2015 Fiscal Year Research-status Report
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26540085
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
向川 康博 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (60294435)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松下 康之 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (30756507)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 光伝播 / 光線空間 / プロジェクタ / カメラ / 反射屈折光学系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度には，カメラと平面鏡の組合せにより，任意位置に仮想カメラを配置する方法を明らかにし，最適な平面鏡の配置について検討を行った．その結果，１台のカメラと１枚の平面鏡の組合せで実現できる仮想カメラの方向と位置に関する幾何学的な制約を明らかにした．
この初年度の成果により，４次元の光線を発生させ，４次元の光線として記録できる基本的な枠組みは明らかとなった．それ踏まえて，２年目においては，特に４次元の光線を発生させるプロジェクタ側と，４次元の光線を記録するカメラ側に分け，それぞれについて具体的な応用を定めて，技術的な可能性を探求した．まず，４次元光線の発生については複数のプロジェクタを同時に用いて，異なる奥行に異なるパターンを投影できるシステムを構築した．具体的には，数値計算で求められた４次元光線空間をできるだけ忠実に再現するために，各プロジェクタから投影される２次元パターンの最適化手法を明らかにした．一方，４次元光線の記録については，光線空間カメラを用いて４次元的に光線の領域分割を行うアリゴリズムを新たに開発した．具体的には，機械学習と，隣接する光線の類似性に基づいたエネルギー最小化問題として解く手法を明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２年目以降には以下を具体的な研究項目と予定していた．
(a) ８次元光伝播の分解
(b) ８次元光伝播の低次元断面可視化
前者(a)については，半透明物体に入射した光は，表面からの距離に従って広がることを利用し，プロジェクタから空間周波数の異なる格子状パターンを投影することで，反射光を深さごとに分解する技術を開発した．
後者(b)については，点光源を動かすことで４次元の光線空間を記録し，必要な光線を集め，特定の奥行きのみに焦点の合う２次元画像として可視化するリフォーカシング技術を開発した．他にも様々な低次元断面の見せ方の可能性があるが，このリフォーカシング技術は，当初予定していなかった細胞のイメージングへの応用が可能であることが明らかとなった．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる2016年度は，高次元の光伝播から潜在的な情報を抽出することで，シーンの幾何学的・光学的情報を推定し，シーンを高度に理解できる手法を確立し，本研究課題の最終目標を達成する．
特に，本研究課題を申請した2013年秋には，光の飛行時間から距離を計測するTime of Flightカメラは一般的ではなかったが，最近では，光伝播解析に利用できることがわかってきた．光が伝播する光路長を直接計測できれば，複雑な光伝播の解析に大きく役立つ．そこで，解析のための道具として新たに Time of Flightカメラも加えて，本研究課題を実現する．
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| Causes of Carryover |
光伝播解析に Time of Flightカメラが利用できることが新たに明らかとなり，シミュレーション実験を優先して研究を行っていたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初想定していなかった Time of Flightカメラや，超短時間のインパルス光を照射できる光源などを納入し，研究に役立てる．
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