2020 Fiscal Year Research-status Report
光の空間的伝播に基づく生体の表面下構造・生体情報の解析
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20K19825
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
岩口 尭史 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (50845526)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光伝播計測 / 屈折除去 / コースティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度は，解析の最初のステップとして対象表面で発生する屈折現象の計測と解析に取り組んだ．
屈折現象は，生体と空気などの屈折率の異なる境界を光が通過するときに発生するが，光線の進行方向の変化による幾何歪みを除去する先行研究は多くある一方で，同時に発生する集光現象に関する解析された研究は少ない．そこで光源であるプロジェクタから非平面の屈折面を通して任意のパターンが投影されるとき，投影面に生じる集光模様（コースティクス）を含む投影像の解析に関する研究に取り組んだ．
まず屈折の幾何歪みはの計測に取り組み，投影パターンと集光模様を入力としてオプティカルフローを計算することにより，未知の屈折面の形状であっても歪みを推定できることを確認した．
このオプティカルフローは集光度合いを暗に表すと考えられるため集光模様の解析へ応用可能である．そこで，集光模様解析の応用として，屈折面越しのプロジェクションマッピングを対象にし集光模様の除去手法を提案した．この手法では，深層学習を利用し投影目標パターンと，幾何歪みを表すオプティカルフローを入力とすることで，集光模様を打ち消す投影パターンを作成可能である．
さらに，水槽を利用した制御可能な波面生成装置を作成し，集光模様のデータ収集,および,デモンストレーション用のリアルタイムシステムを構築した．
ここまでの研究成果を国内学会で発表したほか，令和3年度に国際カンファレンスでも発表予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和2年度は，生体組織の光伝播特性を明らかにすること，計測手法の考案を目標としており，特に対象物体で発生する散乱特性の解析を予定していた．
実際には，屈折現象の解析を中心に研究に取り組んだが，屈折は生体組織においても発生することが知られており重要なテーマと位置づけられる．
特に提案した集光を考慮したプロジェクションマッピング手法は，計測対象内部での光源照射を制御手法としての応用を想定しており，目標としている光伝播計測の基礎技術の一部を確立できたといえる．
これらの成果は国内学会（画像の認識・理解シンポジウム MIRU2020）で発表したほか，国際学会（International Conference On Computational Photography）でも発表予定である．
以上より全体としては概ね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は，散乱現象の解析手法を中心に取り組む予定である．
散乱現象は屈折現象と比較すると，現象が発生する体積に注目する必要があり物体形状に大きく依存する解析が困難な現象である．
近年ではコンピュータグラフィックスによる散乱を含むシミュレーションと深層学習を組み合わせるアプローチが提案されており，既存手法の調査，および，応用可能性の検討が今後の課題である．
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| Causes of Carryover |
購入物品として計上していた処理用・実験用計算機・プロジェクタについては，今後の研究方針によって要件が変更となることが考えられるため次年度以降の購入とする．
旅費が発生しなかった理由として，国際学会での発表を検討していたが実際には投稿を行わなかったこと，また，参加した国内学会がオンライン開催へ変更されたことがあげられる．
物品購入を次年度以降に持ち越したことを除いて，予算執行計画に大きな変更は必要ないと考えられる．
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Research Products
(2 results)
