光学技術が画像処理システムを高度化 (Light gives boost to image processing, optical systems)

2026-02-12 ワシントン大学セントルイス校

ワシントン大学セントルイス校の研究チームは、光を用いて画像処理を高速化する新たな光学システムを開発した。電子回路に依存せず、光の干渉や回折特性を活用して演算を実行することで、エネルギー消費を抑えつつリアルタイム処理を可能にする。実験では、特定の画像フィルタリングやパターン認識処理を光学的に実装し、高効率かつ高精度な処理性能を示した。データ量が急増するAI・画像解析分野において、光計算技術は次世代の低消費電力・高速演算基盤として期待される。

光学技術が画像処理システムを高度化 (Light gives boost to image processing, optical systems)
Mark Lawrence’s lab has found a way to improve the efficiency and capability of machine vision and AI diagnostics using optical systems instead of traditional digital algorithms. (Image: Lawrence lab)

<関連情報>

パッシブ高品質メタサーフェスを用いた高解像度・超低消費電力の非線形画像処理 High-Resolution and Ultralow-Power Nonlinear Image Processing with Passive High-Quality Factor Metasurfaces

Bo Zhao,Lin Lin,Samuel Ameyaw,Mark Lawrence
Nano Letters  Published: January 21, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c05424

Abstract

Image processing is one of the most exciting domains for applying artificial intelligence but is computationally expensive. Nanostructured metasurfaces have opened the door to the ultimate energy saving by directly processing ambient image data via ultrathin layers before detection. However, a key ingredient of universal computation─nonlinear thresholding functions─have yet to be demonstrated for low intensities without an external power source. Here, we present a passive, all-optical method for nonlinear image processing using silicon nanoantenna arrays. We experimentally demonstrate an intensity thresholding filter capable of processing one-dimensional images with only watt-level power. By leveraging the opto-thermal nonlinearity through high-Q guided mode resonance, we achieve an experimental threshold as low as 0.1 mW/μm2 with a spatial resolution of 1.85 μm. Additional simulations indicate that the threshold can be further reduced while maintaining high spatial selectivity. Analog, pixel-wise, smoothed leaky ReLU activation filters promise to revolutionize image sensing.

1601コンピュータ工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました