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2017 年度 実施状況報告書

センサ融合とクロストーク除去によるハイパースペクトル画像計測の高感度化

研究課題

研究課題/領域番号 16K12457
研究機関東京工業大学

研究代表者

熊澤 逸夫  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (70186469)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードマルチスペクトル画像センサ / センサ融合 / 逆問題 / デコンボリューション / クロストーク除去 / 分光
研究実績の概要

28年度に構成した構造の独自センサを用いて、クロストーク除去アルゴリズムとセンサ融合の原理により、スペクトルの分離を試みてきたが期待していた分離性能は達成できていない。通常のRGBカラーカメラでの計測結果と従来より簡易で高速撮影ができるがクロストークが大きくなる新方式マルチスペクトルカメラの計測結果を融合することにより、クロストークの除去を試みてきたが、想定以上に悪条件のデコンボリューション問題となることが判明した。また異なるカメラ間で計測画像の画素の正確な対応付けが必要であり、対応付けの際に上述したクロストークが画像照合を困難とするため、従来技術だけでは対応付けが困難であることから、ステレオカメラで被写体との距離を計測して幾何光学的に画素の対応付けを行うことを試みてきた。ステレオカメラの2台のカラーカメラと上記独自センサのセンサ融合により、空間分解能とスペクトル分解能がいずれも高まることを期待していたが、まだ装置の試作が完了していないため、本課題の研究期間を1年延長することとした。幾何光学的校正を行う際には、3つのセンサの対応画素のスペクトル情報間に多数の連立方程式ができるのでこれを高次の逆問題として定式化することができた。しかしながら、問題の各種パラメータや行列の要素の値は実験的に求める必要があり、本年度は、そのために多数のサンプル画像を蓄積し、これらサンプルから以下の(1)(2)の方針によって、パラメータを推定することに成功した。(1)人工ニューラルネットワークを学習することによってクロストークを除去する仕組みを形成する。(2)線形で定式化すると逆行列を解く際に悪条件ため、各種の制約項を導入して、制約下での復元誤差最小化問題として定式化して、各種の最適化アルゴリズムを用いてクロストークを排除する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

スペクトルの近接バンドや画像の近隣画素間のとクロストークの除去を試みてきたが、想定以上に悪条件のデコンボリューション問題となることが判明したため、計算機上のシミュレーションで期待通りの性能を確認できなかったため、それを原理とする計測システムの試作になかなか着手できなかった。また異なるカメラ間で計測画像の画素の正確な対応付けが必要であり、対応付けの際に上述したクロストークが画像照合を困難とするため、従来技術だけでは対応付けが困難であることから、ステレオカメラで被写体との距離を計測して幾何光学的に画素の対応付けを行うことになったが、ステレオカメラの2台のカラーカメラと上記独自センサのセンサ情報を融合するためのキャリブレーションが困難であったため、計測実験が予定通りに行えなかった。ただし上述した(1)(2)の方針がいずれも成功したことから、研究期間を1年延長して試作システムを完成させて、クロストークを除去し、空間分解能とスペクトル分解能の当初目標を達成する見込みである。

今後の研究の推進方策

上述したように試作装置の試作と計測実験が遅れていたが、上述した(1)(2)の方針がいずれも成功したことから、研究期間を1年延長して試作システムを完成させて、クロストークを除去し、空間分解能とスペクトル分解能の当初目標を達成する見込みである。

次年度使用額が生じた理由

スペクトルの近接バンドや画像の近隣画素間のとクロストークの除去を試みてきたが、想定以上に悪条件のデコンボリューション問題となることが判明したため、計算機上のシミュレーションで期待通りの性能を確認できなかったため、それを原理とする計測システムの試作になかなか着手できなかった。そのため研究期間を1年延長して試作システムを完成させて、クロストークを除去し、空間分解能とスペクトル分解能の当初目標を達成する見込みである。次年度使用額はこの試作費用に充てる予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Image restoration with multiple hard constraints on data-fidelity to blurred/noisy image pair2017

    • 著者名/発表者名
      武山 彩織 , 小野 峻佑 , 熊澤 逸夫
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E100-D ページ: 1953-1961

    • DOI

      https://doi.org/10.1587/transinf.2016PCP0003

    • 査読あり
  • [学会発表] 空間-波長方向の正則化を用いたノイズにロバストなHyperspectral Pansharpning2017

    • 著者名/発表者名
      武山彩織 , 小野峻佑 , 熊澤逸夫
    • 学会等名
      第32回信号処理シンポジウム予稿集
  • [学会発表] パンクロマティック画像に含まれるガウシアンノイズを考慮したhyperspectral pansharpeningに関する手法2017

    • 著者名/発表者名
      武山彩織 , 小野峻佑 , 熊澤逸夫
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告
  • [学会発表] ANN Approach for Predicting Economic Trends based on Electric Energy Consumption during Natural Disaster Period2017

    • 著者名/発表者名
      Akanit Kwangkaew , Virach Sornlertlamvanich , Itsuo Kumazawa , Siriya Skolthanarat
    • 学会等名
      Proceedings of 11th International Conference on Knowledge, Information and Creativity Support Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] On the Multi-resolution Image Land Cover Mapping Using Deep Learning2017

    • 著者名/発表者名
      Watsana Bupphawat , Teerasit Kasetkasem , Preesan Rakwatin , Itsuo Kumazawa , Thitiporn Chanwimaluang
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Information and Communication Technology for Embedded Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] RGB-D Classification using Feature Selection on the Combination of Different Features2017

    • 著者名/発表者名
      Wasif Khan , Ekachai Phaisangittisagul , Luqman Ali1c , Duangrat Gansawat , Itsuo Kumazawa
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Information and Communication Technology for Embedded Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Text Detection and Recognition on traffic panel in roadside imagery2017

    • 著者名/発表者名
      Sarwar Khan , Somying Thainimit , Sanparith Marukatat , Itsuo Kumazawa
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Information and Communication Technology for Embedded Systems
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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