2022 Fiscal Year Annual Research Report
高速画像処理ハードウェアを基軸とした振戦抑制技術の確立と顕微鏡下手術支援への展開
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20H04158
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
柴田 裕一郎 長崎大学, 情報データ科学部, 教授 (10336183)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上松 聖典 長崎大学, 病院(医学系), 講師 (30380843)
諸麥 俊司 中央大学, 理工学部, 准教授 (70346930)
北岡 隆 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(医学系), 教授 (80234235)
眞邉 泰斗 長崎大学, 情報データ科学部, 助教 (90908534)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 振動抑制 / 画像処理 / マイクロサージャリー / FPGA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハードウェアによる画像からの振動抽出については、単純な特徴マッチングで計算された高密度オプティカルフローと、帯域制限多重フーリエ線形結合器（BMFLC）によるブロックベースのバンドパスフィルタを組み合わせた新しいアーキテクチャを実装した。また、勾配角を量子化した回転不変勾配ヒストグラム（RIHOG）を用いることで、フレームバッファのメモリ使用量を大幅に削減し、外部メモリを用いることなく単一の小規模FPGAで720pのビデオストリームを60fpsのリアルタイム性能で処理できることを明らかにした。医療用機器で重要となる機能安全性を高めるFPGAの異種冗長設計については、制御機構の実機によるオーバークロックテストの結果、提案する設計手法を導入することで、制御の堅牢性が向上することを確認した。中央大学を中心に開発した人間の手の代わりに振動抑制装置を支持して振戦を再現する装置については、磁気式3次元位置計測システムを用いた評価実験を行った。10人の被験者の振戦を発生させたところ平均誤差は10μm程度であることを明らかにした。また、これらの機械機構と長崎大学を中心に研究を行った画像処理ハードウェア機構と結合するインタフェースの開発を行った上で、振戦抽出システムが抽出した振戦振動の逆位相振動を手術器具先端に加振する共同実験を行った。まず、振戦抽出システムの各種パラメータの定量的評価を行い、セルサイズとウィンドウサイズを大くすることで振戦の抽出精度が向上することを確認し、次に移動平均フィルタを用いたトレンド除去処理機構の評価を通じて最適タップ数を実験的に求めた。その上で、振戦再現装置を用いて再現した10Hzの定常波振動に対し抑制を行う評価実験を行い、目標の振動成分を約60%抑制できることを明らかにした。以上の成果について、電子情報通信学会論文誌等で発表した。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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