| 研究課題/領域番号 |
14350220
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
計測工学
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
奥山 雅則 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (60029569)
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| 研究分担者 |
野田 実 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (20294168)
山下 馨 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (40263230)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
14,500千円 (直接経費: 14,500千円)
2003年度: 6,600千円 (直接経費: 6,600千円)
2002年度: 7,900千円 (直接経費: 7,900千円)
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| キーワード | スペクトル画像 / 微分分光 / 差分画像 / 特徴抽出 / 変調撮像 |
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| 研究概要 |
生体・環境モニタリングのための微分分光画像化システムの開発研究のために、波長微分原理の理論的考察および画像撮像系の設計・試作を行ない下記のように研究を進めた。
まず波長可変干渉フィルタの透過特性と撮像系の光学特性の実測値から波長微分動作のシミュレーションを行なった。使用した光学系の透過特性と撮像素子の感度から、撮影対象物の反射スペクトルに対する出力値を求め、これを基にして対象物の波長微分相当画像を再構成することが可能である。再構成されたシミュレーション画像は、実際の微分撮像画像と良く一致した。
また、波長変調と並んで蛍光変調および偏光変調による差分撮像を試み、スペクトル情報からだけでは得られない画像抽出が可能であることを確認した。蛍光変調撮像では、植物の葉緑素が持つ蛍光を通常の昼光下でも撮影することができた。偏光変調撮像では、ガラス面や水面の画像から反射光成分と透過光成分を独立して抽出することが可能であることを示した。
一方、波長変調撮像系において、二波長同時観測装置と狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせることにより、真のリアルタイム撮像系を構築した。差分前の二画像の取得に時間差が生じないため、時間と共にスペクトルが変化する対象物の特徴抽出が可能となった。これを用いて、生体モニタリングとして、血液中のヘモグロビンの酸化・還元についての画像化を試みた。手首部分を圧迫することにより静脈血の還流を妨げ、時間と共に手の甲の表面近くの毛細血管の静脈血が滞留する様子を観測した。酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの吸収スペクトルの差を利用して、スペクトルのピーク波長に応じた干渉フィルタを組み合わせることにより、静脈血の滞留を画像化することができた。
これら技術を組み合わせることにより、農作物の成育状態や森林被害等の環境モニタリング、また入院患者や在宅医療における遠隔モニタリングにおける特徴画像抽出が可能になると考えられる。
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