JP7274234B2 - 電磁波位相振幅生成装置、電磁波位相振幅生成方法及び電磁波位相振幅生成プログラム - Google Patents
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Description
本願は、2016年8月15日に、日本に出願された特願2016-159312号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本発明の課題は、信号雑音比を高めた、撮像対象への侵襲性が小さい電磁波位相振幅生成装置、電磁波位相振幅生成方法及び電磁波位相振幅生成プログラムを提供することにある。
また、本発明の一態様は、上記の電磁波位相振幅生成装置において、前記パターン情報は、照射された電磁波を散乱しない0から、電磁波の強さをそのままにして散乱する1までの数値によって、前記散乱板の前記領域毎の変調を示す情報である。
以下、図面を参照して電磁波位相振幅生成装置の実施形態について説明する。
図1は、電磁波位相振幅生成装置100の外観構成の一例を示す図である。
照射部RLから照射される電磁波は、撮像対象OBに照射される。撮像対象OBとは、電磁波位相振幅生成装置100によって観察される試料である。具体的には、撮像対象OBとは、不透明及び無色透明な生体試料、非生体試料である材料及び素材などである。ここで、電磁波とは、可視光線、X線、電子線、紫外線、赤外線、テラヘルツ波、ミリ波及びマイクロ波のうち少なくとも1つである。なお、上述した電磁波は、これに限られず、どのような波長の電磁波であってもよい。この一例では、電磁波が可視光線の場合について説明する。以下の説明では、可視光線を単に光と記載する場合もある。また、以下の説明では、照射部RLから照射される光を、照射光REWとも記載する。端末装置10は、撮像対象OBが散乱した散乱光SLを、撮像画像として撮像する。端末装置10とは、この一例ではスマートフォンなどの撮像装置を備える端末である。
空間周波数上とは、端末装置10が撮像する撮像画像における空間周波数上である。照明Lから出射される光は、散乱板MPに当たり、散乱板MPの領域ごとに異なる光の散乱率に応じた強さの散乱光を照射光REWとして、散乱板MPから撮像対象OBに対して照射される。
具体的には、散乱板MPの光の散乱率が異なるパターンとは、空間周波数上においてホワイトノイズ様のパターンである。ホワイトノイズ様とは、概ね周期性が観測しにくいパターンである。つまり、散乱板MPの光の散乱率が異なるパターンは、空間周波数上において全くピークを持たないパターン又は空間周波数上において、均一にスペクトルが広がっているパターンである必要は無い。
次に、図2を参照して、本実施形態に係る電磁波位相振幅生成装置100の構成の一例について説明する。
図2は、電磁波位相振幅生成装置100の機能構成の一例を示す図である。照射部RLと、撮像対象OBとについては、上述した説明と同様である。
記憶部16には、散乱板MPのランダムな照射パターンを示すパターン情報RPIが記憶される。
生成部12は、撮像部11が生成する撮像画像IPと、パターン情報RPIと、散乱光SLを示す情報と、に基づいて、撮像対象OBからの散乱光SLの少なくとも位相と振幅とを示す情報を生成する。生成部12は、撮像対象OBのスパース性に基づくスパース拘束演算を行うことにより、位相と振幅とを示す情報を生成する。生成部12が生成する位相と振幅とを示す情報とは、散乱光SLの複素振幅情報である。生成部12は、生成した複素振幅情報に基づいて、散乱光SLの位相を示す情報P及び散乱光SLの振幅を示す情報VAを生成する。
表示部13は、生成部12から取得した位相と振幅とを示す情報、散乱光SLの位相を示す情報P及び散乱光SLの振幅を示す情報VAを表示する。
次に、図3を参照して、電磁波位相振幅生成装置100の動作の概要について説明する。
図3は、電磁波位相振幅生成装置100の動作の一例を示す流れ図である。
