| 研究課題/領域番号 |
19K15466
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
吉田 周平 近畿大学, 理工学部, 講師 (10632606)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | ディジタルホログラフィ / デジタルホログラフィ / 圧縮センシング / 3次元計測 / ホログラフィ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は，スパース信号推定の手法である圧縮センシングをデジタルホログラフィに応用した高感度・高分解能の3次元イメージング手法を確立することにある．デジタルホログラフィは干渉縞の数値解析により，物体の詳細な3次元構造を可視化できる優れた計測技術であるが，他の計測技術と同様に標本化定理の制約を受ける．本研究では，標本化定理の制約を超える効率的なサンプリングが可能な圧縮センシングの方法論を，デジタルホログラフィの3次元イメージングアルゴリズムに適用する．これにより，高分解能で耐ノイズ性能が高く，可視光以外にも適用可能な3次元計測を実現するとともに，未知現象解明のための基盤技術の創造を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では、信号のスパース性を利用したサンプリングの枠組みである圧縮センシングをディジタルホログラフィに適用し、高分解能の3次元計測を行う手法を確立した。
具体的成果としては、圧縮センシングをディジタルホログラフィに適用し、1枚のホログラムから物体波を高解像度で再構成する手法を提案した。提案手法では、ホログラムの記録過程を線形変換として定式化し、圧縮センシングに基づく再構成手法により高分解能の物体波を得ることができる。
また、3次元散乱密度分布による光散乱と散乱密度分布の再構成アルゴリズムを定式化し、その応用として、マイクロ流体工学のためのホログラフィック粒子追跡速度計測を提案した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、ディジタルホログラフィに圧縮センシングを応用することで、高分解能の3次元計測手法を確立した。ディジタルホログラフィはイメージセンサで取得した干渉縞の画像から物体波を計測する技術である。また、スパース信号推定の手法である圧縮センシングは、少数の測定値から原信号の再構成が可能である。
提案手法はディジタルホログラフィに基づいた手法であるため計測後の光学系調整やフォーカス調整が可能であり、自由度の高い運用が可能である。加えて圧縮センシングの方法論に由来する高効率計測が可能である。本研究の成果は、未知現象解明のための基盤技術の創造につながることが期待できる。
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