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高速視覚を用いたハイパー振動スペクトルカメラの研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H00769
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分21:電気電子工学およびその関連分野
研究機関広島大学

研究代表者

石井 抱  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (40282686)

研究分担者 松田 浩  長崎大学, 工学研究科, 教授 (20157324)
妹尾 拓  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (10512113)
姜 明俊  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (30819503)
高木 健  広島大学, 工学研究科, 准教授 (80452605)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)
2021年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
2020年度: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2019年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
キーワード実時間・長時間振動イメージング / 素レベル振動スペクトル計測 / 分布型ダイナミックセンシング / 音声周波数レベルでの振動パタン認識 / 高速画像認識と振動解析の統合 / 高速ビジョン / 振動分布計測 / 振動スペクトル解析 / 可視化イメージング / パタン認識
研究開始時の研究の概要

本研究では、音響信号と時間周波数帯域が整合した高速視覚をベースに、全画素の輝度信号に対して計算された振動スペクトル分布を特徴量とした画素レベルパタン認識を行う実時間振動スペクトルイメージングの概念を提案し、高速ターゲットトラッキングと時系列振動スペクトラム解析を統合したダイナミクスベースド画像認識理論の体系化を行う。実際に周波数解析機能を全画素並列実装したハイパー振動スペクトルカメラを開発するとともに、アピアランス検査のみでは欠陥・経時変化が検出困難だったサーベイランス事例を通し、人間の目には不可能な音声周波数レベルの振動パタン認識を可能とする新たな振動スペクトルイメージングの有効性を示す。

研究成果の概要

音響信号と時間周波数帯域が整合した多次元振動スペクトル画像に基づくダイナミクスベースド画像認識を実現する、画素レベルでの振動スペクトル解析機能を高速視覚に並列実装したハイパー振動スペクトルカメラを開発し、様々な振動サーベイランス応用事例を通し、音声周波数レベルの振動パタン認識を可能とする、高速画像認識技術と振動解析技術が融合した実時間振動スペクトルイメージングの有効性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで限定された計測点数のスポット構造診断ツールであった振動解析技術の適用範囲を大きく広げる分布型ダイナミックセンシング技術を確立した点で学術的意義は高く、アピアランスのみでは検出が難しい、構造物・機械の疲労検査、製品クラック検査、生体インピーダンス計測等の応用場面において、入力不変なダイナミクス特性に基づく実時間かつ長時間振動イメージング技術としての技術革新を喚起した点で社会的意義は高い。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 6件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 11件)

  • [雑誌論文] View and Scanning-Depth Expansion Photographic Microscope Using Ultrafast Switching Mirrors2022

    • 著者名/発表者名
      Shaopeng Hu, Wei Lu, Kohei Shimasaki, Mingjun Jiang, Taku Senoo, Idaku Ishii
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement

      巻: 71 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1109/tim.2022.3147331

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Omnidirectional Panoramic Video System With Frame-by-Frame Ultrafast Viewpoint Control2022

    • 著者名/発表者名
      Shaopeng Hu, Hongyu Dong, Mingjun Jiang,Taku Seno, Idaku Ishii
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letter

      巻: 7 号: 2 ページ: 4086-4093

    • DOI

      10.1109/lra.2022.3150484

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Wide-area Operation Monitoring of Conveyors Using a Panoramic Vibration Camera2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Shimasaki, Zulhaj Aliansyah, Taku Senoo, Idaku Ishii, Tomohiko Ito
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 61 号: 10 ページ: 2587-2596

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2021-182

    • NAID

      130008104260

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • 年月日
      2021-10-15
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] たわみ影響線及びたわみ曲線の変化率を利用した橋梁劣化箇所同定2021

    • 著者名/発表者名
      市川辰旺, 宮濱晃一, 佐々木謙二, 出水亨, 古賀掲維, 島崎航平, 石井抱, 松田浩
    • 雑誌名

      実験力学

      巻: 21 号: 2 ページ: 97-103

    • DOI

      10.11395/jjsem.21.97

    • NAID

      130008086183

    • ISSN
      1346-4930, 1884-4219
    • 年月日
      2021-07-03
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-Camera-Based Bridge Structural Displacement Measurement with Traffic Counting2021

