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Optimization-based hologram image processing framework

Research Project

Project/Area Number 19K20293
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

Endo Yutaka  金沢大学, 機械工学系, 助教 (50803293)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsホログラフィ / 画像処理 / 画像再構成 / 最適化
Outline of Research at the Start

ホログラフィと画像処理を組み合わせた計測技術(DH: Digital Holography)では,画像処理が複雑化・多様化し,その開発に要するコストの増大が問題となっている.本研究では,DHシステムにおける画像処理を最適化問題として統一的に扱う手法を提案し,スケーラブルかつ高性能なホログラム画像処理フレームワークの構築を目指す.また開発したフレームワークを様々なDHシステムに応用し,その有用性を実証する.

Outline of Final Research Achievements

Digital holography is an imaging technique using holographic image recording and computational image reconstruction. In digital holography, the development cost of a high-performance image processing system is increasing because the image processing system must be customized to a specific optical system. In this study, we developed a scalable and high-performance image processing framework for digital holography. In the framework, image reconstruction is cast as an optimization problem and solved by proximal splitting algorithms. We applied the framework to inline digital holography and single-pixel digital holography to verify its effectiveness.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

デジタルホログラフィは対象の3次元情報をレンズレスで取得できる技術であり,広視野・高分解能・高速な3次元観察を実現できる技術として幅広い分野で活用されている.特に,コントラストの低い透明試料を染色せずに観察できるため,生命科学や医療分野での活用が期待されている.本研究で開発したフレームワークは,デジタルホログラフィに基づく計測システム全般で広く活用でき,その画像処理システム開発の容易化・高性能化に貢献するものである.

Report

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

    (11 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Color single-pixel digital holography with a phase-encoded reference wave2019

    • Author(s)
      Endo Yutaka, Tahara Tatsuki, Okamoto Ryo
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 58 Issue: 34 Pages: G149-G149

    • DOI

      10.1364/ao.58.00g149

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiwavelength-selective phase-shifting digital holography without mechanical scanning2019

    • Author(s)
      Tahara Tatsuki, Endo Yutaka
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 58 Issue: 34 Pages: G218-G218

    • DOI

      10.1364/ao.58.00g218

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] シングルピクセルホログラフィによる複数波長センシング2021

    • Author(s)
      遠藤 優, 田原 樹, 岡本 亮
    • Organizer
      2021年第1回ホログラフィック・ディスプレイ研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 物体認識タスクに最適化した単一画素カメラの性能評価2020

    • Author(s)
      中島 凱, 遠藤 優
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一画素カメラにおける空間変調パターンの物体認識に対する最適化2020

    • Author(s)
      中島 凱, 遠藤 優
    • Organizer
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] RGB 照明を用いたカラーシングルピクセルディジタルホログラフィ2019

    • Author(s)
      遠藤 優, 田原 樹, 岡本 亮
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 機械走査部の無い波長選択位相シフトディジタルホログラフィック顕微鏡システム2019

    • Author(s)
      田原 樹, 遠藤 優
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 波長依存位相変調を用いた複数波長シングルピクセルディジタルホログラフィ2019

    • Author(s)
      遠藤 優, 田原 樹, 岡本 亮
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ホログラフィにおけるシングルピクセルイメージングの活用2019

    • Author(s)
      遠藤 優, 田原 樹, 岡本 亮
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 波長選択抽出位相シフト法に基づく複数波長定量位相イメージング2019

    • Author(s)
      田原 樹, 遠藤 優, 涌波 光喜, Boaz Jessie Jackin, 市橋 保之, 大井 隆太朗
    • Organizer
      令和元年第3回ホログラフィック・ディスプレイ研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Multiwavelength holographic image sensing of various light2019

    • Author(s)
      Tatsuki Tahara, Yutaka Endo, Koki Wakunami, Boaz Jessie Jackin, Yasuyuki Ichihashi, Ryutaro Oi
    • Organizer
      The 9th Korea-Japan Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2022-01-27  

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