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Single pixel imaging with weak energy illumination

Research Project

Project/Area Number 18K04976
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

Nitta Kouichi  神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (20379340)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywordsコンピュテーショナルイメージング / 画像回復 / 光イメージング / 深層学習 / シングルピクセルイメージング / 画像復元 / 光情報処理 / 光計測 / 高精細化 / 画像再構成 / システム試作 / 微弱信号計測 / 低侵襲イメージング / 信号再構成 / 情報光学
Outline of Final Research Achievements

An optical set up for the measurement in high definition type of single pixel imaging has been constructed. The proposed single pixel imaging system has been experimentally verified with the constructed setup.As results of experiments, it can be shown that the constructed set up can output an image with more than mega pixels.
Next, digital signal processing for image reconstruction suitable for the proposed single pixel imaging has been studied.A procedure based on deep learning with convolutional neural network model is originally developed. The developed procedure has been numerically estimated.
It has been found that the procedure is useful from the viewpoint of high image quality and low computational costs. Also, the proposed method is verified to be effective for high sensitive imaging in the condition of weak energy illumination.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

シングルピクセルイメージングは、従来の画像計測に対して、さまざまな特徴を有している。一方で、出力できる画像の画素数は従来法と比較して極めて少ない。本研究では、計測方法を工夫することで画素数100万以上を有する計測結果を提示できる方法をしめすことに成功している。このことから、本研究の成果によりこれまで少ない画素数においても価値がある応用に限定されているシングルピクセルイメージングの用途の拡大に寄与するものと考えている。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] シングルピクセルイメージングに基づく画像取得法2021

    • Author(s)
      仁田功一
    • Journal Title

      HODIC CIRCULAR

      Volume: 40 Pages: 4-11

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fast Computational Ghost Imaging with Laser Array Modulation2019

    • Author(s)
      Kouichi Nitta, Yuki Yano, Chihiro Kitada and Osamu Matoba
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 9 Issue: 22 Pages: 4807-4807

    • DOI

      10.3390/app9224807

    • NAID

      120006777086

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      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 光学処理による勾配降下法の実装2019

    • Author(s)
      辻林大揮,仁田功一,全香玉,的場 修
    • Journal Title

      レーザー研究

      Volume: 47 Pages: 164-168

    • NAID

      130008074029

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 等速運動する物体に対するシングルピクセルイ メージングにおける画像再構成2021

    • Author(s)
      成松 智輝,仁田 功一,全 香玉,的場 修
    • Organizer
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会本光学会年次学術講演会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ガルバノ反射鏡を用いたシングルピクセル干渉 イメージングの検討2021

    • Author(s)
      吉井 駿一,仁田 功一,鈴木 裕之,全 香玉 ,的場 修
    • Organizer
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会本光学会年次学術講演会, 16a-P07-2
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 計算機ゴーストイメージングとシングルピクセルイメージングに違いはあるか?2020

    • Author(s)
      仁田功一
    • Organizer
      第2回情報フォトニクス Zoom-in 研究会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental Verification of a Method for Single Pixel Imaging with One Dimensional Hadamard Transform and Time Division Multiplexing2020

    • Author(s)
      Kouichi Nitta, Atsushi Takigawa, Xiangyu Quan, and Osamu Matoba,
    • Organizer
      OSA Imaging and Applied Optics Congress, JTh2A39
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シングルピクセルイメージングにおける空間シフト操作による照射パターン更新法とその応用2020

    • Author(s)
      仁田功一
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2020), 15aES3
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      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 行分割シングルピクセルイメージングのための効率的な深層学習法2020

    • Author(s)
      三宅和岳,仁田功一,全 香玉,的場 修
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2020), 17pO18
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  • [Presentation] 光計測とディジタル計算の負荷を考慮したシングルピクセルイメージング2020

    • Author(s)
      仁田功一
    • Organizer
      一般社団法人レーザー学会学術講演会第40回年次大会
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Image reconstruction for single pixel imaging with row patterns illumination2019

    • Author(s)
      Atsushi Takigawa, Kouichi Nitta, Xiangyu Quan, and Osamu Matoba
    • Organizer
      Information Photonics (IP) in Optics & Photonics International Conference (OPIC) 2019
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on optical signal processing for single pixel imaging2019

    • Author(s)
      Kouichi Nitta
    • Organizer
      The 9th Korea-Japan Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP 2019)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] シフトパターン変調によるシングルピクセルイメージング2019

    • Author(s)
      大田 和樹,仁田 功一,全 香玉,的場 修
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] ディジタルマイクロミラーデバイスを用いたゴーストイメージングによる動画撮影の検討2019

    • Author(s)
      岡 駿佑,仁田 功一,全 香玉,的場 修
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2019)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 高解像シングルピクセルイメージングシステムの試作2019

    • Author(s)
      瀧川 厚志,仁田 功一,全 香玉,的場 修
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2019)
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  • [Presentation] メガピクセルを実現するシングルピクセルイメージング2019

    • Author(s)
      仁田 功一,瀧川 厚志, 全 香玉,的場 修
    • Organizer
      第13回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] シングルピクセルイメージングの基礎2019

    • Author(s)
      仁田 功一
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2019),
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] High definition single pixel imaging with a set of one dimensional Hadamard transform transform2019

    • Author(s)
      Kouichi Nitta, Kazuki Morimoto, ans Osamu Matoba
    • Organizer
      SPIE Conference 10889: High-Speed Biomedical Imaging and Spectroscopy IV in Photonics West BIOS (the largest biophotonics, biomedical opticsm and imaging conference)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] スペックル散乱の統計特性を利用した計算ゴーストイメージング2019

    • Author(s)
      仁田功一,
    • Organizer
      一般社団法人レーザー学会学術講演会第39回年次大会
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      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 単一画素計測とディジタル画像再構成による高精細イメージング2019

    • Author(s)
      仁田 功一
    • Organizer
      フォトダイナミズム・シングルピクセルイメージング合同ワークショップ(「乱れ」にはじまるイメージング),
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] High definition single pixel imaging2018

    • Author(s)
      Kouichi Nitta
    • Organizer
      The 8th Japana-Korea workshop on digital holography and information photonics (DHIP2018)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 単一画素計測と信号処理による画像計測2018

    • Author(s)
      仁田 功一
    • Organizer
      第43回光学シンポジウム
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      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 高精細シングルピクセルイメージングにおける信号回復2018

    • Author(s)
      瀧川 厚志, 仁田 功一, 全 香玉, 的場 修
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会, 20p-431B-3
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 光学フーリエ変換を用いた微分計算に関する研究2018

    • Author(s)
      仁田功一, 辻林大揮, 全 香玉, 的場 修
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2018)
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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