VCSELアレイを用いた超高速光並列顔面像検索システム

本研究では、VCSELを用いた薄型並列光源モジュールを提案し、回折光学素子とVCSELにより並列演算数に対する限界を解決し、さらにLD光源モジュールの1/10という薄型化を実現した。これらは、従来の2次元光相関演算やアライメントの精度を向上させ、装置サイズの小型化を可能にしており、光情報処理システムが次の広がりある応用へ向かう大きな指針を示したといえる。本年度はこのモジュールの利用を想定し、以下のように超高速・並列な光並列相関演算システムの構築を行った。1.全光型超高速画像検索システムの実証高機能コリニアホログラフィック記録システムを用いることで画期的な超高速化を実現する光相関システムの構築を行った。バイオメトリクス認証評価に基づく300人データベースによる顔認証実験において、本人拒否率、他人受け入れ率共に3%以内を実証した。この結果から全光型超高速画像検索エンジンが精度を保ちつつ認証演算が可能であることを確認した。2.体積型ホログラムによるロバスト画像検索のための参照画像設計ホログラフィック光相関演算では、記録画像の多重枚数とホログラフィック記録メディアの膜厚は比例関係にある。一方でメディアの膜厚と認証のロバスト性は相反する関係にある。本研究開発では、従来トレードオフの関係にあるメディアの膜厚と記録画像の多重数に関して、参照画像に工夫を行うことで、どちらのメリットも活かすことの可能なホログラフィック記録手法を確立した。この設計に基づき原理確認実験に成功し超高速画像検索システムに向けた大きな進歩を遂げた。3.高精度化に向けた動画・3次元データベースの構築光相関演算の大容量性の特徴を活かし、動画像および3次元画像を用いたデータベースを作製した。動画像を用いることで動きのある画像では40%もの精度向上を確認し99.2%という高精度化を実現した。また3次元データベースを利用することで角度のある画像に対して認証精度が20%向上した。

本研究では、VCSELを用いた薄型並列光源モジュールを提案し、回折光学素子とVCSELにより並列演算数に対する限界を解決し、さらにLD光源モジュールの1/10という薄型化を実現した。これらは、従来の2次元光相関演算やアライメントの精度を向上させ、装置サイズの小型化を可能にしており、光情報処理システムが次の広がりある応用へ向かう大きな指針を示したといえる。本年度はこのモジュールの利用を想定し、以下のように超高速・並列な光並列相関演算システムの構築を行った。1.全光型超高速画像検索システムの実証高機能コリニアホログラフィック記録システムを用いることで画期的な超高速化を実現する光相関システムの構築を行った。バイオメトリクス認証評価に基づく300人データベースによる顔認証実験において、本人拒否率、他人受け入れ率共に3%以内を実証した。この結果から全光型超高速画像検索エンジンが精度を保ちつつ認証演算が可能であることを確認した。2.体積型ホログラムによるロバスト画像検索のための参照画像設計ホログラフィック光相関演算では、記録画像の多重枚数とホログラフィック記録メディアの膜厚は比例関係にある。一方でメディアの膜厚と認証のロバスト性は相反する関係にある。本研究開発では、従来トレードオフの関係にあるメディアの膜厚と記録画像の多重数に関して、参照画像に工夫を行うことで、どちらのメリットも活かすことの可能なホログラフィック記録手法を確立した。この設計に基づき原理確認実験に成功し超高速画像検索システムに向けた大きな進歩を遂げた。3.高精度化に向けた動画・3次元データベースの構築光相関演算の大容量性の特徴を活かし、動画像および3次元画像を用いたデータベースを作製した。動画像を用いることで動きのある画像では40%もの精度向上を確認し99.2%という高精度化を実現した。また3次元データベースを利用することで角度のある画像に対して認証精度が20%向上した。