複数の物体形状や文字列の実時間並列識別のための光アナログ計算システムの開発研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555138
• 研究機関: 茨城工業高等専門学校
• 研究代表者: 清水 勲 茨城工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (80042464)
• 研究分担者: 池田 耕 茨城工業高等専門学校, 機械工学科, 助手 (10321390) ; 加藤 文武 茨城工業高等専門学校, 機械工学科, 助手 (30270218) ; 砂金 孝志 茨城工業高等専門学校, 物質工学科, 助教授 (70193232) ; 原 勉 浜松ホトニクス株式会社中央研究所, 研究室長
• キーワード: 粒子形状識別 / 多重マッチトフィルタ / 光回折パターン / 光アナログコンピューティング / ホログラム自動作成 / 画像並列処理

研究概要

光アナログ計算機の中枢をなす複数形状並列識別用多重マッチトフィルタ(MMSF)を簡便迅速に作成するための溶剤蒸気現像型光導電プラスチックホログラム(PPH)自動現像装置(PPHV)を試作改良し、実用的なPPHVを開発した。また、防振・可搬型ホログラム作成装置をつくるために、1本の光学レール上にレーザ、ホログラム作成光学系、PPHVを1列にまとめて載せてシステムを構成した。これによって薄明るい室内の木製机上でホログラムが数分間で作成できるPPH自動作成システムが完成した。このシステムを簡便にMMSFを作成する装置として用いるために、その性能検査・評価を行なった結果、従来にない簡便で高性能のMMSF作成装置になることが確かめられた。レーザ光源、MMSF簡便作成装置、コヒーレント画像変換装置である空間光変調器(SLM)、CCDカメラまたはパソコンからの画像を画像投影器(CRT)を通して空間光変調器SLMに投影して概具からの画像をインコヒーレント・コヒーレント変換する装置、及びこれらの結合光学系を600mm長の1本の光学レーザ上に組み込んだ複数形状の光アナログ並列識別装置、すなわち光アナログ計算機を構成試作した。その結果、光アナログ計算機への形状識別アルゴリズムの搭載は次のように簡便に行えることが明らかになった。すなわち、参照形状群の配置はCCDカメラで撮影した被識別形状あるいはディジタル計算機画面上で作成した形状を、ディジタル計算機画面上で配置しSLM上に投影してPPHV上でMMSFを簡便迅速に覚醒することにより行われた。開発された光アナログ計算機で複数の粒子形状や文字列を識別した結果、それらが光速度で並列に識別されることが確かめられた。また、この方法が高密度の流速ベクトルの瞬時並列識別法として非常に有効であることも実験的に明らかにされた。

研究成果

• [文献書誌] 清水、砂金、斎藤、加藤: "ホログラム簡便自動作成装置の開発に関する研究"計測自動制御学会論文集(掲載決定). 1-7 (2000)
• [文献書誌] 加藤、清水: "Optical processing of the particle tracking velocimetry under the deformed double exposure"Measurement Science and Technology, Institute of Physics(掲載決定). 1-10 (2000)
• [文献書誌] 加藤、清水、砂金、原: "粒子群の形状・寸法ごとの空間分布の瞬時並列光アナログ識別法"エアロゾル研究. 14・2. 138-144 (1999)
• [文献書誌] 清水、加藤、砂金、池田: "複数形状並列のための光アナログ計算機の開発研究"日本機械学会・茨城講演会講演論文集. (990-1). 167-168 (1999)
• [文献書誌] 清水、大橋、砂金: "実時間干渉計測のためのホログラム簡便迅速自動作成システムの開発研究"日本機械学会・茨城講演会講演論文集. (990-1). 169-170 (1999)
• [文献書誌] 清水、加藤、柴田、池田: "3D PTV and measurement of 3D distributions and behaviour of particles in each shape and / or size"Proc. of the 8th Intern. Conference on Laser Anemometry Advanced and Applications. 301-307 (1999)
• [文献書誌] 清水、加藤、大橋、砂金: "粒子群の形状・サイズ別迅速識別システムの開発"第15回エアロゾル科学・技術研究討論会講演論文集. 15. 221-223 (1998)
• [文献書誌] 清水、加藤、砂金、佐藤: "Simultaneous discrimination of shapes and/ or sizes of particles by a MMSF made of PPH"Proc. of 5th Intern. Congress on Optical Particle Sizing. 87-90 (1998)
• [文献書誌] 桜井、岡本、加藤、清水: "Multi-directional real time interferometry using the Lenticular lens"Proc. of the Intern. Conference on Optical Technology and Image Processing in Fluid, Thermal and Combustion Flow. 132-133 (1998)