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計算機合成ホログラムの圧縮データを用いた三次元動画の高速再生と実時間再生の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11399
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分61020:ヒューマンインタフェースおよびインタラクション関連
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工学部門, 教授 (50290713)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード三次元ディスプレイ / 計算機合成ホログラム / 電子ホログラフィ / 圧縮データ / リアルタイム再生 / マルチGPUクラスタ / GPU / 3次元ディスプレイ / 3次元ディスプレイ
研究成果の概要

電子化したホログラフィ(電子ホログラフィ)は,「究極の三次元テレビ」になるものと考えられている.使用する計算機合成ホログラム(CGH)の計算量は膨大であり,実用化のためには計算高速化が望まれる.本研究では,CGHの圧縮データを保存データまたは転送データとして用いる.さらに,CGHの圧縮・復元処理をGPUで高速化した.これにより,汎用的なネットワークを用いたGPUクラスタによる三次元動画の実時間再生を実現した.さらに,膨大な物体点数からなる三次元物体の高精細な実時間動画再生,階調を持つ三次元動画の実時間再生,そして,保存したCGHを高速に読み出して三次元動画を実時間で再生することに成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

ホログラフィによる立体像は様々な角度から眺めることができ,視覚疲労もなく長時間利用可能である.電子化したホログラフィ(電子ホログラフィ)は,「究極の三次元テレビ」となるものと考えられている.本研究で開発したGPUによる計算機合成ホログラム(CGH)の高速圧縮・復元技術により,安価で汎用的なコンピュータシステムでCGHの高速再生とCGH計算の高速化が可能となった.また,補助記憶装置に保存したCGHの高速再生技術は,小型化も容易であるためポータブルホログラフィックディスプレイ装置の実現へ繋がる.このように,本研究で開発した技術は,電子ホログラフィを実用化へ近づけるための基礎技術となるものと考える.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] High-speed playback of spatiotemporal division multiplexing holographic 3D video stored in a solid-state drive using a digital micromirror device2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kohei, Tao Minori, Maeda Yuki, Nakayama Hirotaka, Ren Noguchi, Minoru Oikawa, Yuichiro Mori, Takashi Kakue, Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito, Naoki Takada
    • 雑誌名

      Chinese Optics Letters

      巻: 19 号: 9 ページ: 093301-093301

    • DOI

      10.3788/col202119.093301

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Motion Parallax Holograms Generated from an Existing Hologram2021

    • 著者名/発表者名
      Shimobaba Tomoyoshi、Katsuyama Shuhei、Nishitsuji Takashi、Hoshi Ikuo、Shiomi Harutaka、Wang Fan、Kakue Takashi、Takada Naoki、Ito Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 11 号: 7 ページ: 2933-2933

    • DOI

      10.3390/app11072933

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hologram generation of light-in-flight recording by holography applying the 2D-FDTD method to simulate the behavior of ultrashort pulsed light2021

    • 著者名/発表者名
      Kakue Takashi、Takada Naoki、Shimobaba Tomoyoshi、Ito Tomoyoshi
    • 雑誌名

      OSA Continuum

      巻: 4 号: 2 ページ: 437-454

    • DOI

      10.1364/osac.406273

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Real-time color holographic video reconstruction using multiple-graphics processing unit cluster acceleration and three spatial light modulators2020

    • 著者名/発表者名
      Shohei Ikawa, Naoki Takada, Hiromitsu Araki, Hiroaki Niwase, Hiromi Sannomiya, Hirotaka Nakayama, Minoru Oikawa, Yuichiro Mori, Takashi Kakue, Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Chinese Optics Letters

      巻: 18 号: 1 ページ: 010901-010901

    • DOI

      10.3788/col202018.010901

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Real-time electroholography using a single spatial light modulator and a cluster of graphics-processing units connected by a gigabit Ethernet network2020

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sannomiya, Naoki Takada, Tomoya Sakaguchi, Hirotaka Nakayama, Minoru Oikawa, Yuichiro Mori, Takashi Kakue, Tomoyoshi Shimobaba, and Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Chinese Optics Letters

      巻: 18 号: 2 ページ: 020902-020902

    • DOI

      10.3788/col202018.020902

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Holographic Projection System for Drawing Fingertip Trajectory Obtained from Depth Camera2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Suzuki, Minoru Oikawa, Yuichuro Mori, Takashi Kakue, Tomoyoshi Shimobaba, Tomoyoshi Ito, Naoki Takada
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Display Workshops

      巻: 26 ページ: 202

    • DOI

      10.36463/idw.2019.0202

    • ISSN
      1883-2490
    • 年月日
      2019-11-28
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Large-scale electroholography by HORN-8 from a point-cloud model with 400,000 points2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Yota、Nakayama Hirotaka、Takada Naoki、Nishitsuji Takashi、Sugie Takashige、Kakue Takashi、Shimobaba Tomoyoshi、Ito Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 26 号: 26 ページ: 34259-34259

    • DOI

      10.1364/oe.26.034259

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Color representation method using RGB color binary-weighted computer-generated holograms2018

    • 著者名/発表者名
      Masato Fujiwara Masato Fujiwara、Naoki Takada Naoki Takada、Hiromitsu Araki Hiromitsu Araki、Shohei Ikawa Shohei Ikawa、Yuki Maeda Yuki Maeda、Hiroaki Niwase Hiroaki Niwase、Minoru Oikawa Minoru Oikawa、Takashi Kakue Takashi Kakue、Tomoyoshi Shimobaba Tomoyoshi Shimobaba、Tomoyoshi Ito Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Chinese Optics Letters