照射部RLは、撮像対象OBに対してランダムな照射パターンの電磁波を照射する(ステップS110)。撮像部11は、撮像対象OBが散乱した散乱光SLを、撮像画像IPとして撮像する(ステップS120)。
式(1)及び式(2)に含まれるx及びyとは、撮像素子が備える画素の数である縦xピクセル及び横yピクセルと対応する数である。以下の数式におけるx及びyも、同様である。
式(1)及び式(2)に含まれるgとは、散乱光SLの位相と振幅とを示す複素振幅情報である。以下の説明では、散乱光SLの位相と振幅とを示す複素振幅情報を、単に複素振幅情報gと記載することがある。より具体的には、gとは、式(3)に示す行列である。以下の数式におけるgも同様である。
式(2)に含まれる、R(f)とは、スパース拘束である。具体的には、R(f)とは、撮像対象OBの信号を示す情報のスパース性に基づく正則である。式(2)に含まれるτとは、正則のためのパラメータである。以下の数式におけるR(f)及びτも同様である。
つまり、生成部12は、撮像対象OBのスパース性に基づくスパース拘束演算を行うことにより、散乱光SLの複素振幅情報gを生成する(ステップS130)。なお、生成部12は、スパース拘束演算を公知の手法によって生成する。例えば、生成部12は、公知のスパースソルバーを用いてスパース拘束演算を行う。
具体的には、生成部12は、生成した複素振幅情報gの絶対値の二乗から散乱光SLの強度を示す情報を再構成する。生成部12は、再構成した散乱光SLの強度を示す情報と、撮像部11が撮像対象OBを撮像した撮像画像とを比較する(ステップS140)。再構成した散乱光SLの強度を示す情報と、撮像部11が撮像対象OBを撮像した撮像画像とが近似する場合には、処理を終了する(ステップS140;YES)。再構成した散乱光SLの強度を示す情報と、撮像部11が撮像対象OBを撮像した撮像画像とが近似しない場合には、生成した複素振幅情報gを、式(1)及び式(2)に代入して、ステップS130の処理を繰り返す(ステップS140;NO)。なお、生成部12は、再構成した散乱光SLの強度を示す情報と、撮像部11が撮像対象OBを撮像した撮像画像とを比較する方法は、公知の技術を用いてもよい。また、再構成した散乱光SLの強度を示す情報と、撮像部11が撮像対象OBを撮像した撮像画像とを比較する方法は、ユーザの目視によって、近似しているか否かを判断してもよい。
ここまでは、生成部12の動作の概要について説明した。生成部12は、式(1)及び式(2)を解くことにより、複素振幅情報gを生成する。電磁波位相振幅生成装置100は、式(1)及び式(2)を解く場合には、式(1)に示す順問題が非線形問題であり、容易に解くことができない場合がある。
ここで、複素振幅情報gを生成する方法の一例について説明する。
以下の説明では、生成部12は、オルタネイティングプロジェクションによって、複素振幅情報gを生成する。
生成部12は、補助平面aを、撮像対象OBと、撮像素子との間に設定する。補助平面aを仮定すると、式(1)は、式(7)及び式(8)によって表現することができる。
式(7)に含まれるZ2とは、補助平面aと、撮像素子との距離である。距離z1と、距離z2とを加算すると、撮像対象OBと撮像素子との距離zである。つまり、補助平面aとは、撮像対象OBから距離z1及び撮像素子から距離z2離れた位置に仮定される複素振幅情報である。
生成部12は、仮置きのfを伝播させる。生成部12は、伝播させた仮置きのfを初期値として、式(10)から補助平面aを生成する。
つまり、生成部12は複素振幅情報gの初期値にランダムな値を代入して、G-S法により補助平面aを生成する。生成部12は、生成した補助平面aを式(11)に代入し、仮置きのfをTwIST法により生成する。生成部12は、生成した仮置きのfを式(10)に代入し、ランダムな値よりも精度がよい仮置きのgを生成する。
生成部12は、上述した処理を、仮置きのgから再構成した散乱光SLの強度を示す情報と、撮像部11が撮像対象OBを撮像した撮像画像とが近似するまで繰り返す。
