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シングルピクセルイメージングによる微弱光計測

研究課題

研究課題/領域番号 18K04976
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分30020:光工学および光量子科学関連
研究機関神戸大学

研究代表者

仁田 功一  神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (20379340)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードコンピュテーショナルイメージング / 画像回復 / 光イメージング / 深層学習 / シングルピクセルイメージング / 画像復元 / 光情報処理 / 光計測 / 高精細化 / 画像再構成 / システム試作 / 微弱信号計測 / 低侵襲イメージング / 信号再構成 / 情報光学
研究成果の概要

高精細イメージングを実現するシングルピクセルイメージングのための計測光学系を試作している。
試作した計測システムを用いて実験検証を行った結果、 100万以上の画素を有する画像取得結果を提示し、その有効性を示せている。
次に、高精細シングルピクセルイメージングの動作原理を活かした画像再構成について検討している。独自の深層学習モデルを考案しその検証を行なった。検証の結果、考案した深層学習画像生成法が、高画質化と計算負荷の観点から従来法と比較し、優位であることを確認できた。また、この画像生成法が、微弱光照射下においても有用であることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

シングルピクセルイメージングは、従来の画像計測に対して、さまざまな特徴を有している。一方で、出力できる画像の画素数は従来法と比較して極めて少ない。本研究では、計測方法を工夫することで画素数100万以上を有する計測結果を提示できる方法をしめすことに成功している。このことから、本研究の成果によりこれまで少ない画素数においても価値がある応用に限定されているシングルピクセルイメージングの用途の拡大に寄与するものと考えている。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] シングルピクセルイメージングに基づく画像取得法2021

    • 著者名/発表者名
      仁田功一
    • 雑誌名

      HODIC CIRCULAR

      巻: 40 ページ: 4-11

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Fast Computational Ghost Imaging with Laser Array Modulation2019

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Nitta, Yuki Yano, Chihiro Kitada and Osamu Matoba
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 9 号: 22 ページ: 4807-4807

    • DOI

      10.3390/app9224807

    • NAID

      120006777086

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光学処理による勾配降下法の実装2019

    • 著者名/発表者名
      辻林大揮,仁田功一,全香玉,的場 修
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 47 ページ: 164-168

    • NAID

      130008074029

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 等速運動する物体に対するシングルピクセルイ メージングにおける画像再構成2021

    • 著者名/発表者名
      成松 智輝,仁田 功一,全 香玉,的場 修
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会本光学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ガルバノ反射鏡を用いたシングルピクセル干渉 イメージングの検討2021

    • 著者名/発表者名
      吉井 駿一,仁田 功一,鈴木 裕之,全 香玉 ,的場 修
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会本光学会年次学術講演会, 16a-P07-2
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 計算機ゴーストイメージングとシングルピクセルイメージングに違いはあるか?2020

    • 著者名/発表者名
      仁田功一
    • 学会等名
      第2回情報フォトニクス Zoom-in 研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Experimental Verification of a Method for Single Pixel Imaging with One Dimensional Hadamard Transform and Time Division Multiplexing2020

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Nitta, Atsushi Takigawa, Xiangyu Quan, and Osamu Matoba,
    • 学会等名
      OSA Imaging and Applied Optics Congress, JTh2A39
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シングルピクセルイメージングにおける空間シフト操作による照射パターン更新法とその応用2020

    • 著者名/発表者名
      仁田功一
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2020), 15aES3
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 行分割シングルピクセルイメージングのための効率的な深層学習法2020

    • 著者名/発表者名
      三宅和岳,仁田功一,全 香玉,的場 修
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2020), 17pO18
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光計測とディジタル計算の負荷を考慮したシングルピクセルイメージング2020

    • 著者名/発表者名
      仁田功一
    • 学会等名
      一般社団法人レーザー学会学術講演会第40回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Image reconstruction for single pixel imaging with row patterns illumination2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Takigawa, Kouichi Nitta, Xiangyu Quan, and Osamu Matoba
    • 学会等名
      Information Photonics (IP) in Optics & Photonics International Conference (OPIC) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on optical signal processing for single pixel imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Nitta
    • 学会等名
      The 9th Korea-Japan Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] シフトパターン変調によるシングルピクセルイメージング2019

    • 著者名/発表者名
      大田 和樹,仁田 功一,全 香玉,的場 修
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ディジタルマイクロミラーデバイスを用いたゴーストイメージングによる動画撮影の検討2019

    • 著者名/発表者名
      岡 駿佑,仁田 功一,全 香玉,的場 修
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高解像シングルピクセルイメージングシステムの試作2019

    • 著者名/発表者名
      瀧川 厚志,仁田 功一,全 香玉,的場 修
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] メガピクセルを実現するシングルピクセルイメージング2019

    • 著者名/発表者名
      仁田 功一,瀧川 厚志, 全 香玉,的場 修
    • 学会等名
      第13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
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] シングルピクセルイメージングの基礎2019

    • 著者名/発表者名
      仁田 功一
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2019),
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] High definition single pixel imaging with a set of one dimensional Hadamard transform transform2019

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Nitta, Kazuki Morimoto, ans Osamu Matoba
    • 学会等名
      SPIE Conference 10889: High-Speed Biomedical Imaging and Spectroscopy IV in Photonics West BIOS (the largest biophotonics, biomedical opticsm and imaging conference)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スペックル散乱の統計特性を利用した計算ゴーストイメージング2019

    • 著者名/発表者名
      仁田功一,
    • 学会等名
      一般社団法人レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一画素計測とディジタル画像再構成による高精細イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      仁田 功一
    • 学会等名
      フォトダイナミズム・シングルピクセルイメージング合同ワークショップ(「乱れ」にはじまるイメージング),
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] High definition single pixel imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Nitta
    • 学会等名
      The 8th Japana-Korea workshop on digital holography and information photonics (DHIP2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 単一画素計測と信号処理による画像計測2018

    • 著者名/発表者名
      仁田 功一
    • 学会等名
      第43回光学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高精細シングルピクセルイメージングにおける信号回復2018

    • 著者名/発表者名
      瀧川 厚志, 仁田 功一, 全 香玉, 的場 修
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会, 20p-431B-3
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 光学フーリエ変換を用いた微分計算に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      仁田功一, 辻林大揮, 全 香玉, 的場 修
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会(Optics & Photonics Japan 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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