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IMAGING DEVICE AND METHOD

Patent code P190016506
File No. (S2018-0587-N0)
Posted date Nov 25, 2019
Application number P2019-079588
Publication number P2019-191175A
Date of filing Apr 18, 2019
Date of publication of application Oct 31, 2019
Priority data
  • 62/663423 (Apr 27, 2018) US
Inventor
  • (In Japanese)佐藤 いまり
  • (In Japanese)島野 美保子
  • (In Japanese)アート・スブパアサ
  • (In Japanese)浅野 祐太
  • (In Japanese)西野 恒
Applicant
  • (In Japanese)大学共同利用機関法人情報・システム研究機構
Title IMAGING DEVICE AND METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device and method, capable of imaging even an uneven subject surface having a simpler structure than the conventional one with higher accuracy than before.
SOLUTION: An imaging device for capturing a transitional under-surface scattered light in an object 10 to be observed to image inner surface light propagation comprises: a light source 1 for irradiating at least one of surface irradiation points Pp separated by a predetermined radius from a predetermined observation surface point Po observed on the surface 10S of the object with illumination; an image sensor 2 for detecting beam radiance from the observation surface point; and an imaging processor 20 for forming an image having the transitional radiance captured by controlling the light source so as to change the radius, receiving a first radiance before changing the radius and a second radiance after changing the radius and calculating a difference between the first radiance and the second radiance as the transitional radiance of the under-surface scattered light in the object.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

最近、現実世界のシーンの過渡的な光輸送を捉えるための多くのアプローチが提案されている。これらの過渡画像化方法の多くは、ピコ秒からフェムト秒の範囲で光の時間又は超高速カメラを用いて時間的光輸送を直接サンプリングし、反射及び相互反射を含む大規模な光輸送事象の分離を可能にする。しかしながら、これらの方法は、表面下散乱が、時間的尺度がはるかに小さくその結果として外部からの公然とアクセスできない光学的事象を支配する内面での光輸送を捕捉するために、使用することはできない。

最近のいくつかの研究は、表面下散乱の光輸送解析に関するものである。非特許文献1には、その最上の界面としての物体表面に高周波照明を照射した当該表面の側断面を直接観測することにより、表面下散乱によるn回バウンスのイメージング、すなわち、表面下粒子による増分バウンス光のイメージングを実現する方法が発明されている。ここで、予め決定された分析散乱モデルのパラメータは、観測から再帰的に推定されて、n回バウンスを受けた光の寄与を計算する。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、過渡的表面下散乱を捕捉することによって物体内面の光輸送を画像化するためのイメージング装置及び方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
観測すべき物体における過渡的な表面下散乱光を捕捉して内面光伝搬を画像化するイメージング装置であって、
前記物体の物体表面上の観測される所定の観測表面点から所定の半径だけ離れた少なくとも1つの表面照射点に照明を照射するための光源と、
前記観測表面点からの光線の放射輝度を検出するイメージセンサと、
前記半径を変更するように前記光源を制御し、前記半径を変更する前の第1の放射輝度と、前記半径を変更した後の第2の放射輝度とを受信し、前記第1の放射輝度と前記第2の放射輝度との間の差を、前記物体における表面下散乱光の過渡的な放射輝度として計算することにより、当該過渡的な放射輝度を捉えた画像を生成するイメージングプロセッサと
を備えるイメージング装置。

【請求項2】
 
前記光源は、前記観測表面点からの半径によって決定される距離の表面点に入射する複数の表面照射点で照明を照射し、前記複数の表面照射点は、円形リング形状と、円形リング形状の一部とのうちの1つを形成し、
前記イメージングプロセッサは前記半径を変更するように前記光源を制御し、前記複数の表面照射点に対応する、前記半径を変更する前の複数の第1の放射輝度と、前記複数の表面照射点に対応する、前記半径を変更した後の複数の第2の放射輝度とを受信し、前記複数の第1の放射輝度と前記複数の第2の放射輝度とのそれぞれ対応する複数の差を、前記物体における表面下散乱光の過渡的な複数の放射輝度として計算する
請求項1に記載のイメージング装置。

【請求項3】
 
前記イメージングプロセッサはさらに、前記物体表面上の前記観測表面点を走査するように、前記光源から照明を照射しかつ、前記イメージセンサを制御してすべての前記観測表面点で各半径の放射輝度を収集することにより、前記物体における表面下散乱光の過渡的な放射輝度を捉えた複数の画像を生成する
請求項1に記載のイメージング装置。