    • 著者名/発表者名
      Zulhaj Aliansyah, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii, and Shuji Umemoto
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 13 ページ: 4517-4517

    • DOI

      10.3390/s21134517

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visual-Feedback-Based Frame-by-Frame Synchronization for 3000 fps Projector–Camera Visual Light Communication2021

    • 著者名/発表者名
      Atul Sharma,Sushil Raut, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, and Idaku Ishii
    • 雑誌名

      Electronics

      巻: 10 号: 14 ページ: 1631-1631

    • DOI

      10.3390/electronics10141631

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-frame-rate Video-based Multicopter Tracking System Using Pixel-level Short-time Fourier Transform2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Shimasaki, Nagahiro Fujiwara, Shaopeng Hu, Taku Senoo, and Idaku Ishii
    • 雑誌名

      Journal of Intelligent and Robotic Systems

      巻: 103 号: 2 ページ: 36-36

    • DOI

      10.1007/s10846-021-01483-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A 500-fps Pan-tilt Tracking System with Deep-learning-based Object Detection2021

    • 著者名/発表者名
      Mingjun Jiang, Kohei Shimasaki, Shaopeng Hu, Taku Senoo, and Idaku Ishii
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 6 号: 2 ページ: 691-698

    • DOI

      10.1109/lra.2020.3048653

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] 500-fps Omnidirectional Visual Tracking Using Three-Axis Active Vision System2021

    • 著者名/発表者名
      Mingjun Jiang, Ryo Sogabe, Kohei Shimasaki, Shaopeng Hu, Taku Senoo, and Idaku Ishii
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement

      巻: 70 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1109/tim.2021.3053971

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] A Simultaneous Multi-object Zooming System Using an Ultrafast Pan-tilt Camera2021

    • 著者名/発表者名
      Shaopeng Hu, Kohei Shimasaki, Mingjun Jiang, Taku Senoo, Idaku Ishii
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: 21 号: 7 ページ: 9436-9448

    • DOI

      10.1109/jsen.2021.3054425

    • 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] Projection-mapping-based object pointing using a high-frame-rate camera-projector system2021

    • 著者名/発表者名
      Deepak Kumar, Sushil Raut, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii
    • 雑誌名

      ROBOMECH Journal

      巻: - 号: 1 ページ: 8-8

    • DOI

      10.1186/s40648-021-00197-2

    • 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] HFR Projector Camera Based Visible Light Communication System for Real-Time Video Streaming2020

    • 著者名/発表者名
      Atul Sharma, Sushil Raut, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii
    • 雑誌名

      Sensors 2020

      巻: 20(18) 号: 18 ページ: 5368-5368

    • DOI

      10.3390/s20185368

    • 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] ミラー駆動型高速アクティブビジョンを用いた製鉄所コンベアモニタリング2020

    • 著者名/発表者名
      唐 正密, 島崎 航平, 姜 明俊, 高木 健, 石井 抱, 古賀 掲維, 松田 浩
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 106 号: 2 ページ: 61-70

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2019-059

    • NAID

      130007792550

    • ISSN
      0021-1575, 1883-2954
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] HFR-Video-Based Honeybee Activity Sensing2020

    • 著者名/発表者名
      Kohei Shimasaki ,Mingjun Jiang,Takeshi Takaki ,Idaku Ishii,Kazuhiko Yamamoto
    • 雑誌名

      IEEE Sensors Journal

      巻: Vol.20 号: 10 ページ: 5575-5587

    • DOI

      10.1109/jsen.2020.2968130

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Tandem Marker-Based Motion Capture Method for Dynamic Small Displacement Distribution Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Zulhaj Aliansyah, Kohei Shimasaki, Mingjun Jiang, Takeshi Takaki, Idaku Ishii, Hua Yang, Chikako Umemoto, Hiroshi Matsuda
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 31 号: 5 ページ: 671-685

    • DOI

      10.20965/jrm.2019.p0671

    • NAID

      130007731548

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2019-10-20
    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] ロボットハンドを使用した加振によるねじ緩み判別2021

    • 著者名/発表者名
      立石 侑也, 島崎 航平, 妹尾 拓, 石井 抱
    • 学会等名
      第39回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A 1.3M Pixel 34,700fps Global-Shutter BSI Imager with HDR and Motion Blur Suppression Capability2021

