高分解能かつ高速な３次元測定の実現に向けた新規光断層撮影法の開発と応用

实现高分辨率、高速3D测量的新型光学层析成像方法的开发与应用

基本信息

批准号：
17J01545
负责人：
後藤優太
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，「高い深さ分解能」及び，「3次元像の一括取得による超高速計測」を実現する仮想位相共役を用いた光断層撮影法(VPC-OT: Virtual Phase Conjugation based Optical Tomography)において「生体への応用に向けた性能向上」と，「実際に生体に応用する場合の動作実証・実用的なシステムの構築」を行い，皮膚・血管等の表層計測への応用の可能性を示すことにある．本目的の達成に向けて，本年度は以下の課題に取り組んだ．まず，伝達関数による高速計算手法を用いることによって仮想レンズのシフトにおける計算時間が高速化できること示した．また，NVIDIA社提供のGPU計算用ライブラリであるCompute Unified Device Architecture (CUDA)を用いた超並列計算を導入した．これらを組み合わせて，これまでの光波伝搬計算をそのまま用いる手法と比べ，実験において約14倍の高速化が可能であることを示した．次に，位相分布（屈折率分布）の断層計測及び再生像の高画質化に向けて，窓関数を用いた計測面の強度分布の制御手法について検討した．カエル血球が封入されたプレパラート試料，及び分解能テストパターンを計測し，従来OCTに対して，VPC-OTが約2倍の深さ分解能で3次元強度・位相イメージングが可能であることを実験的に示した．加えて，当初の研究目的を超えた内容として，仮想位相共役を用いたホロフラフィックメモリの多重記録方式を新たに提案し，従来の多重記録方式と比べて記録密度が約1.9倍向上することを解析的に示した．

这项研究的目的是使用虚拟相结合在光学层析成像（VPC-OT）中“提高生物应用的绩效”，并“建立实用的生命有机体的实用系统和实用系统”，通过虚拟相结合实现“高深度分辨率”和“超快速测量”，通过集体获得三维图像，以表现出表面造成的液体，以表现出三维图像的性能。为了实现这一目标，今年我们解决了以下问题：首先，我们证明了使用传输功能的高速计算方法可用于加快转移虚拟镜头的计算时间。此外，使用Compute Unified设备体系结构（CUDA）（NVIDIA提供的GPU计算库）进行了大规模平行计算。通过将这些结合起来，我们已经表明，实验可以比以前使用光波传播计算的方法快14倍。接下来，我们研究了一种使用窗口函数控制测量表面上测量强度分布的方法，以测量相分布的层析成像（折射率分布）并提高重建图像的质量。我们测量了含有青蛙血细胞的样品和分辨率测试模式，并在实验上证明VPC-OT可以执行3D强度和相成像，其深度分辨率约为常规OCT的两倍。此外，在超出原始研究目标的内容中，我们提出了一种使用虚拟相结合的新的多路复用记录方法，用于群体存储器，并在分析上证明，记录密度比常规多路复用记录方法高约1.9倍。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

高密度ホログラフィックメモリに向けた仮想位相共役技術を用いたデジタル画像多重分離の基礎実験

高密度全息存储器虚拟相位共轭数字图像解复用基础实验

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
太田祐介;近藤梓;寺田眞浩;後藤優太;後藤優太
通讯作者：
後藤優太

仮想位相共役を用いたシングルショット光断層撮影によるカエル血球の3次元反射率の測定

利用虚拟相位共轭单次光学断层扫描测量青蛙血细胞的三维反射率

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Goto Yuta;Okamoto Atsushi;Takabayashi Masanori;Ogawa Kazuhisa;Tomita Akihisa;Yuta Goto;Yuta Goto;Yuta Goto;Yuta Goto;後藤優太
通讯作者：
後藤優太

仮想位相共役を用いたシングルョット光断層撮影法によるプレパラート試料の3次元計測

使用虚拟相位共轭的单次光学断层扫描对制备的样品进行三维测量