• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実施状況報告書

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

研究課題/領域番号 15K00153
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
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 / Graphics Processing Unit / 時分割表示 / リアルタイム処理 / 高性能計算 / 並列分散計算
研究実績の概要

ホログラフィは,三次元物体からの光の波面を忠実に記録・再生できる唯一知られた技術である.ホログラムはコンピュータ上で作製することも可能であり,これを計算機合成ホログラム(CGH)と呼ぶ.CGHによる三次元動画像再生技術(電子ホログラフィ)は,究極の立体テレビになるものと考えられている.
本研究では,コストパフォーマンスに優れた時分割表示方式電子ホログラフィのリアルタイム再生を中心に扱う.GPUクラスタシステムによる計算高速化にとどまらず時分割表示による残像効果を利用して,さらなる高速化を実現させる.また,時分割表示方式のリアルタイムカラー再生は単色よりも3倍高速である必要があり容易ではない.本研究では高速なネットワークとGPUクラスタシステムを用いてリアルタイム再生を実現する.さらに,ソフトウェアによる再生像の色調整技術を確立し,多色化を目指す.
本年度は,従来のバイナリCGHを改良して,再生像の明るさを調整することを可能とした重み付きバイナリCGHを用いて再生像の階調表現を実現した.また,光源にレーザを使用し,昨年度構築した最新のGPU(NVIDIA GeForce GTX TITAN)を13枚搭載したGPUクラスタシステムを用いてリアルタイムカラー電子ホログラフィを実現した.ここで,カラー再生を実現するには赤・緑・青色のCGHを計算により作成して表示し,再生像を重ねる必要がある.赤・緑・青色のCGHを1枚のLCDパネルに表示する光学系と,3つのLCDパネルに表示する光学系の2種類の光学系において,1色あたり約21,000点からなる物体のリアルタイムカラー再生に成功した.さらに,三次元動画の6フレームを1枚のCGHに合成し,デジタル・ミラー・デバイス(DMD)を用いて三次元動画を高速再生する方法を考案し,毎秒720フレームの再生に成功した.

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

当初の計画通り,大きな問題もなく順調に研究を進めることができた.
研究代表者らが考案した再生像の明るさを調整することを可能とした重み付きバイナリ計算機合成ホログラムを用いて階調を持つ三次元物体の再生を行なうソフトウェアを開発した.レーザ光源を用いたリアルタイムカラー電子ホログラフィシステムについても構築した.さらに,三次元動画の6フレームを1枚の計算機合成ホログラムに合成し,デジタル・ミラー・デバイス(DMD)を用いて高速再生するプログラムを開発した.

今後の研究の推進方策

平成28年度に作成した再生像の明るさを調整することを可能とした重み付きバイナリ計算機合成ホログラムによる階調を持つ三次元物体の再生を行なうソフトウェアを用いてカラー再生を行なう.また,時分割表示方式カラー電子ホログラフィによる色調整についても検討する.また,階調を持つ動画再生を試みる.
平成27年度に開発したNVIDIA GeForce GTX TITAN Xを13枚搭載したGPUクラスタシステムでは,高速なネットワークであるInfiniBandを用いてリアルタイム電子ホログラフィを実現した.しかし,コストが高くなり汎用的なシステムとはいえない.そこで,汎用的なネットワークであるギガビット・イーサネットワークを用いたGPUクラスタシステムでリアルタイム電子ホログラフィを実現する方法について検討する.

次年度使用額が生じた理由

これまでの研究成果を早急に発表することを目的として,次年度の論文投稿及び学会発表に使用する予算を確保するため,今年度の物品費等の使用を控えたことにより次年度への繰越金が生じた.

次年度使用額の使用計画

繰越金は研究成果発表を早急に発表するため,学会での発表旅費,英文校正及び論文投稿費として使用する.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Gradation representation method using binary-weighted computer-generated hologram based on pulse width modulation2017

    • 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

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gradation representation method using binary-weighted computer-generated hologram2017

    • 著者名/発表者名
      M. Fujiwara, N. Takada, H. Araki, S. Ikawa, H. Niwase, Y. Maeda, H. Nakayama, T. Kakue, T. Shimobaba, T. Ito
    • 雑誌名

      Optical Engineering

      巻: 56 ページ: 023105

    • DOI

      10.1117/1.OE.56.2.023105

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Autoencoder-based holographic image restoration2017

    • 著者名/発表者名
      T. Shimobaba, Y. Endo, R. Hirayama, Y. Nagahama, T. Takahashi, T. Nishitsuji, T. Kakue, A. Shiraki, N. Takada, N. Masuda, T. Ito
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 56 ページ: F27-F30

    • DOI

      10.1364/AO.56.000F27

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time electroholography using a multiple-graphics processing unit cluster system with a single spatial light modulator and the InfiniBand network2016

    • 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 ページ: 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 DMD2016

    • 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
  • [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 – 2017-01-09
    • 招待講演
  • [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 – 2016-07-14
  • [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 – 2016-07-14
  • [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 – 2016-07-14
  • [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 – 2016-07-14
  • [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

  • [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
      特願2016-167590
    • 出願年月日
      2016-08-30

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi