Design of Coded Differential Spectroscopy

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21816
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: Funatomi Takuya 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (20452310)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安國 良平 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (40620612)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: 分光 / コンピュテーショナルフォトグラフィ / 超解像 / イベントカメラ / 時間変調 / 適応的サンプリング

Outline of Final Research Achievements

This project aims to directly measure spectral distributions and their wavelength derivatives by combining optics and computing. We proposed two methods: one uses a slightly tilted area sensor to observe the spectral distribution dispersed by an optical element such as grating. By adopting the super-resolution technique, this method can achieve a wavelength resolution up to 20 times higher than that of a conventional linear sensor. The other is spectral imaging which combines a temporally modulated spectral filter and an event camera that can efficiently measure intensity changes. This method enables adaptive sampling along wavelengths for unknown spectral distribution.

Free Research Field

コンピュータビジョン

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

1つめの手法は，光学系の論文誌であるOptics Expressに掲載された．
2つめの手法は，未知の分光分布を持つシーンに対して，波長微分値が大きいところを重点的にサンプリングし，波長微分が小さいところはほとんどサンプリングをしない，新しい原理の分光計測手法である．従来の分光カメラはいずれも波長軸に対して等間隔なサンプリングを行うが，本手法は分光分布に適応的なサンプリングを実現するため，計測する分光分布に応じた効率的なデータ圧縮が可能になると期待される．この特性により，リモートセンシングなど遠隔地における計測に重要な役割を果たすと考えられる．