2015 Fiscal Year Research-status Report
圧縮センシングによる低コストマルチスペクトルイメージングシステムの研究
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15K20899
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
篠田 一馬 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50639200)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 画像 / マルチスペクトル / カラーフィルタ / 色補間 / 圧縮 / センシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，デジタルカメラで広く用いられているカラーフィルターアレイをマルチスペクトル撮影に応用し，さらにモザイク画像に適した符号化法を設計することで，RGB 画像システムと同等またはそれ以下のデータ量でマルチスペクトル画像を利用できるシステムを目指している．特にフィルタの感度，配置，モザイク画像の圧縮，モザイク画像からの色復元を線形システムとしてモデル化し，圧縮センシングとしてこれらを最適化することで，実用的で歪みの少ないイメージングシステムを開発する．
本年度は，100バンドを超えるマルチスペクトル画像の撮影と観測基底の最適化を中心に検討を行った．まず撮影対象とする病理標本の分光透過率を取得するため，ハイパースペクトルカメラによる顕微鏡撮影システムを構築し，基準光源の校正や信号処理によるノイズ除去を行った．本撮影システムによって121バンドのマルチスペクトル画像を撮影し，今後の検討に使用するためのテスト画像の収集が完了した．
取得した画像に対して，分光透過率の再現性を高めるためのマルチスペクトルフィルタアレイの最適化を検討した．感度および配置に関する最適化アルゴリズムを開発した結果，従来研究よりも高い復元精度を達成することができたため，本成果はIS&T Electronic Imaging，Asia-Pacific Signal and Information Processing Association，および国内会議にて成果発表を行った．また，マルチスペクトル画像の圧縮および運用に関する研究でも従来手法より高い復元精度を達成したため，IEICE Trans. on Fundamentals，Optical Reviewの論文採択と特許出願に加え，Association Internationale de la Couleur，International Symposium on Multispectral Colour Science，および国内会議にて成果発表を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マルチスペクトルフィルタアレイの設計検討については，その組み合わせ数の多さから従来の外部研究では最大5バンドまでしか最適化を行うことができなかった．本研究では16バンドの配置最適化を完了しただけでなく，フィルタの感度分布も任意の形状で最適化できるため，従来よりも実用性の高いフィルタ設計が可能となると考えられる．さらに，簡易的ではあるがフィルタ感度とデモザイクの同時最適化の基礎アルゴリズムも本年度で提案できたため，当初予定よりやや順調に進んでいる．
また，当提案システムで撮影されたマルチスペクトル画像の医療応用および運用に関する検討に関しても，病理標本の組織定量化および伝送フォーマットの面で一定の成果が得られたため，本成果も外部発表および特許出願を行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
MSFAおよびデモザイクの同時最適化に関しては当初計画通り進んでいるため，次年度のアルゴリズムの改良によってさらなる精度改善が見込まれる．また，次年度は圧縮過程も考慮した最適化手法の基礎モデルの検討を開始する予定となっている．
応用検討についても順調に進んでおり，次年度は具体的なMSFAの製造上の制約を明らかにし，感度最適化アルゴリズムに反映させる予定である．また，その制約を加えた上での医用画像の画質評価および有用性の検討も埼玉医科大学で行う予定である．
また，助成金の使途に関する変更点として，当初申請時よりも物品費に関する交付額が減額されたことにより，初年度のCCDの購入を見送っていた．しかし埼玉医科大学の協力により同製品よりも高性能なカメラの借用許可を得られ，当初予定よりも高解像度かつ多くの枚数のテスト画像を得ることができている．よって物品購入費の残額を次年度に繰り越すことで，撮影環境向上のための補正機材の購入，および成果発表に本費用を充当することを予定している．
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| Causes of Carryover |
助成金の使途に関する変更点として，申請時よりも物品費に関する交付額が減額されたことにより，初年度の冷却CCDの購入が難しくなったため，本物品の購入を見送った．また，旅費およびその他の経費については，学会開催地の関係で予定よりも旅費に余剰が生じたが，ほぼ予定通りの使用となっている．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
埼玉医科大学の協力により，購入予定の製品よりも高性能なカメラの借用許可を得られたため，当初の予定よりも高解像度かつ多くの枚数のテスト画像を得ることができている．よって物品購入費の残額を次年度に繰り越すことで，撮影環境向上のための照明および補正機材の購入（主に安定電源制御による光源とオプション品）に充当を予定している．また，初年度は当初予定よりも成果発表の件数が多くなったため，次年度も同様に増加することが見込まれ，成果発表のための旅費に本繰越額を充当することも予定している．
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[Journal Article] An efficient wavelet-based ROI coding for multiple regions2015
Author(s)
Kazuma Shinoda, Naoki Kobayashi, Ayako Katoh, Hideki Komagata, Masahiro Ishikawa, Yuri Murakami, Masahiro Yamaguchi, Tokiya Abe, Akinori Hashiguchi, Michiie Sakamoto,
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Journal Title
IEICE Trans. on Fundamentals
Volume: E98-A
Pages: 1006-1020
DOI
Peer Reviewed
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