Research on optimum spectral control technology for hyperspectral imaging

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04520
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21030:Measurement engineering-related
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: Ohtera Yasuo 富山県立大学, 工学部, 教授 (20292295)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高屋 智久 富山県立大学, 工学部, 准教授 (70466796)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: マルチスペクトルイメージング / ハイパースペクトルイメージング / フォトニック結晶 / 光スペクトル推定 / マルチスペクトル・フィルタアレイ / 非破壊検査

Outline of Final Research Achievements

In this project, we studied the optimal design and fabrication techniques of multispectral filter arrays (MFA), which are necessary to construct a snapshot hyperspectral or multispectral imaging system, and signal processing methods to recover spectra from the images captured by the system. In particular, we applied various machine learning algorithms, such as kernel regression and random forest regression, to estimate the arrival spectrum from sensor pixel values and confirmed their effectiveness. The applicability of this method was experimentally investigated by taking up several subjects, such as blood flow, fruits, and display coloration. In the latter half of the period, the optimal design of MFA using heuristic methods was also conducted.

Free Research Field

光計測工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ハイパー／マルチスペクトルカメラは一部実用化されているものの、コア部品であるMFAについては世界各国の研究機関で最適構成を求めて研究が進められている。このような中、本課題では波長分離性、低光学損失性及び生産性に優れた誘電体多層膜型のMFAを取り上げており、本課題で明らかとなったその設計指針、実応用場面での性能などは優れたマルチスペクトルカメラの創出に向けた学術的基盤となるものである。また特に食の安全の観点から、消費者が市販農産物の品質を直接的に可視化できるシステムも求められている。スマートフォン搭載型のマルチスペクトル型カメラの出現も近いと言われる中、本課題の方式はその有力な方式となり得る。