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安価なRGBカメラでのセグメンテーション精度向上のための光学フィルタの設計

Research Project

Project/Area Number 20K11870
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research InstitutionKochi University of Technology

Principal Investigator

栗原 徹  高知工科大学, 情報学群, 教授 (50401245)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords光学フィルタ / セマンティックセグメンテーション / ハイパースペクトル / 深層学習 / end-to-end学習 / スマート農業 / セグメンテーション
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、広く普及している安価なRGBカメラを用いたセマンティックセグメンテーション精度向上のための光学フィルタ設計法の確立である。
通常、RGBカメラは可視光をイメージセンサ直前に置いたRGBカラーフィルタによって適当に重み付けを行い、3バンド画像として世界の光量を記録している。本研究では、深層学習によるRGBカラー画像のセグメンテーションネットワークと同時にRGBカラーフィルタ前に配置する光学フィルタの分光透過率をend-to-endで学習することで、連続スペクトル情報を有効に利用したセグメンテーションの仕組みを開発する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、広く普及している安価なRGBカメラを用いたセマンティックセグメンテーション精度向上のための光学フィルタ設計法の確立である。通常、RGBカメラは可視光をイメージセンサ直前に置いたRGBカラーフィルタによって適当に重み付けを行い、3バンド画像として世界の光量を記録している。本研究では、元の光信号が連続スペクトルであることに立ち返り、RGBカラーフィルタによる3バンド重みづけ撮像を行う前に、目的のための最適波長を選択する枠組みを構築する。そのため深層学習により、(1)RGBカラー画像のセグメンテーションニューラルネットワーク、(2)RGBカラーフィルタ前に配置する光学フィルタの分光透過率、の2つを同時にend-to-endで学習することで、連続スペクトル情報を有効に利用し、かつ設計された光学フィルタに対し最適なセグメンテーションニューラルネットワークを同時に実現するセグメンテーションの仕組みを実現する。

本年度は、前年度に実現したカメラレンズの画角に対応し広い入射角範囲で設計値に近い性能を実現するための積層薄膜フィルタの分光透過特性・分光反射特性を計算し正面入射と斜め入射の両方で所望の分光透過特性に近い特性が得られる膜厚リストを求める手法による設計値の有効性を確認するため、いくつかの試作メーカーと技術相談を行った。
いまだ試作には至っておらず、引き続き試作メーカーを探索している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

試作メーカとの技術相談が思うように進まず、膜厚を指定できる発注先を探している状況である

Strategy for Future Research Activity

本年度を最後に試作メーカを引き続き探索する。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2023 2022 2021 Other

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

  • [Int'l Joint Research] 合肥工業大学(中国)

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] Wide-Angular Tolerance Optical Filter Design and Its Application to Green Pepper Segmentation2023

    • Author(s)
      Yu Jun、Zhan Shu、Kurihara Toru
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 23 Issue: 6 Pages: 2981-2981

    • DOI

      10.3390/s23062981

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 農業分野における深層学習を用いた画像認識技術の進化2023

    • Author(s)
      栗原 徹, 余 駿
    • Journal Title

      光学

      Volume: 51 Pages: 533-538

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fruit and Vegetable Detection in the Advanced Next-Generation Greenhouse Horticulture by IoP (Internet of Plants)2022

    • Author(s)
      栗原 徹
    • Journal Title

      Journal of The Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 61 Issue: 10 Pages: 738-741

    • DOI

      10.11499/sicejl.61.738

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • Year and Date
      2022-10-10
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical Filter Net: A Spectral-Aware RGB Camera Framework for Effective Green Pepper Segmentation2021

    • Author(s)
      Yu Jun、Kurihara Toru、Zhan Shu
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 9 Pages: 90142-90152

    • DOI

      10.1109/access.2021.3091305

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Color-Ratio Maps Enhanced Optical Filter Design and Its Application in Green Pepper Segmentation2021

    • Author(s)
      Yu Jun、Kurihara Toru、Zhan Shu
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 21 Issue: 19 Pages: 6437-6437

    • DOI

      10.3390/s21196437

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Learning an optical filter for green pepper automatic picking in agriculture2021

    • Author(s)
      Liu Xinzhi、Yu Jun、Kurihara Toru、Li Ke、Niu Zhao、Zhan Shu
    • Journal Title

      Computers and Electronics in Agriculture

      Volume: 191 Pages: 106521-106521

    • DOI

      10.1016/j.compag.2021.106521

    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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