次に、図4から図6を参照して、電磁波位相振幅生成装置100が生成する複素振幅情報gの一例について説明する。
図4は、散乱光SLの振幅を示す情報VAと散乱光SLの位相を示す情報Pとの一例を示す図である。
図4(a)は、散乱光SLの振幅を示す情報VAの一例である。
図4(b)は、散乱光SLの位相を示す情報Pの一例である。この一例では、実験のため、位相を示す情報Pは、元の位相を90度回転させた位相である。
図5(a)は、散乱板MPと、散乱板MPの一部を拡大した散乱板MPEとの一例である。散乱板MPは、空間周波数上においてランダムなパターンである。つまり、散乱板MPのパターンを、フーリエ変換すると、空間周波数上でのピークが周期的に発生していないパターンである。
図5(b)は、撮像対象OBが散乱した散乱光SLを撮像部11が撮像した撮像画像IPの一例である。
図6(a)は、生成部12が生成した振幅を示す情報から生成される強度RVAの一例を示す図である。図6(a)と、図4(a)とを比較すると、生成部12は、散乱光SLの振幅を示す情報VAと近似する振幅情報を生成することがわかる。
図6(b)は、生成部12が生成した位相を示す情報RPの一例を示す図である。図6(b)と、図4(b)とを比較すると、生成部12は、散乱光SLの位相を示す情報Pと近似する位相情報を生成することがわかる。
以上説明したように、電磁波位相振幅生成装置100は、照射部RLと、撮像部11と、生成部12とを備える。撮像部11は、照射部RLから照射される照射光REWを、撮像対象OBが散乱した散乱光SLを撮像する。生成部12は、撮像部11が撮像した撮像画像IPと、パターン情報RPIと、撮像対象OBの信号を示す情報fとに基づいて、撮像対象OBのスパース性に基づくスパース拘束演算を行うことにより、複素振幅情報gを生成する。電磁波位相振幅生成装置100は、散乱光SLを直接、撮像素子によって検出することができ、信号雑音比を高めることができる。また電磁波位相振幅生成装置100は、散乱光SLを直接、撮像素子によって検出することができるため、散乱光SLを直接、撮像素子によって検出しない場合と比較して、照射部RLから出射される光の強さを抑えることができる。つまり、電磁波位相振幅生成装置100は、撮像対象への侵襲性を小さくすることができる。
図7を参照して、本実施形態に係る電磁波位相振幅生成装置100-1の構成の一例について説明する。
図7は、電磁波位相振幅生成装置100-1の構成の一例を示す図である。本実施形態に係る電磁波位相振幅生成装置100-1は、撮像対象OBを三次元撮像できる点において、上述した電磁波位相振幅生成装置100と異なる。なお、第1の実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
具体的には、記憶部16には、パターン情報RPIが記憶されている。本実施形態のパターン情報RPIは、散乱光SLの複数距離の波面の状態を示す距離毎波面パターン情報を含んでいる。つまり、記憶部16には、距離毎波面パターン情報を含むパターン情報RPIが記憶されている。
生成部12は、撮像部11から取得した撮像画像IPと、記憶部16から取得したパターン情報RPIとに基づいて、撮像対象OBのスパース性に基づくスパース拘束演算を行うことにより、散乱光SLの位相と振幅とを示す情報を生成する。ここで、本実施形態の生成部12は、パターン情報RPIに含まれる距離毎波面パターン情報に基づいて、散乱光SLの波面毎に撮像対象OBのスパース性に基づくスパース拘束演算を行う。
電磁波位相振幅生成装置100-1は、生成部12が生成する撮像対象OBの各断層面の位相と振幅とを示す情報、つまり、撮像対象OBの三次元構造を示す情報を生成することができる。
図8は、生成部12が生成する撮像対象OBの振幅断層画像の一例である。
図9は、生成部12が生成する撮像対象OBの位相断層画像の一例である。
この図8及び図9は、撮像対象OBがボルボックスである場合の一例を示す。図8及び図9に示すように、電磁波位相振幅生成装置100-1によれば、撮像部11の光軸AX方向の位置を様々に変えた断層画像を生成することができる。また、電磁波位相振幅生成装置100-1によれば、この断層画像を再構成することにより、撮像対象OBの三次元構造を示す画像を得ることができる。
図10から図23を参照して、本実施形態に係る電磁波位相振幅生成装置100-2の構成の一例について説明する。本実施形態に係る電磁波位相振幅生成装置100-2は、撮像部11の解像度が比較的低い場合においても、高解像度の位相と振幅とを示す情報を得ることができる点において、上述した電磁波位相振幅生成装置100及び電磁波位相振幅生成装置100-1と異なる。なお、上述した各実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図11は、電磁波位相振幅生成装置100-2の構成の他の一例を示す図である。
本実施形態の一例において、撮像部11の解像度が、生成部12によるスパース拘束演算の解像度よりも解像度が低いとは、撮像部11の撮像素子の画素数が比較的少ないことをいう。例えば、撮像部11の解像度が低いとは、撮像部11の撮像素子の画素数が、散乱板MPのパターンの空間周波数を解像可能な程度の画素数よりも少ないことをいう。ここで、散乱率が互いに異なる散乱板MP上の各領域1つ1つを「散乱板MPの散乱区画SC」と称するとすると、撮像部11の解像度が低いとは、撮像部11の撮像素子の画素数が、散乱板MPの散乱区画数よりも少ないことをいう。
また、「撮像部11の撮像素子の画素数が、散乱板MPの散乱区画数よりも少ないこと」とは、式(1)及び式(2)に含まれる|g|2(すなわち、撮像画像IP)の行列の大きさが、同式に含まれるM(すなわち、散乱板MPのパターン情報RPI)の行列の大きさに比べて小さいことを意味する。
同図には、撮像部11の撮像素子の画素PXの数と、散乱板MPの散乱区画SCの数との比が、1:4である場合を示す。すなわち、同図の例では、撮像部11の撮像素子の画素PXの数が、散乱板MPの散乱区画SCの数よりも少ない。
同図の一例の場合においても、図10に示す一例と同様に、撮像部11の撮像素子の画素PXの数と、散乱板MPの散乱区画SCの数との比が、1:4である。すなわち、同図の例においても、撮像部11の撮像素子の画素PXの数が、散乱板MPの散乱区画SCの数よりも少ない。
以下、この図10と図11とに示す構成例のうち、図11に示す符号化照明型回折イメージングの場合を一例にして説明する。
本実施形態においては、撮像部11の撮像素子の画素数が散乱板MPの散乱区画数よりも少ない。この場合、式(1)及び式(2)に含まれる|g|2の行列の大きさと、同式に含まれるMの行列の大きさとが一致しない。なお、ここでいう行列の大きさとは、例えば、行列の行数及び列数のことである。このように、式(1)及び式(2)に含まれる|g|2の行列の大きさと、同式に含まれるMの行列の大きさとが不一致の場合には、2つの行列の対応関係に基づいて、散乱光SLの位相と振幅とを生成する演算を行う。これら2つの行列の大きさが不一致の場合、例えば、2つの行列の大きさを一致させることにより、散乱光SLの位相と振幅とを生成する演算を行う。
(手順1:従来の手順)撮像部11が撮像した撮像画像IPを補間(例えば、線形補間)することにより、散乱光SLの位相と振幅とを生成する。
(手順2:本実施形態の手順)撮像部11が撮像した撮像画像IPを補間せずに、散乱光SLの位相と振幅とを生成する。
の2通りがある。本実施形態の生成部12は、(手順2)を採用する。
この(手順2)の場合、すなわち本実施形態の生成部12によれば、撮像画像IPに対する補間を行わないため、撮像部11が撮像した撮像画像IPには含まれていない情報が生成されない。
本実施形態の電磁波位相振幅生成装置100-2による振幅画像及び位相画像の生成実験の結果の一例について、図12から図23を参照して説明する。まず、図12から図17を参照して振幅画像についての実験結果の一例を説明する。次に、図18から図23を参照して位相画像についての実験結果の一例を説明する。
