| 研究課題/領域番号 |
20H02161
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21030:計測工学関連
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
木寺 正平 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00549701)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
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| キーワード | マイクロ波イメージング / 複素誘電率イメージング / レーダ画像化 / 逆散乱解析 / 電磁波伝搬 / 乳癌診断 / 道路非破壊診断 / 信号処理 / レーダ信号処理 / 非破壊検査 / 医療生体画像診断 / 深層学習 / トモグラフィ / 計測工学 / 電磁界逆散乱解析 / 複素誘電率推定 / 電磁界逆散乱問題 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，非侵襲医療画像診断（乳がん・皮膚がん検知，脳出血モニタリング）や非破壊検査（コンクリート内部の空洞・腐食・内部土砂化探知，農作物・木材の含水量計測，化学成分分析等）及び セキュリティ応用（空港・鉄道ゲートにおける危険物探知，薬物探知等）を想定した，マイクロ波，ミリ波，テラヘルツ波帯等への広範な電磁波センシング技術のための，レーダ理論とトモグラフィ理論を融合した全く新しい多元的画像解析法の研究基盤を創出する．独自のレーダ理論とトモグラフィ理論を融合させ，また多重散乱波や多偏波散乱データ解析と画像解析法を，双方向処理することで，様々な物理情報量が統合された多元的な画像化法を構築する．
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| 研究成果の概要 |
本課題ではマイクロ波による内部構造解析のための画像化手法として，レーダ方式とトモグラフィ方式を双方向に統合した画像解析法を構築した．特に生体組織や地中構造等で想定される不均質な背景媒質におけるレーダ画像化において，トモグラフィ法によるグリーン関数推定および不要応答抑圧を導入することで，従来のレーダ画像の問題点を本質的に改善した．
更にレーダ画像で推定された目標領域に対してトモグラフィ法を適用することで，不良設定性を大幅に緩和し，複素誘電率推定制度を改善させた．同手法の有効性を道路非破壊計測モデルおよび乳がん診断モデルの両方において，数値解析および実験データにより検証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本課題で構築されたレーダとトモグラフィの双方向融合による複素誘電率イメージング技術は，当該分野における実例が殆どない．また深層学習に基づく校正法を導入することで，これまで実環境下では抽出が難しかった複素誘電率を直接的に推定することを実証したのは，特筆すべき成果である．さらに同技術を社会的に重要な，道路・橋梁等の内部非破壊計測技術や乳がん診断を目的としたマイクロ波医療診断応用において，その有効性が実証されたことも重要な成果である．本成果を基盤として，本手法の完成度をさらに高めるともに，同技術の実用展開を見据えて，より大規模な問題を効率的に解く技術を開発していくことが重要である．
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