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波面の画像的加工に基づく超高速ホログラフィ

研究課題

研究課題/領域番号 23K24872
補助金の研究課題番号 22H03616 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分61010:知覚情報処理関連
研究機関東邦大学 (2023-2024)
東京都立大学 (2022)

研究代表者

西辻 崇  東邦大学, 理学部, 講師 (70826833)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2024年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2023年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワードホログラフィ / 3次元映像 / 高速計算 / コンピュータグラフィクス / ワイヤフレーム
研究開始時の研究の概要

電子ホログラフィ方式の3次元映像は生理的に最も自然な3次元像を再生可能な技術だが,計算量の膨大さを一因として実用化には至っていない.研究代表者は,3次元像が線のみで構成される場合にホログラフィ計算を高速化できるCG-Line法を開発し,大幅な高速化に成功している.しかし,線の太さや濃さ,奥行き方向の連続的な変化を伴う任意の曲線を表現できないなど,表現性に課題があった.本研究では,CG-Line法の高速性を担保しながら,線で構成される3次元像の表現性を向上させる計算アルゴリズムを開発する.

研究実績の概要

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いて,実用化への最重要課題の1つである計算高速化に関して,3次元像をワイヤフレームアート(線画)に限定した場合の高速計算手法に取り組んでいる.写実的な3次元像ではなく,線のみによって構成される3次元像を考えることにより,大幅な計算高速化が達成されることが研究代表者らのこれまでの研究によって明らかになっている.今年度は継続的に,3次元像表示の表現性拡張を目的に様々なアプローチから研究を遂行した.代表的な成果としては画質改善を目的としたアルゴリズム開発である.計算高速化と画質はトレードオフ関係にあることが多く,一連の提案方式においても,3次元像を構成する線の明るさが意図せずに不均衡になることが知られていた.その改善を高速性を担保しながら実現する方式を論文発表した.一方,年度当初の計画に挙げていた立体的な線幅の拡張については,現在も研究を進めているところであり,最終年度中の実現を目指す.他方,更なる計算高速化にかかる取り組みも進めた.本研究が対象とする3次元像は構造的にシンプルであることから,計算過程の演算精度等を簡略化しても問題ない可能性があるという仮説の元,様々なアプローチから計算高速化の可能性を探った.その結果,大幅な近似をしても十分な再生像が得られる方式を考案し,論文発表した.この成果は,結果的に3次元像の構造によらず適用可能であることが示唆されており,今後の研究進展に高い期待がある.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

年度初めの研究計画に挙げた項目のうち,立体的な線幅を持つ3次元像を描画可能なアルゴリズムの開発は論文発表等の成果を挙げるには至っていない現状があるが,着々と研究を進めているところである.関連する研究について複数の有名国際論文誌への発表を実現しており,研究実施から成果公開までのタイムラグがあることに鑑みれば,一定程度順調な進捗があると考えられるため.

今後の研究の推進方策

最終年度となる次年度も,継続的に表現性の拡張,計算高速化に取り組む.電子ホログラフィ分野におけるワイヤフレームアートの3次元表示については,研究代表者や共同研究者らのチームが世界でリードしている立場にあり,学会発表等を通じて技術の普及・発展も推進する.

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Vrije Universiteit Brussel/IMEC(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Vrije Universiteit Brussel(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Improving the imbalance of the light intensity of 3D wire-frame projection with electro-holography by superimposing a phase error2023

    • 著者名/発表者名
      Shiina Nobuya、Nishitsuji Takashi、Asaka Takuya
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 31 号: 23 ページ: 37604-37617

    • DOI

      10.1364/oe.500408

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Approximated Wavefront Composition for Computer-Generated Holograms Based on Tiny Logic Operations2023

    • 著者名/発表者名
      Nishitsuji Takashi、Shimobaba Tomoyoshi、Shiraki Atsushi、Ito Tomoyoshi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 117231-117239

    • DOI

      10.1109/access.2023.3326723

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-dimensional spline-based computer-generated holography2023

    • 著者名/発表者名
      Blinder David、Nishitsuji Takashi、Schelkens Peter
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 31 号: 2 ページ: 3072-3072

    • DOI

      10.1364/oe.480095

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Variable-intensity line 3D images drawn using kinoform-type electroholography superimposed with phase error2022

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nishitsuji, Nobuya Shiina, David Blinder, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Peter Schelkens, Tomoyoshi Ito, Takuya Asaka
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 30 号: 15 ページ: 27884-27902

    • DOI

      10.1364/oe.461187

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 超高速計算に基づくインタラクティブホログラフィ2022

    • 著者名/発表者名
      西辻崇
    • 雑誌名

      レーザー学会誌

      巻: 50 ページ: 611-615

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      西辻崇
    • 雑誌名

      光学

      巻: 51 ページ: 281-281

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Approximate implementation of trigonometric function for computer-generated hologram"2023

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nishtisuji, Tomoyoshi Shimobaba, Atsushi Shiraki and Takashi Nishitsuji
    • 学会等名
      The Proceedings of the 13th Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics (DHIP2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fast calculation techniques of computer-generated hologrpahy for line-drawn 3D objects2023

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nishitsuji, David Blinder, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Peter Schelkens, Tomoyoshi Ito
    • 学会等名
      SPIE/COS Photonics Asia
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 算機合成ホログラムの高速生成技術~計算簡略化を中心に~2023

    • 著者名/発表者名
      西辻 崇
    • 学会等名
      2023年第4回ホログラフィックディスプレイ研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ワイヤーフレームホログラムの高速生成手法と画質改善2023

    • 著者名/発表者名
      椎名野歩也,西辻崇,朝香卓也
    • 学会等名
      情報フォトニクス研究討論会2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Real-time computation of 3D wireframes in computer-generated holography2022

    • 著者名/発表者名
      David Blinder, Takashi Nishitsuji and Peter Schelkens
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Image Processing (ICIP2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quality Improvement of Computer-Generated Holograms for Line-Drawn Objects by Imposing a Phase Error2022

    • 著者名/発表者名
      Nobuya Shiina, Takashi Nishitsuji, Takuya Asaka
    • 学会等名
      International Photonics 2022 (IP2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thickening the width of holographic three-dimensional line images using an error diffusion technique2022

    • 著者名/発表者名
      Asumi Hayashi, Takashi Nishitsuji, Takuya Asaka
    • 学会等名
      International Photonics 2022 (IP2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      林明日未,西辻崇,朝香卓也
    • 学会等名
      Optics and Photonics Japan 2022 (OPJ2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      椎名野歩也,西辻崇,朝香卓也
    • 学会等名
      電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 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

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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