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

• 研究課題/領域番号: 15K00153
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: マルチメディア・データベース
• 研究機関: 高知大学
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2016年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 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 / GPU / 時分割表示 / リアルタイム処理 / 高性能計算 / 並列分散計算 / 三次元動画再生 / Graphics Processing Unit

研究成果の概要

電子ホログラフィは究極の三次元テレビになるものと期待されている．しかし，電子ホログラフィは，計算機合成ホログラムの計算量が膨大であり，未だ実用化に至っていない．13枚のGPUボードを搭載したマルチGPUクラスタシステムを構築した．本システムに時空間分割法を実装し，約47万点からなる三次元物体のリアルタイム再生を実現した．さらに，本システムを用いて時分割表示カラー電子ホログラフィに１色あたり約21,000点からなる三次元物体を20fpsで再生することに成功した．また，時分割電子ホログラフィを応用して，階調表現の向上と膨大な物体点からなる三次元物体の再生像の高精細化を実現した．

研究成果

• [雑誌論文] Fast time-division color electroholography using a multiple-graphics processing unit cluster system with a single spatial light modulator (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Araki, N. Takada, S. Ikawa, H. Niwase, Y. Maeda, M. Fujiwara, H. Nakayama, M. Oikawa, T. Kakue, T. Shimobaba, and T. Ito
  • 雑誌名: Chinese Optics Letters 巻: 15 号: 12 ページ: 120902-120902
  • DOI: 10.3788/col201715.120902
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Speed 3-D Electroholographic Movie Playback Using a Digital Micromirror Device (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Takada, M. Fujiwara, C. W. Ooi, Y. Maeda, H. Nakayama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E100.C 号: 11 ページ: 978-983
  • DOI: 10.1587/transele.E100.C.978
  • NAID: 130006191566
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-Speed and High-Definition 3-D Holographic Movie Playback Using SSD and DMD without the Use of Cache Memory (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Takada, M. Tao, H. Sannomiya, T. Sakaguchi, Y. Maeda, H. Nakayama, M. Oikawa, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Proc. of The International Display Workshop 巻: 24 ページ: 915-917
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-Time Electroholography of 3D-Gradation Movie Using Bit Planes Based on Binary-Weighted Computer-Generated Holograms and Multiple GPU Cluster System (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakaguchi, N. Takada, H. Sannomiya, H. Ito, M. Fujiwara, Y. Maeda, M. Oikawa, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Proc. of The International Display Workshop 巻: 24 ページ: 918-919
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-Time Electroholography Using Multiple GPU Cluster System with a Single Spatial Light Modulator and Gigabit Ethernet Network (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Sannomiya, N. Takada, T. Sakaguchi, Y. Maeda, H. Nakayama, M. Oikawa, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Proc. of The International Display Workshop 巻: 24 ページ: 922-923
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-Time Spatiotemporal Division Multiplexing Electroholography Using a GPU Cluster (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Oikawa, N. Takada, H. Sannomiya, T. Sakaguchi, H. Nakayama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Proc. of The International Display Workshop 巻: 24 ページ: 920-921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gradation representation method using binary-weighted computer-generated hologram based on pulse width modulation (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Fujiwara, N. Takada, H. Araki, C. W. Ooi, S. Ikawa, Y. Maeda, H. Niwase, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Chinese Optics Letters 巻: 16 ページ: 060901-060901
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Autoencoder-based holographic image restoration (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomoyoshi Shimobaba, Yutaka Endo, Ryuji Hirayama, Yuki Nagahama, Takayuki Takahashi, Takashi Nishitsuji, Takashi Kakue, Atsushi Shiraki, Naoki Takada, Nobuyuki Masuda, Tomoyoshi Ito
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 56 号: 13 ページ: F27-F27
  • DOI: 10.1364/ao.56.000f27
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Real-time electroholography using a multiple-graphics processing unit cluster system with a single spatial light modulator and the InfiniBand network (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Niwase, Naoki Takada, Hiromitsu Araki, Yuki Maeda, Masato Fujiwara, Hirotaka Nakayama, Takashi Kakue, Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito
  • 雑誌名: Optical Engineering 巻: 55 号: 2 ページ: 093108-093108
  • DOI: 10.1117/1.oe.56.2.023105
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Real-time electroholography using a multiple-graphics processing unit cluster system with a single spatial light modulator and the InfiniBand network (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Niwase, N. Takada, H. Araki, Y. Maeda, M. Fujiwara, H. Nakayama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Optical Engineering 巻: 55 号: 09 ページ: 093108-093108
  • DOI: 10.1117/1.oe.55.9.093108
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High Definition Spatiotemporal Division Multiplexing Electroholography Using DMD (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Fujiwara, N. Takada, C.W. Ooi, Y. Maeda, H. Nakayama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Proceedings of the International Display Workshop 巻: 23 ページ: 1665-1666
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Real-time time-division color electroholography using a single GPU and a USB module for synchronizing reference light (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Araki, N. Takada, H. Niwase, S. Ikawa, M. Fujiwara, H. Nakayama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Applied Optics 巻: 54 号: 34 ページ: 10029-10034
