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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2025-12-16 13:20 光学的シフト不変パターン判別システムの設計 ～ 画像入力に対するシフト不変性のベクトル電磁界解析による検証 ～ ○高橋快勢・杉坂純一郎・平山浩一（北見工大）  EMT2025-68 |
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| 抄録 | （和） | 高速かつ省エネルギーな機械学習システムを実現するため，3f光学系を用いたパターン判別システムを設計する． 設計対象の3f光学系は，レンズと回折光学素子により入力画像と定数ベクトルの内積演算を行うものである． 出力面には内積値に応じた電界強度の集光スポットが現れ，この値を観測することで，線形判別分析に基づいたパターン判別が可能になる． これまでに，収差のあるレンズを用いた光学系であっても，回折光学素子が理想的な環境下であれば，パターン位置に左右されず，画像認識が可能であることを明らかにしてきた． 本研究では，レンズにおける屈折，および回折光学素子における散乱・回折をベクトル電磁界解析に基づいて3f光学系のシミュレーションを行い，画像入力に対するシフト不変性の検証を行う． 解析の結果，手書き数字の判別に最適化された光学系設定において，画像入力がシフトした場合でも，スポットの電界強度が変化せず，シフト不変性が成立することが示された． |
| （英） | To achieve high-speed and energy-efficient pattern recognition, we design a machine learning system based on a 3f optical system. The 3f optical system, consisting of lenses and diffractive optical elements, produces focused spots corresponding to an inner product of the input pattern and a constant vector, enabling pattern classification. We have previously verified that, even in an optical system using an aberrated lens, image classification can be achieved independently of the pattern position, provided that the diffractive optical element operates under ideal conditions. In this study, refraction on the lenses and scattering/diffraction in the diffractive optical element are simulated using vector electromagnetic field analysis to evaluate the shift invariance with respect to image inputs. The analysis results confirm that, for an optical system designed for classification of the handwritten digit images, the output spot images hold shift-invariance. |
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| キーワード | （和） | 人工知能 / 機械学習 / パターン認識 / 回折光学素子 / 光線追跡 / / / |
| （英） | Artificial intelligence / Machine learning / Pattern Recognition / Diffractive optical element / Ray tracing / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 125, no. 294, EMT2025-68, pp. 69-73, 2025年12月. | |
| 資料番号 | EMT2025-68 | |
| 発行日 | 2025-12-09 (EMT) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | EMT2025-68 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | EMT IEE-EMT |
| 開催期間 | 2025-12-16 - 2025-12-17 |
| 開催地（和） | 日大駿河台校舎 |
| 開催地（英） | Nihon Univ. Surugadai Campus |
| テーマ（和） | 電磁界理論一般 |
| テーマ（英） | Electromagnetic Theory, etc. |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | EMT |
| 会議コード | 2025-12-EMT-EMT |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 光学的シフト不変パターン判別システムの設計 |
| サブタイトル（和） | 画像入力に対するシフト不変性のベクトル電磁界解析による検証 |
| タイトル（英） | Design of optical shift-invariant pattern classification system |
| サブタイトル（英） | verification of shift invariance for image input by using vector electromagnetic field analysis |
| キーワード(1)（和/英） | 人工知能 / Artificial intelligence |
| キーワード(2)（和/英） | 機械学習 / Machine learning |
| キーワード(3)（和/英） | パターン認識 / Pattern Recognition |
| キーワード(4)（和/英） | 回折光学素子 / Diffractive optical element |
| キーワード(5)（和/英） | 光線追跡 / Ray tracing |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 高橋 快勢 / Kaisei Takahashi / タカハシ カイセイ |
| 第1著者 所属（和/英） | 北見工業大学 (略称： 北見工大) Kitami Institute of Technology (略称： Kitami Inst. Tech.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 杉坂 純一郎 / Jun-ichiro Sugisaka / スギサカ ジュンイチロウ |
| 第2著者 所属（和/英） | 北見工業大学 (略称： 北見工大) Kitami Institute of Technology (略称： Kitami Inst. Tech.) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 平山 浩一 / Koichi Hirayama / ヒラヤマ コウイチ |
| 第3著者 所属（和/英） | 北見工業大学 (略称： 北見工大) Kitami Institute of Technology (略称： Kitami Inst. Tech.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2025-12-16 13:20:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | EMT |
| 資料番号 | EMT2025-68 |
| 巻番号（vol） | vol.125 |
| 号番号（no） | no.294 |
| ページ範囲 | pp.69-73 |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2025-12-09 (EMT) |
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