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フォトニック結晶型フィルタアレイと圧縮センシングの融合による分光偏光イメージング

研究課題

研究課題/領域番号 18K11368
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61010:知覚情報処理関連
研究機関宇都宮大学

研究代表者

篠田 一馬  宇都宮大学, 工学部, 准教授 (50639200)

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: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード分光画像 / 偏光画像 / 圧縮センシング / フィルタアレイ / フォトニック結晶 / 画像処理 / 画像 / マルチスペクトル / カラーフィルタ / 色補間 / 偏光
研究成果の概要

本研究では,フォトニック結晶と圧縮センシングの融合により,対象物の分光画像と偏光画像を同時にワンショットで取得できる撮像系の実現を目指す.提案法では,フォトニック結晶を用いたフィルタアレイをモノクロCCDに搭載することでグレイスケール画像をワンショットで撮影し,その画像からL1ノルム最小化による復元問題を解くことで,様々な波長情報と偏光情報を復元する.本研究期間では,フィルタ感度と復元手法の双方を圧縮センシングに基づき新たに開発し,実機上でワンショット撮影画像から無偏光分光画像,直線偏光強度画像,RGB画像を復元可能であることが確認された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

単一多層膜かつ単一露光で分光と偏光を同時に撮影できることは,画像を利用したアプリケーションの発展にとって大きなインパクトとなり得る.提案カメラは,AI技術と組み合わせることで,これまでのイメージングでは実現不可能なアプリケーションを小型・安価・高速なカメラで実現できるようになる.例えば,光沢と模様の両方を持つ金属表面の欠陥検出,粘膜光沢下の腫瘍を検出するカプセル型内視鏡診断,悪天候や夜間における車載カメラによる障害物検知などの技術イノベーションにより,超スマート社会(Society5.0)の実現に貢献が期待できる.

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

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Direct estimation of NIR reflection spectra utilizing a snapshot-type spectrometer with photonic crystal multi-spectral filter arrays2020

    • 著者名/発表者名
      Ohtera Yasuo、Ikeda Nao、Takaya Tomohisa、Shinoda Kazuma
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 59 号: 17 ページ: 5216-5216

    • DOI

      10.1364/ao.384820

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-destructive analysis of the moisture content in shiitake mushrooms (Lentinula edodes) using near-infrared imaging at 1450?nm2020

    • 著者名/発表者名
      Shinoda Kazuma、Konno Naotake、Suzuki Tomohiro
    • 雑誌名

      Mycoscience

      巻: 61 号: 5 ページ: 235-239

    • DOI

      10.1016/j.myc.2020.04.005

    • NAID

      40022362994

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alignment-free filter array: Snapshot multispectral polarization imaging based on a Voronoi-like random photonic crystal filter2020

    • 著者名/発表者名
      Shinoda Kazuma、Ohtera Yasuo
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 28 号: 26 ページ: 38867-38867

    • DOI

      10.1364/oe.411488

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] NIR spectrum estimation utilizing a photonic crystal distributed passband-type multiple filter array2019

    • 著者名/発表者名
      Ohtera Yasuo、Shinoda Kazuma
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 58 号: 12 ページ: 3166-3166

    • DOI

      10.1364/ao.58.003166

    • 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] Demosaicking Using a Spatial Reference Image for an Anti-Aliasing Multispectral Filter Array2019

    • 著者名/発表者名
      Kawase Maru、Shinoda Kazuma、Hasegawa Madoka
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Image Processing

      巻: 28 号: 10 ページ: 4984-4996

    • DOI

      10.1109/tip.2019.2910392

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Snapshot multispectral polarization imaging using a photonic crystal filter array2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Shinoda, Yasuo Ohtera, and Madoka Hasegawa
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 26 号: 12 ページ: 15948-15961

    • DOI

      10.1364/oe.26.015948

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Joint optimization of multispectral filter arrays and demosaicking for pathological images2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Shinoda, Maru Kawase, Madoka Hasegawa, Masahiro Ishikawa, Hideki Komagata, Naoki Kobayashi
    • 雑誌名

      IIEEJ Transactions on Image Electronics and Visual Computing

      巻: 6 ページ: 13-21

    • NAID

      130007511680

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 分光偏光イメージングとその病理診断応用2019

    • 著者名/発表者名
      篠田一馬
    • 学会等名
      第11回バイオナノシステムズ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Snapshot multispectral imaging using a filter array2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Shinoda
    • 学会等名
      International Workshop on Image Sensors and Imaging Systems
    • 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] フォトニック結晶型フィルタアレイを用いた分光偏光カメラ2018

    • 著者名/発表者名
      篠田一馬
    • 学会等名
      第19回情報フォトニクス研究グループ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フォトニック結晶を用いたワンショット分光偏光カメラ2018

    • 著者名/発表者名
      篠田一馬
    • 学会等名
      JST新技術説明会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フィルタアレイによる分光イメージングとその応用2018

    • 著者名/発表者名
      篠田一馬
    • 学会等名
      第15回UUOサロン
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] ワンショット分光偏光カメラ

    • URL

      http://www.is.utsunomiya-u.ac.jp/icl/index.php?Research%2FMultispectralPolarizationImaging

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] フィルタ、撮像装置及び撮像システム2020

    • 発明者名
      篠田一馬
    • 権利者名
      宇都宮大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-203840
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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