現在, 一般的に広く利用されているイメージングは1画素分に当たる光検出器を撮影したい数だけ並べて作成したイメージセンサを用いて像を撮影する技術です. イメージセンサの基本性能には画素数・解像度, センササイズ, 速度・フレームレート, 消費電力, 感度, ダイナミックレンジが挙げられますが, 現在それらの性能は物理的な限界に近づきつつあるとされています. 例えば, 物理的な制約から画素数とダイナミックレンジにはトレードオフの関係にあります.
そこで, 私たちはこれらの問題に対して, 光検出器1つのみを用いてイメージングを行うシングルピクセルイメージングに取り組んでいます. 下記に研究例をご紹介します.

1.  Ikuo Hoshi, Masaki Takehana, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito, "Single-pixel imaging for edge images using deep neural networks", Applied Optics, 61, 7793-7797 (2022) https://doi.org/10.1364/AO.468100

2. Ikuo Hoshi, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito, "Real-time single-pixel imaging using a system on a chip field-programmable gate array", Scientic Reports,  12, 14097 (2022) https://doi.org/10.1038/s41598-022-18187-8

3. Ikuo Hoshi, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito, "Optimized binary patterns by gradient descent for ghost imaging", IEEE Access, 9, 97320-97326 (2021)  https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3094576

4. Ikuo Hoshi, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito, "Single-pixel imaging using a recurrent neural network combined with convolutional neural network" , Optics Express, 28, 34069-34078 (2020) https://doi.org/10.1364/OE.410191

5. Kenya Sugimoto, Takashi Shikamura, Keita Miura, Yu Yamazawa, Ryo Aoki, Fan Wang, Tomoyoshi Ito, Tomoyoshi Shimobaba, "Binarization for single-pixel imaging using error diffusion with the maximum and minimum values", Advanced Devices & Instrumentation, 7, Article ID: 0109  (Apr. 2026) https://doi.org/10.34133/adi.0109

6. Ryo Aoki, Ryo Kondo, Kenya Sugimoto, Fan Wang, Tomoyoshi Ito, Tomoyoshi Shimobaba, "Data compression for single-pixel imaging using audio codecs", Applied Physics B, 132, 88 (Jun. 2026) https://doi.org/10.1007/s00340-026-08695-0