2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K00282
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
吉川 浩 日本大学, 理工学部, 教授 (20182735)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 健 日本大学, 理工学部, 助教 (90434125)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ホログラム / 画質評価 / 構造的類似度 / 回折効率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ホログラムからの再生像が，元の画像とどの程度同一かという評価に関し昨年度の成果である，構造的類似度の比較についての検討をさらに発展させ，計算機シミュレーションによる再生像について主観評価結果との比較を行った．主観評価は参照画像と評価画像の違いを観察者の主観で判断するため個人差があり，大勢の評価を平均する必要があるため評価に時間がかかる．それに対して，構造的類似度の評価は2枚の画像の類似度を計算機で比較するため高速に客観的に評価可能である．両者の結果を振幅型ホログラムについて比較したところ，非線形変換の度合いに応じて両者の評価が徐々に低下していったが，その傾向が類似していることが明らかになった．すなわち，客観的評価である構造的類似度による評価が，主観評価を置き換えることが妥当であることを示すことができた．この成果は，国内の学会で発表し，また，国際会議では招待講演として発表した．なお，非線形変換の度合いを強めると，ノイズ等が発生し画質は低下するが，ホログラムの回折効率(明るさ)は改善できる．現在のところ，明るさを画質の評価にどう加えるかが明確になっていないため，明るさが同一になるように補正して評価を行っている．
光学的に再生したホログラムの画質評価については，再生像をイメージセンサで取得し，非線形変換を行う前の再生像を基準画像として，非線形変換後の再生像との比較を主観評価により行った．その結果，光学再生でもシミュレーションと同様に非線形変換の度合いに応じて評価が低下していくことが明らかになった．なお，構造的類似度による評価を適用するには，画像のサイズや回転により評価値が影響を受けるため，画像処理等により変換してから比較する必要があることが明らかになった．
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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
元の画像と計算したホログラムからの再生像を構造的類似度を用いて客観的に比較した結果と，複数の観察者による主観評価結果との比較を行った．主観評価は従来から広く用いられている方法ではあるが，観察者の主観で判断するため個人差があり，大勢の評価を平均する必要があるため評価に時間がかかる．また，視力の違いによる評価の差や，専門家と非専門家の間での評価の違いも起こる．構造的類似度の評価は2枚の画像の類似度を計算機で比較するため高速に客観的に評価可能であり，この方法での評価が主観評価に置き換えられれば，評価時間が短縮できる．両者の結果を振幅型ホログラムについて比較したところ，非線形変換の度合いに応じて両者の評価が徐々に低下していったが，その傾向が類似していることが明らかになった．
光学的に再生したホログラムの画質評価については，再生像をイメージセンサで取得し，非線形変換を行う前の再生像を基準画像として，非線形変換後の再生像との比較を主観評価により行った．その結果，光学再生でもシミュレーションと同様に非線形変換の度合いに応じて評価が低下していくことが明らかになった．ただし，光学再生像の評価では，再生像の画質が計算機シミュレーションによる再生像に比べて低いものとなった．計算機シミュレーションの結果は理想的な再生装置の場合の画質であり，再生装置による画質低下分が加算されるため，シミュレーションとの比較は再生装置の評価として利用できることが分かった．光学再生像に対しても，構造的類似度による客観評価を行いたかったが，画像のサイズや回転により評価値が影響を受けるため，画像を補正してから評価する必要があることが分かった．
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| Strategy for Future Research Activity |
計算機シミュレーションによる画質評価では，構造的類似度による客観評価が有効であることが分かった．ただし，これは2次元画像による評価であるため，今年度は3次元画像の画質評価についての検討を行う．また，ホログラムの種類には，光の吸収率の変化による振幅型ホログラムと，透明媒質の屈折率や厚みの変化による位相型ホログラムがある．位相型ホログラムは光の吸収が無いため，振幅ホログラムより10倍程度明るい再生像が得られたが，画質は振幅ホログラムの方が高かった．位相ホログラムにはいろいろな計算方法があるため，計算方法と画質の関係を検討する予定である．また，振幅ホログラムと位相ホログラムの中間のモデルにより，画質が改善可能かどうかを検討する予定である．
ホログラムの光学再生には液晶パネルを用いたが，液晶パネルでは画素構造に起因する回折光がノイズとなり回折効率の低下や再生像のコントラストの低下などが生じるため，計算機シミュレーションに比べて画質の低下が著しい．そこで，画素構造の影響を低減するために，我々の研究室で開発しているホログラムプリンタにより，感光材料にホログラムを出力し，画素構造の影響が低減された再生像の取得を検討する．
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| Causes of Carryover |
光学再生像の画質評価において，液晶パネルの画素構造の影響を取り除くためのプリンタによる出力の実験ができなかったため，感光材料の購入費用分の差額が生じてしまった．次年度はこの実験を行うので，この分は使用する予定である．
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