図12は、撮像画像IPの画素数の比較の一例を示す図である。図12(A)は、撮像部11の撮像素子の画素数が、散乱板MPの散乱区画数と一致している場合の撮像部11による撮像画像IP(画像PIC1)の一例を示す。図12(B)は、撮像部11の撮像素子の画素数が、散乱板MPの散乱区画数よりも少ない場合の撮像部11による撮像画像IP(画像PIC2)の一例を示す。ここでは、撮像対象OBがワイヤー(細い金属線)である。この一例では、撮像対象OBであるワイヤーの位置が周期的に移動する。したがって、この一例では撮像画像IPに撮像されているワイヤーの位置は、撮像タイミングによって互いに異なっている。
この一例に示すように、撮像素子の画素数が散乱板MPの散乱区画数よりも少ない場合(図12(B))には、撮像素子の画素数が散乱板MPの散乱区画数と一致している場合(同図(A))に比べて撮像画像IPの画素どうしの間隔が大きい。すなわち、撮像素子の画素数が、散乱板MPの散乱区画数よりも少ない場合には、撮像画像IPの解像度が低い。
撮像部11の解像度が比較的低い場合(図14に示す場合)であっても、撮像部11の解像度が比較的高い場合(図13に示す場合)と同等の解像度の振幅画像及び位相画像が得られている。
図15は、従来手法による散乱光SLの振幅画像(画像PIC7)及び位相画像(画像PIC8)の一例を示す図である。従来手法によると、振幅画像及び位相画像ともに、本実施形態の生成部12による場合(図14の場合)に比べて解像度が低い。
しかしながら、上述したように、本実施形態の生成部12は、複数フレームの撮像画像IPを使用して、振幅画像や位相画像を繰り返し生成する。これら複数フレームのそれぞれの撮像画像IPには、撮像対象OBが撮像されている。これら複数の撮像画像IPにそれぞれ撮像されている撮像対象OBは、フレーム毎に互いに異なる。つまり、これら複数の撮像画像IPには、撮像対象OBの互いに異なる情報が含まれている。
生成部12は、撮像画像IPに含まれる撮像対象OBの情報をフレーム毎に繰り返し取得することにより、撮像対象OBについて、1フレームの撮像画像IPから得られる情報よりも多くの情報を取得することができる。これにより、生成部12は、撮像部11の解像度を超える解像度の振幅画像や位相画像を生成することができる。
このうち波形W1Aは、図16(A)のうち、撮像対象OBが停止している場合の振幅画像の解像度を示す。この波形W1Aは、振幅画像の解像度の基準例である。
波形W1Bは、図16(A)のうち、撮像対象OBが移動している場合の振幅画像の解像度を示す。撮像素子が、本実施形態の撮像部11の撮像素子よりも高解像度である場合には、撮像動作の速度が遅いため、画像にブレが生じる。この波形W1Bは、上述した波形W1Aよりも座標の広がりが大きく、基準例に比べて解像度が低下していることを示している。
本実施形態の撮像部11の解像度の場合において、上述の(手順2)すなわち本実施形態の生成部12が採用する手法によって振幅画像を生成した場合(つまり、図16(C)の場合)の波形を波形W1Cに示す。波形W1Cは、図16(C)のうち、撮像対象OBが移動している場合の振幅画像の解像度を示す。この波形W1Cは、上述した波形W1Bよりも座標の広がりが小さく、解像度が向上しており、撮像対象OBが移動している場合であっても、基準例と同等の解像度が得られていることを示している。
図18は、撮像画像IPの画素数の比較の他の一例を示す図である。図18(A)は、撮像部11の撮像素子の画素数が、散乱板MPの散乱区画数と一致している場合の撮像部11による撮像画像IP(画像PIC9)の一例を示す。図18(B)は、撮像部11の撮像素子の画素数が、散乱板MPの散乱区画数よりも少ない場合の撮像部11による撮像画像IP(画像PIC10)の一例を示す。ここでは、撮像対象OBの周囲(例えば、空気AIR)の位相とは異なる位相を有する物体の一例として、薄いガラス(例えば、カバーガラスCG)を撮像対象OBにした。この一例に示すように、撮像素子の画素数が散乱板MPの散乱区画数よりも少ない場合(図18(B))には、撮像素子の画素数が散乱板MPの散乱区画数と一致している場合(同図(A))に比べて撮像画像IPの画角が狭い。すなわち、撮像素子の画素数が、散乱板MPの散乱区画数よりも少ない場合には、撮像画像IPの解像度が低い。