  • DOI: 10.1364/ao.54.010029
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Image Quality Improvement of Electroholography by Using Spatiotemporal Division Method (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Maeda, N. Takada, H. Niwase, H. Araki, M. Fujiwara, S. Ikawa, H. Nakayama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Proceedings of the 22st International Display Workshop 巻: 22 ページ: 908-909
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gradation Expression of Time-Division Color Electroholography Using LCD Panels (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Fujiwara, N. Takada, H. Araki, H. Niwase, Y. Maeda, S. Ikawa, H. Nakayama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Proceedings of the 22st International Display Workshop 巻: 22 ページ: 906-907
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Real-Time Electroholography Using Multi-GPU Cluster System with a Single Spatial Light Modulator and Infiniband Network (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Takada, H. Niwase, H. Araki, Y. Maeda, M. Fujiwara, H. Nakayama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 雑誌名: Proceedings of the 22st International Display Workshop 巻: 22 ページ: 904-905
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] シングル空間光位相変調器用マルチGPUクラスタシステムによる計算機合成ホログラムの計算高速化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 庭瀬裕章, 藤原将人, 荒木啓充, 前田祐貴, 中山弘敬, 角江崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義, 高田直樹
  • 雑誌名: 第14回情報科学技術フォーラム講演論文集 (FIT2015) 巻: 1 ページ: 41-44
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] GPUを用いた電子ホログラフィによる三次元動画像再生 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会 第37回年大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2017-01-07
  • 招待講演
• [学会発表] 汎用的なネットワークを用いたGPUクラスタシステムによるリアルタイム電子ホログラフィの検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹，老川稔，三宮廣海，前田祐貴，中山弘敬，角江崇，下馬場朋禄，伊藤智義
  • 学会等名: ホログラフィックディスプレイ研究会会報 (HODIC)
  • 招待講演
• [学会発表] 重み付きバイナリ計算機合成ホログラムを用いた階調を持つ三次元物体の動画再生 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹，伊藤弘紀，坂口朋哉，藤原将人, OOI CHUN WEI, 角江 崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2017
• [学会発表] ギガビット・イーサネットを搭載したGPUクラスタシステムによるリアルタイム電子ホログラフィ (2017)
  • 著者名/発表者名: 三宮廣海，前田祐貴，中山弘敬，角江 崇，下馬場朋禄，伊藤智義，高田直樹
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2017
• [学会発表] GPUクラスタシテムによるリアルタイムカラー電子ホログラフィ (2016)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 荒木啓充, 庭瀬裕章, 猪川翔平, 前田祐貴, 藤原将人,中山弘敬, 角江 崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義
  • 学会等名: 平成28年第４回ホログラフィックディスプレイ研究会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2016-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] レーザー光源を用いたGPUクラスタシステムによるリアルタイムカラー電子ホログラフィ (2016)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹, 荒木啓充, 猪川翔平, 庭瀬裕章, 藤原将人, 前田祐貴, 中山弘敬, 角江 崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2016
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2016-07-13
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2016-07-13
• [学会発表] DMDを用いた階調表現可能な時分割表示方式電子ホログラフィ (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤原将人, 前田祐貴, 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
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2016-07-13
• [学会発表] バイナリ計算機合成ホログラムのデータ圧縮 (2016)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2016
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2016-07-13
• [学会発表] 時分割表示方式電子ホログラフィによる階調を持つ像の再生 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤原将人, 荒木啓充, 庭瀬裕章, 前田祐貴, 中山弘敬, 角江崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義, 高田直樹
  • 学会等名: 第14回情報科学技術フォーラム講演論文集 (FIT2015)
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] GPU クラスタシステムを用いた電子ホログラフィ (2015)
  • 著者名/発表者名: 高田直樹，庭瀬裕章，荒木 啓充，藤原将人，中山弘敬，角江崇，下馬場朋禄，伊藤智義
  • 学会等名: 第16回情報フォトニクス研究グループ研究会
  • 発表場所: 千葉県いしい荘
  • 年月日: 2015-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] マルチGPUクラスタシステムを用いた時分割表示方式によるリアルタイムカラー電子ホログラフィ (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒木啓充, 庭瀬裕章, 藤原将人, 前田祐貴, 高田直樹, 中山弘敬, 角江崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2015
  • 発表場所: 海洋研究開発機構 横浜研究所 三好記念講堂
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] マルチGPUクラスタシステムを用いた時空間分割多重化法によるリアルタイム電子ホログラフィ (2015)
  • 著者名/発表者名: 庭瀬裕章, 高田直樹, 荒木啓充, 藤原将人, 前田祐貴, 中山弘敬, 角江崇, 下馬場朋禄, 伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2015
  • 発表場所: 海洋研究開発機構 横浜研究所 三好記念講
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] 透過型 LCD パネルを用いた階調表現可能な時分割表示方式電子ホログラフィ (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤原 将人，高田 直樹，庭瀬 裕章，荒木 啓充，前田 祐貴，中山 弘敬，角江 崇，下馬場 朋禄，伊藤 智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2015
  • 発表場所: 海洋研究開発機構 横浜研究所 三好記念講
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] 時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 (2015)
  • 著者名/発表者名: 前田祐貴, 高田直樹，庭瀬裕章，荒木啓充,藤原将人，中山弘敬，角江崇，下馬場朋禄，伊藤智義
  • 学会等名: 3次元画像コンファレンス2015
  • 発表場所: 海洋研究開発機構 横浜研究所 三好記念講
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] Real-time spatiotemporal division multiplexing electroholography utilizing movie features (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Takada, H. Niwase, H. Araki, M. Fujiwara, Y. Maeda, H. Nakayama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
  • 学会等名: 2015 Collaborative Conference on 3D Research (CC3DR)
  • 発表場所: Busan, South Korea
  • 年月日: 2015-06-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 高知大学理工学部情報科学科 高田研究室
  • URL: http://whale.is.kochi-u.ac.jp/index.html
• [備考] 高知大学理学部応用理学科情報科学コース 高田研究室
  • URL: http://whale.is.kochi-u.ac.jp/
• [産業財産権] 情報処理装置,立体像表示装置およびプログラム (2016)
  • 発明者名: 高田直樹，前田祐貴, 伊藤智義
  • 権利者名: 高知大学,千葉大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-167590
  • 出願年月日: 2016-08-30