      巻: 16 号: 8 ページ: 080901-080901

    • DOI

      10.3788/col201816.080901

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-performance parallel computing for next-generation holographic imaging2018

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      Nature Electronics

      巻: 1 号: 4 ページ: 254-259

    • DOI

      10.1038/s41928-018-0057-5

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] コストパフォーマンスに優れたマルチGPU環境電子ホログラフィシステム2020

    • 著者名/発表者名
      三谷永久,鈴木康平,濵田端三,坂口朋哉,三宮廣海,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19回情報科学技術フォーラム (FIT2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ホログラフィックプロジェクタを用いた遠隔三次元描画システムの検討2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木康平,角江崇,下馬場朋禄,伊藤智義,高田直樹
    • 学会等名
      第19回情報科学技術フォーラム (FIT2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ポータブルホログラフィックプロジェクタを用いた三次元物体全周投影2020

    • 著者名/発表者名
      森口 嘉軌,三宮 廣海,鈴木 康平,田中 祐気,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2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] グルーピングによって計算効率化した階調表現可能なリアルタイム電子ホログラフィ2020

    • 著者名/発表者名
      野口 蓮,鈴木 康平,坂口 朋哉,三宮 廣海,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2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Efficient Computation of Binary-Weighted Computer-Generated Hologram for Gradation Representable Electroholography2019

    • 著者名/発表者名
      R. Noguchi, T. Sakaguchi, H. Sannomiya, K. Suzuki, M. Oikawa, Y. Mori, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito, N. Takada
    • 学会等名
      Proc. of The International Display Workshop (IDW '19), vol. 26, pp.195-196, 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cost-Effective Portable Holographic Projector Using a Single Board Computer2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Moriguchi, H. Sannomiya, T. Sakaguchi, K. Suzuki, Y. Tanaka, H. Nakayama, M. Oikawa, Y. Mori, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito, N. Takada
    • 学会等名
      Proc. of The International Display Workshop (IDW '19), vol.26, pp.197-198, 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-Time Spatiotemporal Division Multiplexing Electroholography of Point-Cloud 3D Model Comprising 920,000 Points Using Multiple GPU Cluster System2019

    • 著者名/発表者名
      H. Sannomiya, H. Nakayama, M. Oikawa, Y. Mori, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito, N. Takada
    • 学会等名
      Proc. of The International Display Workshop (IDW '19), vol. 26, pp.199-201, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Holographic Projection System for Drawing Fingertip Trajectory Obtained from Depth Camera2019

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, M. Oikawa, Y. Mori, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito, N. Takada
    • 学会等名
      Proc. of The International Display Workshop (IDW '19), vol. 26, pp.202-203, 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 重み付きバイナリ計算機合成ホログラムによる階調表現可能な時分割表示方式電子ホログラフィの計算効率化 -重複計算除去-2019

    • 著者名/発表者名
      野口 蓮, 鈴木康平, 坂口朋哉, 三宮廣海,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2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ホログラフィックプロジェクションを用いた3次元投影の検討2019

    • 著者名/発表者名
      田中祐気,鈴木康平,坂口朋哉, 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2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Pascalアーキテクチャを搭載したGPUで構成した汎用型マルチ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2019

    • 著者名/発表者名
      三宮廣海,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2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] マルチGPUクラスタシステムのクラウド化によるフリンジプリンタへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木康平,三宮廣海,山口 健,吉川 浩,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2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ホログラフィと視覚復号型秘密分散法を利用した三次元画像暗号化の検討2019

    • 著者名/発表者名
      高澤匠, 鈴木一弘, 高田直樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告, Vol.119, No.141, SITE2019-28, pp.187-192, 2019年7月23日
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] High-speed 3-D Spatiotemporal Division Multiplexing Holographic Movie Playback with High Image Quality by SSD and DMD2018

    • 著者名/発表者名
      N. Takada, M. Tao, H. Sannomiya, T. Sakaguchi, H. Nakayama, M. Oikawa, Y. Mori, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
    • 学会等名
      International Display Workshops (IDW'18)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-Time Spatiotemporal Division Multiplexing Electroholography Using Multiple GPU Cluster System with Gigabit Ethernet2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sannomiya, N. Takada, T. Sakaguchi, H. Nakayama, M. Oikawa, Y. Mori, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
    • 学会等名
      International Display Workshops (IDW'18)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-Time Holographic Projection of 3D-Gradation Movie Using Binary-Weighted Computer-Generated Hologram and Multiple GPU Cluster2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sakaguchi, N. Takada, H. Sannomiya, K. Suzuki, M. Oikawa, Y. Mori, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
    • 学会等名
      International Display Workshops (IDW'18)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DMDを用いた電子ホログラフィによる高速・高精細な三次元動画再生2018

    • 著者名/発表者名
      高田直樹,田尾美祈,三宮廣海,坂口朋哉,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2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 圧縮・復号処理を高速化した汎用型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2018

    • 著者名/発表者名
      三宮廣海,田尾美祈,坂口朋哉,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2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [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リアルタイム電子ホログラフィ2018

    • 著者名/発表者名
      坂口朋哉,田尾美祈,三宮廣海,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2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [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/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 視覚暗号化装置、視覚復号型秘密分散システム、視覚暗号化方法および視覚暗号化プログラム2019

    • 発明者名
      鈴木一弘,高田直樹,高澤匠
    • 権利者名
      高知大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-130531
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] ポインティング装置2018

    • 発明者名
      高田直樹,老川稔,森雄一郎,鈴木康平
    • 権利者名
      高知大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-246528
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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