撮像部11の解像度が比較的低い場合(図20に示す場合)であっても、撮像部11の解像度が比較的高い場合(図19に示す場合)と同等の解像度の振幅画像及び位相画像が得られている。
図21は、従来手法による散乱光SLの振幅画像(画像PIC15)及び位相画像(画像PIC16)の一例を示す図である。従来手法によると、振幅画像及び位相画像ともに、本実施形態の生成部12による場合(図20の場合)に比べて解像度が低い。
このうち波形W2Aは、図22(A)のうち、撮像対象OBが停止している場合の位相画像の解像度を示す。この波形W2Aは、位相画像の解像度の基準例である。
波形W2Bは、図22(A)のうち、撮像対象OBが移動している場合の位相画像の解像度を示す。撮像素子が、本実施形態の撮像部11の撮像素子よりも高解像度である場合には、撮像動作の速度が遅いため、画像にブレが生じる。この波形W2Bは、上述した波形W2Aよりも基準座標(この一例では、0(ゼロ))における位相の変化が明確ではなく、基準例に比べて解像度が低下していることを示している。
本実施形態の撮像部11の解像度の場合において、上述の(手順2)すなわち本実施形態の生成部12が採用する手法によって位相画像を生成した場合(つまり、図22(C)の場合)の波形を波形W2Cに示す。波形W2Cは、図22(C)のうち、撮像対象OBが移動している場合の位相画像の解像度を示す。この波形W2Cは、上述した波形W2Bよりも位相の変化が明確、すなわち解像度が向上しており、撮像対象OBが移動している場合であっても、基準例と同等の解像度が得られていることを示している。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
Claims (11)
- 撮像対象に向けて照射する電磁波を照射する照明と、
分割された領域を有し、その領域毎に電磁波の状態である電磁波の強度、振幅及び位相のうち少なくとも1つを変調する散乱板と、を含み、
前記照明からの前記電磁波の照射を受け、前記散乱板が照射される前記電磁波の状態を前記領域毎に変調することにより、前記撮像対象にランダムな照射パターンを有する電磁波を照射する照射部と、
前記照射部が照射する前記照射パターンを有する電磁波が前記撮像対象により散乱された電磁波である散乱電磁波を検出する撮像素子を含み、前記散乱電磁波を撮像することにより撮像画像を生成する撮像部と、
前記撮像部が生成する前記撮像画像と、前記散乱板の前記領域毎の変調を示すパターン情報と、に基づいて、前記撮像対象のスパース性に基づくスパース拘束演算を行うことにより、前記散乱電磁波の少なくとも位相と振幅とを示す情報である複素振幅情報を生成する生成部と、
を備え、
前記生成部によるスパース拘束演算は、前記撮像対象から前記撮像素子まで伝搬する前記散乱電磁波についてのフレネル伝播のテープリッツ行列に少なくとも基づく演算である
電磁波位相振幅生成装置。 - 前記生成部は、生成した前記複素振幅情報と、前記撮像部が生成する前記撮像画像と、に基づいて前記複素振幅情報を生成する際に、前回生成した前記複素振幅情報を用い、前記複素振幅情報を新しく生成することを繰り返しおこなうことにより、前記複素振幅情報を生成する
請求項1に記載の電磁波位相振幅生成装置。 - 前記撮像部は、前記撮像部の解像度を示す前記撮像部の前記撮像素子の画素数が、前記生成部によるスパース拘束演算の解像度を示す前記散乱板の前記分割された領域の数よりも少なく、
前記生成部は、前記撮像部の前記撮像素子の画素数と前記散乱板の前記分割された領域の数との対応関係にさらに基づいて、前記複素振幅情報を前記撮像部の解像度よりも解像度を高くして生成する
