シングルピクセルイメージングに基づく生体深部観察の実現

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K03887
• Research Institution: Seikei University
• Principal Investigator: 中野 和也 成蹊大学, 理工学部, 准教授 (80713833)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: シングルピクセルイメージング / SWIR / 生体観察

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，シングルピクセルイメージング（SPI: Single-Pixel imaging）を実施する計測システムについて設計及び構築を実施した．
このシステムに必須のディジタルミラーデバイス（DMD：Digital Mirror Device）モジュールを導入した．このディジタルミラーデバイスは近赤外光だけでなく，可視光にも適応可能である．さらに，上記のディジタルミラーデバイスや光学系全体の柔軟な位置合わせに必要な固定具や治具について設計した．治具はディジタルミラーデバイスの故障につながる静電気や計測の誤差となる迷光といった問題に対してある程度の考慮をしている．ただし，迷光については計測の大きな障壁となることから，次年度については，このことに注意をして，この治具等を使用して拡張性のあるシステムを構築予定である．この他に，シングルピクセルイメージングによる深層学習を目的としたデータセットを計算機によるシミュレーションから生成することにも実施している．この方法では計算にメモリーやCPU，GPU等の多くのリソースが必要であり，モデルの条件を複雑にするにつれて計算時間も長くなる．したがって，どのようなモデルを作成するかなどを決めて，その条件を定義する必要がある．具体的にはモデルの複雑性をどの程度まで採用するかが重要である．この他にも最適なパラメータやモデルの設計にはまだ課題もあるが，次期以降も引き続き進めていく．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度はほぼ予定通りに進んでいる．システム構築や治具などを検討し，次年度の実験の基礎を構築したと言える．さらに，本研究で計画している深層学習に必要な学習データセットの生成についても行っている．

Strategy for Future Research Activity

今後は計測システムを完成させて，様々な対象に対する計測やイメージングを行う予定である．ハード面以外にも本年度に実施した学習データセットの生成についても条件を精査して引き続き実施する予定である．

Causes of Carryover

次年度は構築したシステムの結果を見て，最適な光学素子などを購入する予定である．