CMRFモデルに基くプラスチック地雷探知システムの開発研究

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15206047
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 廣瀬 明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (70199115)
• キーワード: 直線テーパ型スロットアンテナ / 直交ホモダイン検波 / 直接カップリング / 対人プラスチック地雷探知 / 自己組織化マップ / 複素ニューラルネットワーク / ミリ波レーダ・イメージング

研究概要

申請者らの研究グループはこれまでに、画像処理の基本モデルの一つであるMRF(マルコフ・ランダム・フィールド)モデルを、物理波動のエネルギーと位相の概念に基いて複素振幅画像に拡張したCMRF(複素マルコフ・ランダム・フィールド)モデルを提案している。一方、プラスチック地雷を探知するには、電磁波強度のほかに、誘電率変化や誘電率境界による共振に伴う電磁波の位相変化に着目することが重要であると考えられる。本研究の最終目標は、このCMRFモデルを基盤とし、またアレイアンテナによる干渉型レーダに着目して、得られる複素振幅データに対して適応的・非線形な画像信号処理を行う、複素ニューラルネットワーク画像情報処理システムを開発することである。そして学習と適応性によって、地雷探知に有用な情報を無駄なく取りだし、高い検出確率と視認性を持つプラスチック地雷探知試作機を構築しようとするものである。
本年は特にアンテナのアレイ化に関する基礎的な研究を行った。研究室に現有のレーダシステムは、38GHz帯用で比較的小型であるが、ホーンアンテナを掃引するタイプのもので、地下探索用ではない。そのため、2次元(面的)に複素振幅のデータが取得可能な、地雷用の小型アレイアンテナの実現を目指したフロントエンドの設計をすすめた。将来のアレイ化の要素をなす1単位部分のアンテナと回路である。その結果、次の特徴を持つアンテナ・フロントエンドを実現することに成功した。(1)広い周波数範囲(4GHz〜12GHz)にわたって電磁波を効率よく放射・受信する直線テーパ型スロットアンテナ、(2)アンテナで受信された信号をこの広帯域にわたって振幅及び位相の変動少なく直交ホモダイン検波するホモダイン検波回路、および(3)送信アンテナおよび受信アンテナの間の直接カップリングを抑制しながら放射電磁波に与える擾乱が小さいセパレータ、である。この成果を土台として、来年度以降も、地雷探知システムの構築をすすめてゆく。

研究成果

• [雑誌論文] Frequency-controlled learning logic circuit using spatially differential phase-value coding (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kawata, A.Hirose
  • 雑誌名: Appl.Opt. (in press)
• [雑誌論文] A Fractal estimation method to reduce the distortion in phase unwranning process (2005)
  • 著者名/発表者名: A.B.Suksmono, A.Hirose
  • 雑誌名: IEICE Trans.on Electron. E88-B,1 ページ: 364-371
• [雑誌論文] Intelligent beamforming by using a complex-valued neural network (2004)
  • 著者名/発表者名: A.B.Suksmono, A.Hirose
  • 雑誌名: Jounal of Intelligent and Fuzzy Systems 15,3-4 ページ: 129-147
• [雑誌論文] Plastic mine detecting radar system using complex-valued self-organizing map that deals with multiple-frequency interferometric images (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Hara A.Hirose
  • 雑誌名: Neural Networks 17,8-9 ページ: 1201-1210
• [雑誌論文] Analysis of the influence of differences in somatic symmetry and sharpness on the firing rate (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Sakatani, A, Hirose
  • 雑誌名: Neurocomputing 58-60 ページ: 503-509
• [雑誌論文] エレクトロニクスを豊かにする複素ニューラルネットワーク (2004)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬 明
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌、小特集「複素ニューラルネットワーク」 87,6 ページ: 447-449
• [雑誌論文] 位相と振幅を見るスーパー右脳 --干渉型レーダ・イメージング・システムおよび適応的な光波位相等化器への応用-- (2004)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬 明, A.B.Suksmono, 川田 宗太郎
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌、小特集「複素ニューラルネットワーク」 87,6 ページ: 482-487
• [雑誌論文] Ultra-wideband beamforming by using a complex-valued spatio-temporal neural network (2004)
  • 著者名/発表者名: A.B.Suksmono, A.Hirose
  • 雑誌名: Int'l Conf.on Neural Inform.Processing (ICONIP)2004 Calcutta ページ: 104-109
• [雑誌論文] Mode-utilizing developmental learning based on coherent neural networks (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Hirose, Y.Asano, T.Hamano
  • 雑誌名: Int'l Conf.on Neural Inform.Processing (ICONIP) 2004 Calcutta ページ: 116-121
• [雑誌論文] Influence of dendritic spine morphology on spatiotemporal change of calcium/calmoduline-dependent protein kinase density (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Kato, S.Sakatani, A.Hirose
  • 雑誌名: Int'l Conf.on Neural Inform.Processing (ICONIP) 2004 Calcutta ページ: 131-136
• [雑誌論文] The spatiotemporal dynamics of intracellular ion concentration and potential (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Sakatani, A.Hirose
  • 雑誌名: Int'l Conf.on Neural Inform.Processing (ICONIP) 2004 Calcutta ページ: 50-56
• [雑誌論文] Proposal of the spectral gradient method to extract text/character regions from general scene images (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Baba, A.Hirose
  • 雑誌名: Int'l Conf.on Image (ICONIP) 2004 ページ: 211-214
• [雑誌論文] Wideband and compact microwave front-end circuit for adaptive plastic landmine imaging arrays (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Inaba, T.Hara, A.Hirose
  • 雑誌名: Int'l Symp.on Antennas and Propagation (ISAP) 2004 Sendai ページ: 517-520
• [雑誌論文] The super brain electronics : applications to soft-processing radar system (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Hirose
  • 雑誌名: Int'l Conf.On Fuzzy System & Innovational Computing (FIC) 2004 Hibikino ページ: 213-218
• [雑誌論文] Frequency-controlled learning logic circuit using spatially differential phase-value coding (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Kawata, A.Hirose
  • 雑誌名: Int'l Conf.On Optics in Computing (OiC)' 2004 Engelberg ページ: 67-68
• [雑誌論文] 「スーパー右脳」と複素ニューラルネットワーク (2004)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬 明
  • 雑誌名: 数理科学 492 ページ: 78-83
• [図書] 複素ニューラルネットワーク (2005)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬 明
  • 総ページ数: 180
  • 出版者: サイエンス社
• [図書] Complex-Valued Self-Organizing Map : A Framework of Adaptive Processing for Multiple-Frequency Millimeter-Wave Interferometric Imaging Systems, in Systems and Human Science-For Safety, Security, and Dependability (T.Arai, et al.(ed.)) (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Hirose, T.Hara
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: Elsevier