【請求項4】
 
前記イメージングプロセッサは画像メモリをさらに備え、
前記イメージングプロセッサは、前記半径を変更する前の第1の半径によって決定される距離の表面点を走査するように、前記光源から照明を照射しかつ、前記イメージセンサを制御して前記観測される点で前記第1の半径の複数の放射輝度を収集して前記画像メモリに格納し、
前記イメージングプロセッサは、前記半径を変更した後の第2の半径によって決定される距離の表面点を走査するように、前記光源から照明を照射しかつ、前記イメージセンサを制御して前記観測される点で前記第2の半径の複数の放射輝度を収集して前記画像メモリに格納し、
前記複数の第1の放射輝度の平均値と前記複数の第2の放射輝度の平均値との差を、前記物体における表面下散乱光の過渡的な放射輝度として計算することにより、前記物体における表面下散乱光の過渡的な放射輝度を捉えた複数の画像を生成する
請求項3記載のイメージング装置。

【請求項5】
 
前記イメージングプロセッサは画像メモリをさらに備え、
前記イメージングプロセッサは、すべての前記観測表面点を走査するように、前記光源から照明を各照射点で照射しかつ、前記イメージセンサを制御してすべての前記観測表面点で放射輝度を収集して前記画像メモリに格納し、
前記格納されたすべての前記観測表面点での放射輝度から、前記半径を変更する前の第1の半径によって決定される距離における各照射点が照射されたときの、所定の各観測表面点における前記複数の第1の放射輝度を抽出し、
前記格納されたすべての前記観測表面点での放射輝度から、前記半径を変更した後の第2の半径によって決定される距離における各照射点が照射されたときの、前記所定の各観測表面点における前記複数の第2の放射輝度を抽出し、
前記所定の各観測表面点において、前記複数の第1の放射輝度の平均値と前記複数の第2の放射輝度の平均値との差を、前記物体における表面下散乱光の過渡的な放射輝度として計算することにより、前記物体における表面下散乱光の過渡的な放射輝度を捉えた複数の画像を生成する
請求項3に記載のイメージング装置。

【請求項6】
 
前記照明はインパルス照明である
請求項1~5のうちのいずれか1つに記載のイメージング装置。

【請求項7】
 
前記イメージングプロセッサは画像メモリをさらに備え、
前記光源は、前記観測表面点からの半径によって決定される複数の距離で表面照射点上にリング形状照明を照射し、前記イメージングプロセッサは、前記半径を変化させるように前記光源を制御することによって、前記物体の物体表面上の複数の画素を有する画像データを検出して前記画像メモリに格納し、
前記イメージングプロセッサは、前記画像メモリに格納された画像データから、前記半径を変更する前の複数の第1の放射輝度と、前記半径を変更した後の複数の第2の放射輝度とを抽出し、前記複数の第1の放射輝度と前記複数の第2の放射輝度との差を、前記観測表面点における放射輝度として計算し、
前記イメージングプロセッサはさらに、前記観測表面点を走査するように、前記イメージセンサを制御し、すべての前記観測表面点の各半径に対する複数の放射輝度を収集することにより、前記物体における表面下散乱光の過渡的な放射輝度を捉えた複数の画像を生成する
請求項1~6のうちのいずれか1つに記載のイメージング装置。

【請求項8】
 
前記イメージング装置は、複数の色放射輝度の複数の相違に基づいてマルチカラー層の物体色復元を行うために設けられ、
前記イメージングプロセッサは、前記物体における表面散乱光の複数の過渡的な放射輝度を捉えた色画像を取得し、前記色画像の複数の平均色度を計算し、前記色画像の平均色度が所定のしきい値によって異なるように、異なる色を有する複数の色画像を選択して出力する
請求項3~7のうちのいずれか1つに記載のイメージング装置。

【請求項9】
 
観測すべき物体における過渡的な表面下散乱光を捕捉して内面光伝搬を画像化するイメージング方法であって、
前記物体の物体表面上の所定の観測表面点から所定の半径だけ離れた少なくとも1つの表面照射点に光源の照明を照射するステップと、
前記観測表面点からの光線の放射輝度を検出するステップと、
前記半径を変更するように前記光源を制御し、前記半径を変更する前の第1の放射輝度と、前記半径を変更した後の第2の放射輝度とを受信し、前記第1の放射輝度と前記第2の放射輝度との間の差を、前記物体における表面下散乱光の過渡的な放射輝度として計算することにより、当該過渡的な放射輝度を捉えた画像を生成するステップと
を含むイメージング方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2019079588thum.jpg
State of application right Published
(In Japanese)情報・システム研究機構 国立情報学研究所(NII)は、我が国唯一の情報系に特化した研究所です。NIIでは、外部資金による研究成果の社会還元を中心に、技術移転活動に積極的に取り組んでいます。上記の発明にライセンス対象や共同開発対象として関心をお持ちいただいた方は、国立情報学研究所 社会連携推進室までお気軽にお問合せください。


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