    • 著者名/発表者名
      Gaozhan Cai, Kenji Tajima, Arno Van Hoorebeeck, Periklis Stampoglis, Bert Luyssaert, Bart Dierickx, Canol Gokel, Tom Van Uffelen, Gerlinde Ruttens, Jun Yamane, Idaku Ishii
    • 学会等名
      International Image Sensor Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分蜂を捉えるミツバチカメラ2021

    • 著者名/発表者名
      島崎航平, 妹尾拓, 石井抱, 荻原麻理, 芳山三喜雄
    • 学会等名
      第38回センシングフォーラム 計測部門大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高速ビジョンを用いたバーチャル触診システム2021

    • 著者名/発表者名
      島崎 航平, 高橋 裕之, 妹尾 拓, 石井 抱
    • 学会等名
      日本機械学会 中国四国支部 第59期講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 超高速パンチルトカメラを用いたリモート振動モニタリングシステム2021

    • 著者名/発表者名
      島崎 航平,胡 少鵬,妹尾 拓,石井 抱
    • 学会等名
      IIP2021 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Vibration Detection Using Differential Multiple Exposure Imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Mingjun Jiang, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Nvidia Jetson TX2を利用した実時間振動イメージングシステム2021

    • 著者名/発表者名
      島崎航平, Atul Kumar Sharma,妹尾 拓,石井 抱
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Development of High-speed Miniature Pan-Tilt Embedded Vision System2021

    • 著者名/発表者名
      Sushil Raut, Idaku Ishii, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Akio Namiki
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] An Omnidirectional Multicopter Tracking System with HFR-Video-Based Vibration Source Localization2021

    • 著者名/発表者名
      Mingjun Jiang, Ryo Sogabe, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii
    • 学会等名
      SAMCON2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vibration-feature-based Multicopter Detection with CNN-based2021

    • 著者名/発表者名
      Sushil Raut, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii
    • 学会等名
      SAMCON2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-Person Authentication Using an Ultrafast Pan-Tilt Camera2021

    • 著者名/発表者名
      Liheng Shen, Shaopeng Hu, Kohei Shimasaki, Idaku Ishii
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Optics-photonics Design and Fabrication
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] View and Depth Expansion System for Microscope Photography Based on Dual Ultrafast Switching Mirror2021

    • 著者名/発表者名
      Shaopeng Hu, Wei Lu, Kohei Shimasaki, Idaku Ishii
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Optics-photonics Design and Fabrication
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Long-Time Automated Honeybees Count System Using High-Speed Vision2021

    • 著者名/発表者名
      Hironori Yoshida, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii, Kazuhiko Yamamoto
    • 学会等名
      2021 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速アクティブビジョンを用いた顔・QRコード同時照合システム2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤優 , 胡少鵬 , 島崎航平, 石井抱
    • 学会等名
      ROBOMECH2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous Multi-face Zoom Tracking for 3-D People-Flow Analysis with Face Identification2020

    • 著者名/発表者名
      Liheng Shen, Shaopeng Hu, Kohei Shimasaki, Taku Senoo, Idaku Ishii
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Mobility, Sensing and Networking (MSN 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 振動を伴う移動飛翔体に対する振動イメージング法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      岡村朋晃,島崎航平,姜明俊,高木健,石井抱
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Visible Light Communication using an HFR camera-projector system2019

    • 著者名/発表者名
      Sharma Atul,島崎航平,高木健,石井抱
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Informatic Projection Mapping for Simultaneous Environment Recognition2019

    • 著者名/発表者名
      Deepak Kumar, Sharma, Atul,島崎航平,高木健 ,石井抱
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GPU-accelerated High-speed Vision-based Vibration Spectrum Imaging2019

    • 著者名/発表者名
      島崎航平,Raut, Sushil,高木健,石井抱
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Displacement Measurement with High-speed Vision System and Retro-reflective Markers2019

    • 著者名/発表者名
      Zulhaj Aliansyah, Kohei Shimasaki, Mingjun Jiang, Takeshi Takaki, and Idaku Ishii
    • 学会等名
      Proceedings of International Conference on Advanced Mechatronics,Intelligent Manufacture and Industrial Automation 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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