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並列デジタルホログラムによる生体3次元瞬時計測に関する研究

利用并行数字全息图对生物体进行3D瞬时测量的研究

基本信息

批准号：
16760039
负责人：
粟辻安浩
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

生体の3次元瞬時画像計測を行いバィオテクノロジに新たな理解や発見を行うことを将来の念頭におき,デジタルホログラフィにおいて光の並列性を利用して位相シフトを並列に行い3次元画像計測を行う方法を検討し,この方法を行うシステムの設計と原理確認実験システムを構成した.また,実験システムにより所望の結果が得られ,提案方法の有効性を確認した.並列位相シフトディジタルホログラフィでは,再生像の画質が従来の位相シフト法に比べて劣化する.そこで,再生像の画質を向上できる像再生アルゴリズムを提案し,計算機シミュレーションおよび原理確認実験により提案アルゴリズムの有効性を示した.従来の像再生方法では,異なる位相が周期的に配列される参照光を用いて記録されたホログラム画像において各位相に対応する画素を抜き出しホログラム画像を4枚作成し,この4枚の画像から再生像を計算していた.一方,提案法では,'ホログラム画像の中で異なる位相を持つ参照光によって記録される近傍の4画素から再生像の1画素を計算し,不足する画素情報を再生像面で補間する.微小生体としで500μmのミジンコを観察試料として従来の位相シフト法で撮影して,等価的に並列位相シフトデジタルホログラムを作成し,原理確認実験を行った.再生像を比較した結果,提案法は,従来法に比べて試料内部の構造が明瞭に再生できることがわかり,提案法の有効性を示せた.さらに,並列位相シフトホログラフィにおいて位相変化を3段階変化させる並列位相シフトディジタルホログラフィを考案した.考案方法では,位相が各画素で-2π/3,0,2π/3変化するように参照光を設定する.考案方法では,撮像素子の画素数が一定の場合,従来の位相を4段階変化させる並列位相シフトディジタルホログラフィよりも有効に働く画素数が増加できるために,再生像の画質を向上できることを明らかにした.

As we move forward with the idea of new understanding and insights in the future when measuring 3D instantaneous portraits of living organisms, we will make use of the juxtaposition of digital technology and light to juxtapose phase models and measure 3D instantaneous portraits. We will discuss the method of measuring 3D instantaneous portraits, and the design principles of this method will be confirmed and implemented. The desired results were obtained and the validity of the proposed method was confirmed. The image quality of the reconstructed image deteriorates compared with the original image quality. In this case, the image quality of the reproduced image is improved, and the image reproduction is lost. The computer system and the principle are confirmed. In the image reproduction method, the reference light is used to record the four images, and the reference light is used to calculate the reproduced image. One way, the proposed method is to calculate the pixel information in the reproduced image plane by using the reference light to record the 4 pixels near the reproduced image and to compensate for the pixel information in the reproduced image plane. Microorganisms up to 500μm in diameter were observed by phase analysis method, and the principle was confirmed. Regenerated image comparison results show that the proposed method is effective in comparing the internal structure of the sample with the original method. In addition, the phase of the column phase is changed into a three-stage phase. The test method is to set the phase of each pixel to-2π/3,0,2π/3. In the case where the number of pixels of the pixel is fixed, the phase of the image is changed to four levels, and the phase of the column is changed to four levels.