2016 Fiscal Year Research-status Report
時分割表示方式電子ホログラフィの実時間３次元動画像再生とソフトウェア調整の研究
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15K00153
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
高田 直樹 高知大学, 教育研究部自然科学系理学部門, 教授 (50290713)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電子ホログラフィ / 三次元動画像再生 / 計算機合成ホログラム / Graphics Processing Unit / 時分割表示 / リアルタイム処理 / 高性能計算 / 並列分散計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホログラフィは，三次元物体からの光の波面を忠実に記録・再生できる唯一知られた技術である．ホログラムはコンピュータ上で作製することも可能であり，これを計算機合成ホログラム（CGH）と呼ぶ．CGHによる三次元動画像再生技術（電子ホログラフィ）は，究極の立体テレビになるものと考えられている.
本研究では，コストパフォーマンスに優れた時分割表示方式電子ホログラフィのリアルタイム再生を中心に扱う．GPUクラスタシステムによる計算高速化にとどまらず時分割表示による残像効果を利用して，さらなる高速化を実現させる．また，時分割表示方式のリアルタイムカラー再生は単色よりも3倍高速である必要があり容易ではない．本研究では高速なネットワークとGPUクラスタシステムを用いてリアルタイム再生を実現する.さらに，ソフトウェアによる再生像の色調整技術を確立し，多色化を目指す．
本年度は，従来のバイナリCGHを改良して，再生像の明るさを調整することを可能とした重み付きバイナリCGHを用いて再生像の階調表現を実現した．また，光源にレーザを使用し，昨年度構築した最新のGPU（NVIDIA GeForce GTX TITAN）を13枚搭載したGPUクラスタシステムを用いてリアルタイムカラー電子ホログラフィを実現した．ここで，カラー再生を実現するには赤・緑・青色のCGHを計算により作成して表示し，再生像を重ねる必要がある．赤・緑・青色のCGHを１枚のLCDパネルに表示する光学系と，3つのLCDパネルに表示する光学系の２種類の光学系において，１色あたり約21,000点からなる物体のリアルタイムカラー再生に成功した．さらに，三次元動画の６フレームを１枚のCGHに合成し，デジタル・ミラー・デバイス(DMD)を用いて三次元動画を高速再生する方法を考案し，毎秒720フレームの再生に成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り，大きな問題もなく順調に研究を進めることができた．
研究代表者らが考案した再生像の明るさを調整することを可能とした重み付きバイナリ計算機合成ホログラムを用いて階調を持つ三次元物体の再生を行なうソフトウェアを開発した．レーザ光源を用いたリアルタイムカラー電子ホログラフィシステムについても構築した．さらに，三次元動画の６フレームを１枚の計算機合成ホログラムに合成し，デジタル・ミラー・デバイス(DMD)を用いて高速再生するプログラムを開発した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度に作成した再生像の明るさを調整することを可能とした重み付きバイナリ計算機合成ホログラムによる階調を持つ三次元物体の再生を行なうソフトウェアを用いてカラー再生を行なう．また，時分割表示方式カラー電子ホログラフィによる色調整についても検討する．また，階調を持つ動画再生を試みる．
平成27年度に開発したNVIDIA GeForce GTX TITAN Xを13枚搭載したGPUクラスタシステムでは，高速なネットワークであるInfiniBandを用いてリアルタイム電子ホログラフィを実現した．しかし，コストが高くなり汎用的なシステムとはいえない．そこで，汎用的なネットワークであるギガビット・イーサネットワークを用いたGPUクラスタシステムでリアルタイム電子ホログラフィを実現する方法について検討する．
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| Causes of Carryover |
これまでの研究成果を早急に発表することを目的として，次年度の論文投稿及び学会発表に使用する予算を確保するため，今年度の物品費等の使用を控えたことにより次年度への繰越金が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰越金は研究成果発表を早急に発表するため，学会での発表旅費，英文校正及び論文投稿費として使用する．
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[Journal Article] Autoencoder-based holographic image restoration2017
Author(s)
T. Shimobaba, Y. Endo, R. Hirayama, Y. Nagahama, T. Takahashi, T. Nishitsuji, T. Kakue, A. Shiraki, N. Takada, N. Masuda, T. Ito
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Journal Title
Applied Optics
Volume: 56
Pages: F27-F30
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] DMDを用いた時空間分割表示方式電子ホログラフィによる再生像の高精細化2016
Author(s)
OOI CHUN WEI, 猪川翔平, 前田祐貴, 藤原将人, 荒木啓充, 庭瀬裕章, 中山弘敬, 角江 崇,下馬場朋禄, 伊藤智義, 高田直樹
Organizer
3次元画像コンファレンス
Place of Presentation
関西大学
Year and Date
2016-07-13 – 2016-07-14
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[Presentation] バイナリ計算機合成ホログラムのデータ圧縮2016
Author(s)
前田祐貴, 藤原将人, 庭瀬裕章, 荒木啓充, 猪川翔平, 中山弘敬, 角江 崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義, 高田直樹
Organizer
3次元画像コンファレンス2016
Place of Presentation
関西大学
Year and Date
2016-07-13 – 2016-07-14
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