• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2018 Fiscal Year Annual Research Report

Functional biomedical imaging with multi-aperture and multi-tap CMOS image sensors

Research Project

Project/Area Number 18H01497
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

香川 景一郎  静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (30335484)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 津村 徳道  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00272344)
小室 孝  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10345118)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywordsマルチアパーチャカメラ / CMOSイメージセンサ / マルチタップ / 機能的生体イメージング
Outline of Annual Research Achievements

今年度は,まず近赤外感度を高めた市販センサを使って8波長計測(2眼は波長幅の狭い低感度波長930nmに割り当て)可能なマルチスペクトル複眼カメラを試作した.また,複眼画像から視差を除去し,全ての個眼像を位置合わせするためのアルゴリズムを確立した.マルチカメラでよく用いられるステレオキャリブレーションはパラメータの推定誤差が大きいため,画像情報から直接位置合わせする方法を検討した.周波数領域イメージングのために,モンテカルロシミュレーションによるルックアップテーブルの作成を行うとともに,多波長の吸収係数画像から生体色素濃度を推定するためのフィッティング法を開発した.以上のアルゴリズムを前述の市販センサを用いた複眼カメラに適用し,シリコーンファントムを用いてその有効性を確認した.また,計測対象に構造光を投影してその3次元形状を計測し,対象の表面上で縞の間隔が均等になるような正弦波パターンを生成・投影する手法を実装し,実際のプロジェクタ・カメラシステムを用いて動作を確認した.研究室で以前開発した電荷排出機能付き4タップ画素センサを用い,8倍速で正弦波を投影し,3位相画像に加えて環境光画像を撮影して減算することで,被写体の動きに強く照明光下でも生体の吸収・減衰散乱係数の2次元マップがリアルタイム計測可能であることを実証した.多重露光レーザスペックルコントラスト法に基づく血流速さの2次元マップを前述の現有4タップ画素センサを用いて実証した.3×3眼の複眼イメージセンサのための電荷排出機能をもつ4タップをデバイスシミュレータを用いて開発した.画素ピッチ11.2μm角とし,電荷転送速度を比較するために,異なるフォトダイオードサイズのテスト画素を設計した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

市販センサを用いたシステムを開発するとともに,必要な一連の画像処理アルゴリズムを開発し,その機能を実験的に検証した.現有4タップ画素センサを用いて吸収・減衰散乱係数2次元マップのリアルタイム計測に成功し,実験的にマルチタップセンサの有効性を示すことができた.イメージセンサ開発は画素開発に留まっているが,概ね順調に進んでいる.レーザスペックルコントラストに基づく血流速さ計測についても,現有4タップ画素センサを用いて実証に至っており,総合的にはおおむね順調に進んでいると考えている.

Strategy for Future Research Activity

昨年度設計したイメージセンサを試作し,その特性を計測する.実験データに基づき選択・改良した画素を用いて複眼イメージセンサを設計する.昨年度試作した市販センサを用いた複眼カメラを用いて,レーザースペックル血流速さ計測と,吸収・減衰散乱係数計測を融合し,これらの同時計測を実現する.ファントム,被験者を用いた実証についても引き続き準備を進める.

  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of California, Irvine(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of California, Irvine
  • [Int'l Joint Research] Linkoping University(スウェーデン)

    • Country Name
      SWEDEN
    • Counterpart Institution
      Linkoping University
  • [Presentation] Multi-tap CMOS image sensors and multi-aperture cameras for biomedical imaging2019

    • Author(s)
      Keiichiro Kagawa, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito,
    • Organizer
      Proc. 24th Int’l Symp. On Artificial Life and Robotics (AROB 24th)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Motion-artifact-free near-video-rate spatial-frequency-domain imaging using a 4-tap CMOS image sensor with ambient light suppression2019

    • Author(s)
      Yuki Nishioka, Keiichiro Kagawa, Chen Cao, Norimichi Tsumura, Takashi Komuro, Katsumasa Nakamura, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito
    • Organizer
      SPIE Photonics West BiOS
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-spectral spatial-freqyency-domain imaging with a compact compound-eye camera TOMBO2019

    • Author(s)
      Keiichiro Kagawa, Tomoya Koike, Yuki Nishioka, Takaya Omura, Norimichi Tsumura, Takashi Komuro, Mohammad Torabzadeh, Rolf Sagger, Ata Sharif, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, Jun Tanida
    • Organizer
      Photonics West BiOS
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 時間・空間分割多重生体光イメージングに向けたマルチタップ画素の設計2019

    • Author(s)
      柴田伊織, 香川景一郎, 安富啓太, 川人祥二
    • Organizer
      情報フォトニクス研究会第13回関東学生研究論文講演会
  • [Presentation] Medical imaging with multi-tap CMOS image sensors2018

    • Author(s)
      Keiichiro Kagawa, Keita Yasutomi, Shoji Kawahito
    • Organizer
      Proc. 4th Int’l Workshop on Image Sensors and Imaging Systems (IWISS2018)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 複眼分光カメラと光源の波長特性を考慮した生体色素濃度画像推定2018

    • Author(s)
      小池知也, 香川景一郎, 大村昂也
    • Organizer
      情報フォトニクス研究会第13回関東学生研究論文講演会
  • [Presentation] マルチタップCMOSイメージセンサによる生体イメージング:散乱・蛍光・血流2018

    • Author(s)
      香川景一郎, 安富啓太, 川人祥二
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2018
  • [Presentation] 4タップCMOSイメージセンサを用いたリアルタイム静脈イメージング2018

    • Author(s)
      西岡佑記, 香川景一郎, Chen Cao, 津村徳道, 小室孝, 中村和正, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, 安富啓太, 川人祥二
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2018
  • [Presentation] 複眼マルチスペクトルカメラを用いた生体色素濃度の2次元マップ推定2018

    • Author(s)
      小池知也, 香川景一郎, 西岡佑記, 大村昂也, 津村徳道, 小室孝, Rolf Saager, Mohammed Torabzadeh, Ata Sharif, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, 谷田純,
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2018
  • [Presentation] 小型複眼マルチスペクトルカメラと用いた空間周波数領域生体光イメージング2018

    • Author(s)
      香川景一郎, 西岡佑記, Mohammad Torabzadeh, Rolf Saager, Ata Sharif, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, 谷田純
    • Organizer
      第12回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会
  • [Presentation] 小型複眼マルチスペクトルカメラを用いた空間周波数領域生体イメージング2018

    • Author(s)
      大村昂也, 西岡佑記, 香川景一郎, Mohammad Torabzadeh, Rolf Saager, Ata Sharif, Anthony Durkin, Bruce Tromberg, 谷田純
    • Organizer
      映像情報メディア学会情報センシング研究会
  • [Presentation] マルチタップCMOSイメージセンサを用いた生体光イメージング2018

    • Author(s)
      香川景一郎, 安富啓太, 川人祥二
    • Organizer
      映像情報メディア学会情報センシング研究会

URL: 

Published: 2019-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi