2021 Fiscal Year Annual Research Report
study of image sensor communication in turbid water
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19H02372
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
澤 隆雄 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 主任研究員 (50359139)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武内 伴照 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 高速炉・新型炉研究開発部門 大洗研究所 環境技術開発センター 材料試験炉部, 研究職 (00516825)
小澤 佑介 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (20634215)
後藤 慎平 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (90772939)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光無線 / 水中 / 濁度 / クロロフィル / イメージセンサ / R-CNN |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は研究の最終年度であることから，水中イメージセンサ通信の実用性について一定の判断材料となる成果を目指した研究を行った．
RGBの３色を用いる水中イメージセンサ通信において，それら各色の伝搬減衰量は水中の環境によって異なる値となる．そこでこの光の減衰量を，イメージセンサ―の構造も考慮して理論解析し，受信信号の強度をコンピュータシミュレーションで推定した．特に水中の濁度とクロロフィル濃度に注目し，それらの変化によって各色毎の受光強度がアンバランスに変化する事が通信性能へ与える影響を評価した．
イメージセンサ通信の送信には，LEDを平面上に並べた２次元の発光アレイを用いるが，そのアレイの発見と発光パターンに含まれる情報を抽出（復号）するために，機械学習を活用したニューラルネット（R-CNN）を用いて認識する事を想定した水中実験を行った．特に発見と復号成功率を高めるアレイの配列パターンを探る事を重視し，異なるパターンの水中用２次元LEDアレイを製作し，水中における色の伝搬減衰による劣化と，カメラ分解能付近の単板CCD特有の色劣化の二つの影響下における配列パターンの優劣を評価した．
発光素子をカメラで撮影する際，カメラの絞りが露出オーバーである状態では，発光素子の輝度を正しく記録する事が出来ない．その露出オーバー状態で撮影したイメージでは，発光素子の輝度がイメージ上の発光素子の大きさに左右されることに着目し，そのイメージから輝度を推定する方法を考案した．またこの推定方法を用いることで，RGB発光素子とイメージセンサを用いたカラー多値値通信を考案した．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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