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Single-shot compact gigapixel camera with vHOE encoder

Research Project

Project/Area Number 18H03257
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research InstitutionOsaka University (2020-2021)
Tokyo Institute of Technology (2018-2019)

Principal Investigator

中村 友哉  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (70756709)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 遠藤 優  金沢大学, 機械工学系, 助教 (50803293)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2018: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Keywords符号化撮像 / 圧縮センシング / 超解像 / コンピュテーショナルイメージング / ホログラム光学素子 / 画像再構成
Outline of Annual Research Achievements

圧縮センシングに基づく符号化高解像度イメージングについて,これまで基礎実証及び光学的分解能制限への対処について取り組んできた.それぞれに成果が得られた一方で,当初の目標であるギガピクセル規模への解像度向上を考えた場合,当初の原理では効果に限界があり困難であることが課題であった.この問題の解決のため,今年度はより効果的なスパース拘束を適用,及び符号化光学系の拡張による性能改善に取り組んだ.計測対象物体そのものに対する,全変動などを用いたスパース拘束は,自然物体がターゲットである場合には有効性が低い.今年度の研究では,深さ計測可能なカメラを想定し,計測対象の深度マップにスパース拘束を適用する圧縮センシング超解像法を開発した.物体空間では一般的に空間輝度分布よりも空間深度マップの方が滑らかな構造を有していることが多い.そのため,深度マップへの全変動拘束の適用,及びそれを用いた超解像画像再構成アルゴリズムを設計し,シミュレーションにてその効果を確認した.さらに,符号化過程においても,より圧縮センシングにおいて良条件な系を実装するために,符号化開口を多段化する光学設計法を開発した.これにより,圧縮センシングへの条件の良さの尺度であるコヒーレンス値,及び画像再構成精度の観点から,超解像イメージングの性能改善をシミュレーションにて確認した.設計した手法の定量的な検証が完了したが,これらの実機及び実イメージングへの適用が今後の課題である.

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(18 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 7 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Superresolved image reconstruction in FZA lensless camera by color-channel synthesis2020

    • Author(s)
      Nakamura Tomoya、Watanabe Takuto、Igarashi Shunsuke、Chen Xiao、Tajima Kazuyuki、Yamaguchi Keita、Shimano Takeshi、Yamaguchi Masahiro
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 28 Pages: 39137-39137

    • DOI

      10.1364/oe.410210

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] コンピュテーショナルレンズレスカメラ2020

    • Author(s)
      中村友哉
    • Journal Title

      映像情報メディア学会誌

      Volume: 74 Pages: 951-954

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Super Field-of-View Lensless Camera by Coded Image Sensors2019

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura, Keiichiro Kagawa, Shiho Torashima, and Masahiro Yamaguchi
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 19 Pages: 1329-1329

    • DOI

      10.3390/s19061329

    • NAID

      120006594144

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Image Sensing with Optical Encoding2022

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura
    • Organizer
      Joint Symposium on Symbiotic Intelligence and Data Futures
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 圧縮超解像イメージングにおける符号化開口の多段化の検討2022

    • Author(s)
      加藤伶菜, 中村友哉, 岩田和也, 槇原靖, 八木康史
    • Organizer
      コンピュータビジョンとイメージメディア研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 点像分布関数設計と深度マップ正則化に基づくスナップショット空間超解像ToFセンシング2022

    • Author(s)
      河内穂高, 中村友哉, 槇原靖, 八木康史
    • Organizer
      コンピュータビジョンとイメージメディア研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 符号化を駆使したコンピュテーショナルレンズレスイメージング2022

    • Author(s)
      中村友哉
    • Organizer
      第47回光学シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Lensless imaging using a radial mask2022

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura
    • Organizer
      Information Photonics 2022 (IP2022)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 光符号化を利用したセンシング2022

    • Author(s)
      中村友哉
    • Organizer
      大阪大学先導的学祭研究機構共生知能システム研究センター若手研究者シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Extended depth-of-field computational lensless imaging2021

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura
    • Organizer
      The 11th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 符号化光学系を駆使したコンピュテーショナルイメージング2021

    • Author(s)
      中村友哉
    • Organizer
      第77回産研学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Extended depth-of-field lensless camera using a radial amplitude mask2020

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura, Shunsuke Igarashi, Shiho Torashima, and Masahiro Yamaguchi
    • Organizer
      Computational Optical Sensing and Imaging
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Computational lensless imaging with coded image sensor2019

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura
    • Organizer
      International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Super Field-of-View Lensless Camera by Coded Image Sensors2019

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura, Keiichiro Kagawa, Shiho Torashima, and Masahiro Yamaguchi
    • Organizer
      IEEE International Conference on Computational Photography
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Lensless imaging by coded image sensors2018

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura, Keiichiro Kagawa, Shiho Torashima, and Masahiro Yamaguchi
    • Organizer
      4th International Workshop on Image Sensors and Imaging Systems (IWISS2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イメージセンサを符号化開口として機能させるレンズレスイメージング2018

    • Author(s)
      中村友哉,香川景一郎,虎島史歩,山口雅浩
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Computational imaging utilizing volume hologram2018

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura and Masahiro Yamaguchi
    • Organizer
      The 4th Biomedical Imaging and Sensing Conference 2018 (BISC2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] レンズレス撮像装置2018

    • Inventor(s)
      中村友哉, 山口雅浩
    • Industrial Property Rights Holder
      中村友哉, 山口雅浩
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-155651
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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