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データセントリック手法による散乱イメージング技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H02799
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関大阪大学

研究代表者

谷田 純  大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (00183070)

研究分担者 西村 隆宏  大阪大学, 工学研究科, 助教 (10722829)
小倉 裕介  大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (20346191)
堀崎 遼一  大阪大学, 情報科学研究科, 助教 (20598958)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
キーワード機械学習 / 深層学習 / イメージング / 位相回復 / 超解像 / 波面補正 / 複眼光学系 / 顕微鏡 / 散乱 / スペックル相関 / 三次元イメージング / 応用光学 / 画像 / 計算イメージング / 数理物理 / 計算機ホログラム / 回折イメージング / レンズレス光学系
研究成果の概要

散乱媒質の入出力応答を機械学習により推定するデータセントリック手法に基づく新たな散乱イメージング技術として、超解像回折イメージング、インコヒーレント符号化開口イメージング、深層学習に基づく計算機ホログラム生成法、機械学習に基づく波面センシング技術、複眼光学系によるマルチモーダルセンシング、3次元スペックル相関イメージングを開発した。ホログラフィック顕微鏡と超解像照明イメージングにより実体試料の観測における有効性を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

散乱媒質中の物体情報を復元する散乱イメージングは幅広い分野で利用されるが、強散乱媒質については、理論に基づいたモデルだけでは有効な方法は見つかっていない。本研究は、悪条件下においても、散乱媒質の入出力応答だけから高性能なイメージングを可能にする一連の技術を提示し、それらの有効性を示している。また、イメージング分野における人工知能技術の効果的な活用法を提示し、今後の技術展開に対する多くの示唆を与えている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 16件、 招待講演 13件)

  • [雑誌論文] Analysis of non-iterative phase retrieval based on machine learning2020

    • 著者名/発表者名
      Nishizaki Yohei, Horisaki Ryoichi, Kiitaguchi Katsuhisa, Saito Mamoru, Tanida Jun
    • 雑誌名

      Optical Review

      巻: 27 号: 1 ページ: 136-141

    • DOI

      10.1007/s10043-019-00574-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diffusion-based single-shot diffraction tomography2019

    • 著者名/発表者名
      Horisaki Ryoichi、Fujii Kazuki、Tanida Jun
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 44 号: 8 ページ: 1964-1964

    • DOI

      10.1364/ol.44.001964

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noninvasive three-dimensional imaging through scattering media by three-dimensional speckle correlation2019

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Yuka、Horisaki Ryoichi、Tanida Jun
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 44 号: 10 ページ: 2526-2526

    • DOI

      10.1364/ol.44.002526

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-shot noninvasive three-dimensional imaging through scattering media2019

    • 著者名/発表者名
      Horisaki Ryoichi、Okamoto Yuka、Tanida Jun
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 44 号: 16 ページ: 4032-4032

    • DOI

      10.1364/ol.44.004032

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep learning wavefront sensing2019

    • 著者名/発表者名
      Nishizaki Yohei、Valdivia Matias、Horisaki Ryoichi、Kitaguchi Katsuhisa、Saito Mamoru、Tanida Jun、Vera Esteban
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 1 ページ: 240-240

    • DOI

      10.1364/oe.27.000240

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Computational imaging demands a redefinition of optical computing2018

    • 著者名/発表者名
      Tanida Jun
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 9S1 ページ: 09SA01-09SA01

    • DOI

      10.7567/jjap.57.09sa01

    • NAID

      210000149654

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep-learning-generated holography2018

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Horisaki、Ryosuke Takagi、Jun Tanida
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 57 号: 14 ページ: 3859-3859

    • DOI

      10.1364/ao.57.003859

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-shot and lensless complex-amplitude imaging with incoherent light based on machine learning2018

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Horisaki Kazuki Fujii、Jun Tanida
    • 雑誌名

      Optical Review

      巻: 25 号: 5 ページ: 593-597

    • DOI

      10.1007/s10043-018-0452-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data-centric method for object observation through scattering media2018

    • 著者名/発表者名
      Tanida Jun、Horisaki Ryoichi
    • 雑誌名

      The third International Conference on Photonics Solutions (ICPS2017)

      巻: 10714 ページ: 32-32

    • DOI

      10.1117/12.2299986

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] コンピュテーショナル撮像技術とその応用展開2017

    • 著者名/発表者名
      谷田 純
    • 雑誌名

      光学

      巻: 46 ページ: 388-392

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Learning-based single-shot superresolution in diffractive imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Horisaki Ryoichi、Takagi Ryosuke、Tanida Jun
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 56 号: 32 ページ: 8896-8896

    • DOI

      10.1364/ao.56.008896

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Applications of machine learning in imaging technology2019

