperhemispheric Lens Geometric Calibration

In this report we will show the calibration procedure and the obtained results for the definition of the intrinsic parameters of a wide-angle lens through the use of a set of acquisitions of a well-known calibration target. In this case the method is applied to INAF payload panoramic hereafter called BPL (Bifocal Panoramic Lens

Lighthouse: A spacebased mission concept for the surveillance of geosynchronous space debris from low earth orbit

In this paper, a new mission is proposed for space debris surveillance in geosynchronous orbit (GEO). The mission "Lighthouse", here proposed as a concept study, describes the use of a small satellite in a low polar orbit, equipped with a Schmidt telescope, constantly observing a belt across the geostationary orbit. In this way, a single instrument can sweep the whole orbit everyday regardless the light and weather conditions. Most of observations are nowadays performed by ground telescopes, which are affected by weather conditions and night time duration. Moreover, a single telescope can observe only a portion of the geostationary orbit. The mission concept arose as space application of an ESA ITI (Innovation Triangle Initiative) project designing a Schmidt telescope purposely conceived for the monitoring of NEO (Near Earth Objects) and space debris. A compact version of the telescope (50 cm diameter and 1.61 m length), particularly suitable for space applications, has been designed too. The size and the mass of the telescope enable the use of a small satellite platform, with the related advantages in term of costs and performance. Lighthouse is proposed as a new asset for Space Surveillance and Tracking sensors, complementary to the ground telescopes network

Daedalus-CAM Project Plan

Through its Open Space Innovation Platform, in August 2019 ESA opened a campaign for novel ideas to address detecting, mapping and exploring lunar caves and lava tubes. Amongst these ideas, ESA selected the project “Daedalus” to participate in its Concurrent Design Facility (CDF) to study the feasibility and planning the mission. The Mission is planned to last one full lunar day (12+2 contingency), with the possibility to extend the mission time within the cave and to rely on communication with Earth in the following lunar day. The CDF Internal Final Report on Daedalus is now available on request. The Daedalus robot hosts two payloads, one lidar (responsibility University of Würzburg) and one stereoscopic panoramic camera (Daedalus-CAM, responsibility INAF). The present document has been issued to describe the Project Plan of the Daedalus–CAM imaging payload

A single-shot optical linear polarimeter for asteroid studies

Polarimetric studies of minor Solar System bodies are useful to access physical parameters, such as albedo and diameter, which are both important and difficult to derive by other techniques. Current activities in this field are limited since most instruments adopted in recent observing campaigns involve photomultipliers detectors. These sensors are suitable for observations of objects with fast polarization variations, but usually suffer from low quantum efficiency. This severely limits the number of accessible targets. For asteroids, the polarization evolves slowly enough to allow more sensitive albeit slower detectors (CCD-based polarimeters). However, polarimetric measurement accuracy may be hampered with usual "sequential" polarimeters. Indeed, retarder plate swapping time, readout and exposure time add up. Consequently, the time laps between complementary polarization measurements (some minutes) may be non-negligible in some cases, compared to the evolution time of the polarization parameters. Moreover, polarimetric accuracy may also be limited by airmass variations between complementary exposures. We are developing a new "single-shot" CCD polarimeter based on a "double-Wollaston" configuration already described in literature [9][10]. This allows simultaneous acquisition of the three Stokes parameters I, Q, U without any moving parts. So, the linear polarization degree can be measured accurately, even for targets with fast polarization and/or airmass variations. Presently, the polarization analyzer is in calibration phase, and will be installed soon at the F/12.5 Cassegrain focus of the West telescope at the "Centre Pédagogique Planète et Univers" facility (C2PU, Observatoire de la Côte d'Azur, Plateau de Calern, France)