理論限界を超える量子ブラインド-デコンボリューション法「WVR(Weak Value Restoration)」リリース
WVR(Weak Value Restoration)は、最先端の量子情報理論を応用した画像処理技術です。
光子間の「弱量子エンタングルメント」を利用した弱測定/弱値解析による運動量ドメインの拡張を用いて、これまで理論的に不可能と考えられてきた「遮断周波数を超える」空間分解能を実現します。
AI/推定技術では得られない、物理学的な「真正性」による情報量の最大化が可能です。
技術優位性その１「理論限界を超える空間分解能改善」
理論限界(回折限界の2倍改善が限界)を超える空間分解能改善(※1)を実現。如何なるハードウェアでも実現できない解像感を提供します。
(※1)現状5倍前後、年内に10倍を目標。
技術優位性その２「低アーチファクト/低ノイズ」
シグナル/アーチファクト/ノイズを分離する独自技術により、解析により生じるノイズを最小化(※2)します。
(※2)シグナル比6%未満。
技術優位性その３「超解像技術との融合」
空間分解能改善と高画素化を両立させる独自技術技術「DRT(Dual Resolution Technology)」により、低アーチファクト/低ノイズだからこそできる(最大8×8倍)の高解像度化をします。
技術優位性その４「低計算量/高速処理」
入力応答1次オーダーの計算量(※3)により、スムーズに解析できます。
(※3)RL法の1/20@HD画像
実験/エビデンス
本技術は、理論実験だけでなく光学系実機に対しても動作および性能検証済みです。(以下リスト参照※4)
その他、商用光学衛星画像、車載カメラ、防犯カメラなど。
WVR開発の経緯
空間的もしくは時間的に強い相関をもつ複数の光子の波動関数は、独立に記述されるのではなく「もつれ」の状態になることが知られています。また、このような「もつれた」波動関数の収縮に関して、非局所性という性質が生じることが知られています。しかし一方、空間的時間的に弱い相関をもつ光子間には、非局所性という量子効果は予想されているものの実証例は今までありませんでした。
今回、我々が成功した、「遮断周波数外の光子のもつ情報のイメージング」を説明するためには弱相関量子系における非局所性の存在が不可欠であり、これを認めることで新たな量子論の、基本的な取り扱いが可能になるものと期待し、本技術の開発に踏み切りました。
WVR技術の要旨
レンズによる回折現象で失われた遮断周波数を超える空間高周波成分は、従来の常識では完全に失われており回復させることは不可能でした。
そこで我々が注目したのは、画像を弱値となるようなデータセットで扱ったときに生じるSTFT不確定性の高周波成分です。我々はこの高周波成分からシグナルの意味をもつ成分のみを増幅させる新手法「WeakValueRestoration法/WVR法」を完成させました。WVR法は、回転対称で近似できるような任意のPSFで劣化した画像に対して、単一フレームのブラインド-デコンボリューションとして動作します。
理論実験・テストチャート実験・NASAオープンデータによる実験等あらゆる実験で実証に成功しています。本技術の導入により、従来の「理論的に制限された情報量に合わせた設計」から、新たな「データ量を最大限に生かした設計」へと刷新するラディカルイノベーションを体験することができます。
主要用途
高分解能・高解像度化のニーズが常に存在する以下の用途。
1. 光学衛星画像/探査衛星画像
2. UAV・ドローン等
3. 監視カメラ・防犯カメラ
今まで、光子のよる観測法には、ダイナミクスを可視化できるという大きなメリットがあるものの、空間分解能の理論限界の問題が常にありました。 これを解消することにより
4. メソスコピックスケール・ナノスケールの素材開発
5. バイオイメージング・創薬開発
6. 科学シミュレーションの精度向上
などの用途も期待されています。
また、AI分野では、データから抽出される情報の割合(エネルギー効率)がAI発展の大きな足枷になっており、この問題の解消も期待されています。
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
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