    • 著者名/発表者名
      Tanida Jun
    • 学会等名
      2nd International Forum on Advanced Optical Imaging
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Application of machine learning to optical sensing and imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Tanida Jun
    • 学会等名
      8th Applied Optics and Photonics China
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Data-centric approach for miscellaneous optical sensing and imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Tanida Jun, Horisaki Ryoichi
    • 学会等名
      Photonics Asia 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of a Mobile TOMBO System for Multi-spectral Imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Tetsuya, Kagawa Keiichiro, Masaki Yasuo, Tanida Jun
    • 学会等名
      4th International Conference on Photonics Solutions
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AI Technologies for Optics and its Related Fields2019

    • 著者名/発表者名
      Tanida Jun
    • 学会等名
      Phase Change Oriented Science PCOS2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Machine-learning-based optical sensing and imaging technology2019

    • 著者名/発表者名
      Tanida Jun, Horisaki Ryoichi
    • 学会等名
      Optics & Photonics Taiwan International Conference (OPTIC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Super-resolution imaging by scanning subdiffraction-limit optical pattern2019

    • 著者名/発表者名
      Ogugra Yusuke, Shinkawa Daiki, Nishimura Takahiro, Tamada Yosuke, Tanida Jun
    • 学会等名
      13th Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering (OIE2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Subdiffraction-limit optical-pattern generation and its application to super-resolution imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Ogugra Yusuke, Shinkawa Daiki, Nishimura Takahiro, Tamada Yosuke, Tanida Jun
    • 学会等名
      The 5th Biomedical Imaging and Sensing Conference (BISC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] AI Opticsのめざすもの2019

    • 著者名/発表者名
      谷田 純
    • 学会等名
      第1回先進電子システム工学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サブ回折限界光パターン生成と超解像イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      小倉裕介
    • 学会等名
      第1回先進電子システム工学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サブ回折限界スポット照明によるバイオイメージング2019

    • 著者名/発表者名
      新川大生,西村隆宏,小倉裕介,玉田洋介,谷田 純
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Application of Machine Learning for Optical Sensing and Imaging through Scattering Media2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Tanida
    • 学会等名
      2018 Taiwan-Japan Bilateral Symposium in Optics for Intelligent Information Science & Technology: Biophotonics & Agricultural Photonics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Novel imaging based on mathematical tools: from compressive imaging to machine-learning sensing/imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Tanida
    • 学会等名
      Optics and Photonics Congress 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Learning-based signal retrieval from scattering media2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Tanida and Ryoichi Horisaki
    • 学会等名
      7th International Conference on Speckle Metrology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] サブ回折限界パターン照明による超解像イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      小倉 裕介
    • 学会等名
      第9回ディジタルオプティクス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] サブ回折限界光パターン生成とイメージング応用2018

    • 著者名/発表者名
      小倉裕介,新川大生,西村隆宏,玉田洋介,谷田純
    • 学会等名
      第12回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] サブ回折限界スポットを利用した超解像手法:高倍率対物レンズ系による検証2018

    • 著者名/発表者名
      新川大生,西村隆宏,小倉裕介,玉田洋介,谷田 純
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Laser scanning microscopy with subdiffraction-limit pattern2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Ogura, Daiki Shinkawa, Takahiro Nishimura, Yosuke Tamada, Jun Tanida
    • 学会等名
      The 8th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層学習を用いたインコヒーレントホログラフィックイメージング2018

    • 著者名/発表者名
      藤井 和希, 堀崎 遼一, 谷田 純
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Computer-generated holography based on deep learning2018

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Horisaki and Jun Tanida
    • 学会等名
      Joint Symposia on Optics - Optics & Photonics Japan 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 機械学習に基づくマルチモードファイバーを用いた対象判別2018

    • 著者名/発表者名
      堀崎 遼一, 谷田 純
    • 学会等名
      第8回バイオメトリクスと認識・認証シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Lateral spatial resolution improvement in laser scanning fluorescence microscopy using a subdiffraction limit optical spot2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nishimura, Daiki Shinkawa, Yusuke Ogura, Yosuke Tamada, and Jun Tanida
    • 学会等名
      Proc. SPIE 10711, Biomedical Imaging and Sensing Conference 1071109
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] サブ回折限界光スポットの走査に基づく超解像イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      小倉裕介,新川 大生,西村隆宏,玉田洋介,谷田純
    • 学会等名
      第65回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 波長符号とベイズ解析に基づく超解像蛍光イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      西村隆宏,小倉裕介,谷田純
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第38回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Data-centric method for object observation through scattering media2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Tanida and Ryoichi Horisaki
    • 学会等名
      The third International Conference on Photonics Solutions
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computational imaging toward redefinition of optical computing2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Tanida
    • 学会等名
      International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Focusing through scattering media based on machine learning2017

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Horisaki, Ryosuke Takagi, and Jun Tanida
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 散乱媒質中への機械学習を用いたフォーカシング2017

    • 著者名/発表者名
      髙木 良輔, 堀﨑遼一, 谷田 純
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Object recognition through a multi-mode fiber based on machine learning2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Takagi, Ryoichi Horisaki, and Jun Tanida
    • 学会等名
      The 7th Korea-Japan Workshop on Digital Holography and Information Photonics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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