技術・製品紹介（WVR法）

＜世界初! 遮断周波数を超える純国産技術＞

量子ブラインド-デコンボリューション『WVR(Weak Value Restoration)法（ソフトウェア/ライブラリ）』

＜要約＞

・遮断周波数（理論限界）を超えた分解能改善

・光学特性自動検出機能

・低アーチファクト/低ノイズ

・高速処理性能

WVR法（以下、本技術）は光学画像専用の画像鮮鋭化ソフトウェア/ライブラリです。

量子エンタングルメントで得られる情報を駆使して、理論限界を超えた分解能改善を実現します。

処理に必要な光学特性は単一画像から自動推定するため、事前準備することなく画像一枚単位で実行できます。

処理により生じるアーチファクトやノイズを抑え、さらに高速で処理可能であるため、ストレスを感じることなく利用できます。

＜本技術の必要性＞

近年の光学画像利用シーンは、スマホ・ドライブレコーダ・ドローンなど日常利用に留まらず、バイオ・半導体などの先端科学技術利用や軍事衛星に至る用途まで、他のツール（テキスト情報・音声情報）を超えた重要性を秘めています。

光学画像分野の最も大きな課題は、遡ることフイルム現像の時代（さらには眼の発現・カンブリア紀）から変わらず、分解能を改善して得られる情報量を最大化することです。

近年ではAI超解像が多用される傾向が目立ちますが、一般的に空間周波数に関して、低周波と高周波との間の相関は存在せず、かつ遮断周波数を超える空間周波数は光学画像には含まれません。したがってAI超解像で補間される遮断周波数を超える成分は（特定の用途では、被写体の分類によりフェイク率は下がりますが）一般的には完全にフェイクです。

一方、真正性を担保する方法としてデコンボリューションが存在しますが、従来の（古典的な）デコンボリューションには、遮断周波数を超えることができないという問題が存在します。

本技術は、光学系のモデリングを非局所的な量子場の導入により再構築し、遮断周波数の問題を解消します。

＜従来の考え方と微修正＞

フーリエ光学に従うと、開口面上での光の複素振幅と結像面上での光の複素振幅はフーリエ変換で行き来できることが導かれます。すなわち、結像面上での光の強度プロファイルの空間周波数特性は、開口の有限性により制限され、遮断周波数をもちます。

遮断周波数を超える空間周波数成分は完全に消えてしまっており、開口で遮られる前の状態を復元することはできません。

以上の説明を古典理論の範囲内で微修正していきます。まず、我々が得る観測値は、光学像全体ではなく観測窓で切り取られた光学像の一部分です。この制限により観測値のフーリエ像は短時間フーリエ変換（STFT）の不確定性をもちます。

STFT不確定性により生じた遮断周波数を超える空間周波数成分は、遮断周波数未満の低周波成分の畳み込みによる滲みと考えられます。すなわち、この部分には遮断周波数を超える物理学的な意味はありません。

実は、この推論は間違っています。

被写体とPSFから観測値への対応は、自明ではない或る台有界な被写体をとるとPSFに関して単射ではありません。特に、遮断周波数をもつPSFともたないPSFが存在して、同じ観測値を与えることがあります。

このパラドクスを回避すると、STFT不確定性の中身から情報を取り出すことはできない、という結論になります。

＜不確定性を解析する実験的アプローチ＞

被写体の遮断周波数を超える情報のキャリアが存在すると仮定して不確定性の解析（ノイズ解析）を考えます。

まず、観測窓を適当に制御することにより観測値の増幅を実行します。

増幅された観測値（弱値）に対して、非調和解析的な積分幾何学のアルゴリズム（WVR法）を掛けます。本アルゴリズムはポンペイユ逆問題解決の際に得られた手法であり、窓関数の制御と非常に相性の良い特徴があります。詳しくは、「MATH./SCI.（数理科学）>研究ブログ」をご参照ください。

実験結果から、物理学的に意味のある遮断周波数超の成分が得られ、理論限界を超えた分解能改善が実現できていることがわかります。

なお本技術は、理論実験や極めて理想的な環境下での実験に留まることなく、NASAのオープンデータや共焦点顕微鏡画像など多くの実機にて期待された結果が得られています。

＜遮断周波数を超える情報のキャリアの正体＞

遮断周波数の内側と外側は開口により物理的に隔離されています。したがってキャリアの正体は開口内光子と開口外光子の間の非局所的な量子場、量子エンタングルメントであると予想されます。

ただし、既存の量子論では、デコヒーレント/常温/常圧環境下の量子エンタングルメントは直ちに擾乱されてしまうため、本結果とは整合しません。

我々は、新しく発見した量子エンタングルメントを「弱量子エンタングルメント」と呼んでいます。

＜WVR法の基本スペック＞

＜オプション機能＞～Dual Resolution Technology（DRT）

本WVR法は超解像技術とカップリングさせています。WVR法による分解能の改善と超解像による高解像度化により画像の情報量を最大化します。

＜オプション機能＞～RING法との組み合わせ

弱値が適切に得られない画像領域を自動で検出し、WVR法の代わりにRING法を適用します。

画像上の各点で最適なアルゴリズムを選択して最良な結果を出力します。

＜オプション機能＞～適応的コントラスト補正

独自開発の適応的平坦化/拡張処理により視認性を改善します。

＜主要用途＞

本技術の効果を最大限に発揮するためには、以下の注意が必要です。

特に、jpegなどの圧縮処理やアンシャープマスクなどのオーバーシュートノイズは大きな障害となります。

光学画像全般に利用できますが、特に以下の用途に最適です。

・光学衛星画像/探査衛星画像

・UAV・ドローン等

・監視カメラ・防犯カメラ

・メソスコピックスケール・ナノスケールの素材開発

・バイオイメージング・創薬開発

・科学シミュレーションの精度向上

キーワード：

量子光学 / 量子エンタングルメント / 弱測定 / 非局所性 / 遮断周波数 / デコンボリューション