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Special purpose computer system for digital holography technology using FPGA

Research Project

Project/Area Number 18K11328
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60090:High performance computing-related
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

MASUDA Nobuyuki  東京理科大学, 基礎工学部電子応用工学科, 教授 (60323333)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywordsハイパフォーマンスコンピューティング / 専用計算機 / ディジタルホログラフィ / FPGA / 専用計算回路
Outline of Final Research Achievements

Recently, three-dimensional flow visualization and measurement are required in various fields. Digital holography is used in these studies. Digital holography is a technology that applies digital technology to holography, which is a three-dimensional display technology. There are many effective points such as being able to obtain three-dimensional information by shooting from one direction and being able to perform processing in a computer. However it has not been put into practical use because it takes time to process in a computer. We have developed a special purpose computer system using FPGA. By implementing multiple calculation pipelines in the FPGA for processing holograms in parallel in the depth direction, we succeeded in constructing a faster computer system than a PC.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ホログラフィを用いた三次元流体速度場可視化システムで光学系を用いて撮影したホログラムには対象となる流体中の粒子の三次元情報が含まれている.このホログラムから流体中のマーカの位置を再生し,解析を行うことで流体の三次元速度場の情報を得ることが出来る.ディジタルホログラフィー技術は,微小な液滴・粒子・気泡群などの時間変化を三次元空間計測するのに適しており,空間位置計測,移動量(速度)計測,数密度計測,粒径等計測,形状・姿勢計測,高速度物体のイメージングなど今後工学的な応用範囲も一層広がりを見せるものと期待される.そのため,ホログラムの処理を高速化できる専用計算機システムは非常に有用であると思われる.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Special-purpose computer for digital holographic high-speed three-dimensional imaging2020

    • Author(s)
      Yamamoto Yota、Namba Shintaro、Kakue Takashi、Shimobaba Tomoyoshi、Ito Tomoyoshi、Masuda Nobuyuki
    • Journal Title

      Optical Engineering

      Volume: 59 Issue: 05 Pages: 054105-054105

    • DOI

      10.1117/1.oe.59.5.054105

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A volumetric display for visual, tactile and audio presentation using acoustic trapping2019

    • Author(s)
      Hirayama Ryuji、Martinez Plasencia Diego、Masuda Nobuyuki、Subramanian Sriram
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 575 Issue: 7782 Pages: 320-323

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1739-5

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High-performance parallel computing for next-generation holographic imaging2018

    • Author(s)
      Sugie Takashige、Akamatsu Takanori、Nishitsuji Takashi、Hirayama Ryuji、Masuda Nobuyuki、Nakayama Hirotaka、Ichihashi Yasuyuki、Shiraki Atsushi、Oikawa Minoru、Takada Naoki、Endo Yutaka、Kakue Takashi、Shimobaba Tomoyoshi、Ito Tomoyoshi
    • Journal Title

      Nature Electronics

      Volume: 1 Issue: 4 Pages: 254-259

    • DOI

      10.1038/s41928-018-0057-5

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Xilinx Alveo U250を用いた位相変調型電子ホログラフィ専用計算機の開発2020

    • Author(s)
      山本洋太 増田信之 下馬場朋禄 角江 崇 伊藤智義
    • Organizer
      FIT2020 第19回情報科学技術フォーラム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 組み込みシステム向け位相変調型電子ホログラフィ専用計算機の開発2019

    • Author(s)
      山本洋太 増田信之 下馬場朋禄 角江崇 伊藤智義
    • Organizer
      FIT2019 第18回情報科学技術フォーラム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] FPGAを用いた高速イメージング用専用計算機システム2019

    • Author(s)
      増田信之 佐藤紘将 祢津佑 大森一世 廣田祐輔 山本洋太 角江崇 下馬場朋禄 伊藤智義
    • Organizer
      FIT2019 第18回情報科学技術フォーラム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 異なる高位合成環境下における2次元FFT演算回路の作成と比較2019

    • Author(s)
      大森一世 増田信之 佐藤紘将 祢津祐
    • Organizer
      FIT2019 第18回情報科学技術フォーラム
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 高位合成を用いた専用計算機の開発及び有用性の検討2019

    • Author(s)
      佐藤紘将 祢津佑 大森一世 増田信之
    • Organizer
      FIT2019 第18回情報科学技術フォーラム
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 高位合成を用いた2次元FFT計算回路の作成と検証2018

    • Author(s)
      佐藤紘将 廣田祐輔 山本洋太 増田信之
    • Organizer
      FIT2018 第17回情報科学技術フォーラム
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 組み込みシステム向けホログラフィ専用計算機の開発2018

    • Author(s)
      山本洋太 増田信之 角江 崇 下馬場朋禄 伊藤智義
    • Organizer
      FIT2018 第17回情報科学技術フォーラム
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 動的部分再構成技術を用いた専用計算機システムの開発2018

    • Author(s)
      廣田祐輔 佐藤紘将 山本洋太 増田信之
    • Organizer
      FIT2018 第17回情報科学技術フォーラム
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 高速イメージング用専用計算機の開発2018

    • Author(s)
      増田信之 廣田祐輔 佐藤紘将 山形健太 山本洋太 角江 崇 下馬場朋禄 伊藤智義
    • Organizer
      FIT2018 第17回情報科学技術フォーラム
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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