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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Ultrafast holography calculation based on image processing of wavefronts

Research Project

Project/Area Number 22H03616
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

西辻 崇  東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (70826833)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywordsホログラフィ / 高速計算 / 3次元映像 / ワイヤフレーム
Outline of Annual Research Achievements

究極の3次元映像技術と呼ばれる電子ホログラフィにおける重要課題である計算高速化において,線・ワイヤフレームのみの再生に特化することで高速計算を実現したCG-Line法の表現性拡張に取り組んだ.大きく,(1)線幅の拡張,(2)グラデーションの付与,(3)奥行方向の線の描画,について研究を実施した.(1)について,本研究が対象とする位相変調型ホログラム(以下,位相ホログラム)においては,太線のような平面的な像再生に従来必要であり,処理負荷が問題だった位相最適化処理に代替して,意図的に誤差を重畳する方法や二重位相法と呼ばれる位相の加工処理を組み合わせることで,CG-Line法の高速性を著しく失うこと無く,太線を描画可能なホログラム計算アルゴリズムを確立できた.この成果は,2022年度中には国内会議で発表し,2023年度中に学術論文誌で報告できる見込みである.(2)について,(1)のアプローチと一部では同様に,意図的な誤差を重畳することで,3次元再生像の強度を制御することに成功した.具体的には,表現したい線の濃さと,付与すべき誤差量の関係性を解析的に明らかにし,CG-Line法のホログラム計算アルゴリズムに組み込むことで,高速性を犠牲にすること無く線のグラーデション表現を実現した.この成果は論文誌で発表済みである.(3)について,従来のCG-Line法が平面的な線の描画に限定されていた課題に対し,奥行方向に連続変化する線の描画アルゴリズムを開発した.すなわち,ワイヤフレームで表現される3次元像を再生可能なホログラムの高速計算アルゴリズムを開発した.この成果は論文誌で発表済みである.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

年初の予定では,上記概要における(1)(2)のみの実施を予定した一方で,実績として,いずれも論文誌や学会発表を実施するなど順調な成果を挙げられている点で順調な進捗が得られている.さらに,上記概要の(3)に該当する研究を,ベルギーとの国際共同研究の下で実施し,光学分野のトップジャーナルの一つであるOpticsExpress誌への掲載を実現する等,順調な業績を挙げられており,全体としてしておおむね順調な進展と考えている.

Strategy for Future Research Activity

次年度以降も引き続きCG-Line法における表現性の拡張,及び,さらなる高速化を進める.表現性の拡張においては,よりチャレンジングな課題として,例えば,3次元的な線幅の拡張等,現存する3次元コンピュータグラフィクスでに見られるような表現の実現に取り組む.高速化では,例えば,専用計算機実装や波面記録法など,ホログラフィ分野で実績のある高速化手法との組み合わせによる計算高速化に関する相乗効果を狙った方式の検討等を進める.

  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Vrije Universiteit Brussel(ベルギー)

    • Country Name
      BELGIUM
    • Counterpart Institution
      Vrije Universiteit Brussel
  • [Journal Article] Three-dimensional spline-based computer-generated holography2023

    • Author(s)
      Blinder David、Nishitsuji Takashi、Schelkens Peter
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 31 Pages: 3072~3072

    • DOI

      10.1364/OE.480095

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Variable-intensity line 3D images drawn using kinoform-type electroholography superimposed with phase error2022

    • Author(s)
      Nishitsuji Takashi、Shiina Nobuya、Blinder David、Shimobaba Tomoyoshi、Kakue Takashi、Schelkens Peter、Ito Tomoyoshi、Asaka Takuya
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 30 Pages: 27884~27884

    • DOI

      10.1364/OE.461187

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 超高速計算に基づくインタラクティブホログラフィ2022

    • Author(s)
      西辻崇
    • Journal Title

      レーザー学会誌

      Volume: 50 Pages: 611~615

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] お絵かきホログラフィー 手書きインターフェースを持つ三次元映像システム2022

    • Author(s)
      西辻崇
    • Journal Title

      光学

      Volume: 51 Pages: 281

  • [Presentation] Real-time computation of 3D wireframes in computer-generated holography2022

    • Author(s)
      David Blinder, Takashi Nishitsuji and Peter Schelkens
    • Organizer
      IEEE International Conference on Image Processing (ICIP2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quality Improvement of Computer-Generated Holograms for Line-Drawn Objects by Imposing a Phase Error2022

    • Author(s)
      Nobuya Shiina, Takashi Nishitsuji, Takuya Asaka
    • Organizer
      International Photonics 2022 (IP2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thickening the width of holographic three-dimensional line images using an error diffusion technique2022

    • Author(s)
      Asumi Hayashi, Takashi Nishitsuji, Takuya Asaka
    • Organizer
      International Photonics 2022 (IP2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 双方向位相誤差拡散によるホログラフィック3D曲線画像の太線化2022

    • Author(s)
      林明日未,西辻崇,朝香卓也
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2022 (OPJ2022)
  • [Presentation] 乱数位相誤差を用いたホログラフィック3次元線画像の画質改善2022

    • Author(s)
      椎名野歩也,西辻崇,朝香卓也
    • Organizer
      電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • [Remarks] 西辻崇個人ページ(研究紹介ページ)

    • URL

      https://sites.google.com/view/nishitsuji/research?authuser=0

URL: 

Published: 2023-12-25  

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