請求項1又は請求項2に記載の電磁波位相振幅生成装置。 - 前記ランダムな前記照射パターンは、空間周波数上において一様にスペクトルが広がるパターンである
請求項1に記載の電磁波位相振幅生成装置。 - 前記電磁波とは、可視光線、X線、紫外線、赤外線、テラヘルツ波、ミリ波及びマイクロ波のうち少なくとも1つである
請求項1に記載の電磁波位相振幅生成装置。 - 前記照射部に含まれる前記散乱板は、前記領域毎に照射される電磁波の強度を変え、前記照明により照射される電磁波の強度が、前記領域毎に異なった強度に変えられることにより、前記電磁波の状態が前記領域毎に変調される
請求項1の電磁波位相振幅生成装置。 - 前記照射部に含まれる前記散乱板は、前記分割された領域に照射される電磁波を散乱する程度が前記領域毎に異なり、前記照明により照射される電磁波が、前記領域毎に異なった散乱の程度で散乱されることにより、前記電磁波の状態が前記領域毎に変調される
請求項1の電磁波位相振幅生成装置。 - 前記照射部に含まれる前記散乱板は、前記照明により照射される電磁波の位相をランダムにすることにより、前記電磁波の状態が前記領域毎に変調される
請求項1の電磁波位相振幅生成装置。 - 前記パターン情報は、照射された電磁波を散乱しない0から、電磁波の強さをそのままにして散乱する1までの数値によって、前記散乱板の前記領域毎の変調を示す情報である
請求項1の電磁波位相振幅生成装置。 - 撮像対象に向けて照射する電磁波を照射する照明と、
分割された領域を有し、その領域毎に電磁波の状態である電磁波の強度、振幅及び位相のうち少なくとも1つを変調する散乱板と、を含み、
前記照明からの前記電磁波の照射を受け、前記散乱板が照射される前記電磁波の状態を前記領域毎に変調することにより、前記撮像対象にランダムな照射パターンを有する電磁波を照射する照射ステップと、
前記照射ステップによって前記照射パターンを有する電磁波が前記撮像対象により散乱された電磁波である散乱電磁波を検出する撮像素子を含み、前記散乱電磁波を撮像することにより撮像画像を生成する撮像ステップと、
前記撮像ステップによって生成される前記撮像画像と、前記散乱板の前記領域毎の変調を示すパターン情報と、に基づいて、前記撮像対象のスパース性に基づくスパース拘束演算を行うことにより、前記散乱電磁波の少なくとも位相と振幅とを示す情報である複素振幅情報を生成する生成ステップと
を有し、
前記生成ステップによるスパース拘束演算は、前記撮像対象から前記撮像素子まで伝搬する前記散乱電磁波についてのフレネル伝播のテープリッツ行列に少なくとも基づく演算である
電磁波位相振幅生成方法。 - コンピュータに、
撮像対象に向けて照射する電磁波を照射する照明と、分割された領域を有し、その領域毎に電磁波の状態である電磁波の強度、振幅及び位相のうち少なくとも1つを変調する散乱板と、を含み、前記照明からの前記電磁波の照射を受け、前記散乱板が照射される前記電磁波の状態を前記領域毎に変調することにより、前記撮像対象にランダムな照射パターンを有する電磁波を照射する照射ステップと、
前記照射ステップによって照射される前記照射パターンを有する電磁波が前記撮像対象により散乱された電磁波である散乱電磁波を検出する撮像素子を含み、前記散乱電磁波を撮像することにより撮像画像を生成する撮像ステップと、
前記撮像ステップによって生成される前記撮像画像と、前記散乱板の前記領域毎の変調を示すパターン情報と、に基づいて、前記撮像対象のスパース性に基づくスパース拘束演算を行うことにより、前記散乱電磁波の少なくとも位相と振幅とを示す情報である複素振幅情報を生成する生成ステップと
を実行させるためのプログラムであって、
前記生成ステップによるスパース拘束演算は、前記撮像対象から前記撮像素子まで伝搬する前記散乱電磁波についてのフレネル伝播のテープリッツ行列に少なくとも基づく演算である
電磁波位相振幅生成プログラム。
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