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2021 年度 実績報告書

ホログラフィック3次元映像処理の革新的高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 19H04132
研究機関千葉大学

研究代表者

下馬場 朋禄  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20360563)

研究分担者 伊藤 智義  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20241862)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードホログラフィ / ホログラフィックディスプレイ / 深層学習 / スパース信号処理
研究実績の概要

本研究課題は,次々世代のディスプレイ技術と期待されているホログラフィック3次元ディスプレイで課題となっている,(1) ホログラム計算の高速化,(2) より簡易な光学システムの実現,(3) 高画質な再生像を得ることができるホログラム最適化技術,について研究開発を行うものである.(1)に関して,ホログラフィックディスプレイに使える特殊なスパース点拡がり関数を2種類(radial PSFとwindmill PSF,PSFはpoint spread function)設計し,画質を落とさずに計算を高速化できることを示した.前者の点拡がり関数は,視点固定のホログラフィックヘッドマウントディスプレイでは,観察に不要な計算領域を削除し点拡がり関数をスパース化することで,計算高速化ができる.後者は,より一般的な裸眼タイプのホログラフィックディスプレイの計算高速化を行なうために,radial PSFを風車のように回転させる手法を開発した.(2)に関しては,特殊な光学素子をホログラムと観察者の間に配置することで,ホログラム表示素子の空間帯域幅積を拡大できる手法を開発した.この効果をシミュレーションで確認した.(3)に関しては,ホログラムの最適化技術として,これまでに反復計算を必要とする最適化計算が使われてきたが,深層学習ベースのホログラム最適化技術を開発した.この技術をレンズが必要のないホログラフィックプロジェクタ上でその効果を確認した.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 7件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Warsaw University of Technology(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Warsaw University of Technology
  • [国際共同研究] Vrije Universiteit Brussel(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      Vrije Universiteit Brussel
  • [雑誌論文] Deep-learning computational holography: A review [invited]2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba, David Blinder, Tobias Birnbaum, Ikuo Hoshi, Harutaka Shiomi, Peter Schelkens, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Frontiers in Photonics - Optical Information Processing and Holography

      巻: 3 ページ: 854391

    • DOI

      10.3389/fphot.2022.854391

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Real-valued layer-based hologram calculation2022

    • 著者名/発表者名
      Daiki Yasuki, Tomoyoshi Shimobaba, Michal Makowski, Jaroslaw Suszek, Maciej Sypek, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 30 ページ: 7821-7830

    • DOI

      10.1364/OE.453541

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimization of phase-only holograms calculated with scaled diffraction calculation through deep neural networks2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Ishii, Tomoyoshi Shimobaba, David Blinder, Tobias Birnbaum, Peter Schelkens, Takashi Kakue, and Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Applied Physics B

      巻: 128 ページ: 22

    • DOI

      10.1007/s00340-022-07753-7

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Real-valued diffraction calculations for computational holography [Invited]2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba, Tatsuki Tahara, Ikuo Hoshi, Harutaka Shiomi, Fan Wang, Takayuki Hara, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 61 ページ: B96-B102

    • DOI

      10.1364/AO.443439

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Holographic projection with an extended depth of focus for highly tilted screens2022

    • 著者名/発表者名
      Michal Makowski, Tomoyoshi Shimobaba, Adam Kowalczyk, Maciej Sypek, Joanna Starobrat, Jaroslaw Suszek, Artur Sobczyk, Andrzej Kolodziejczyk
    • 雑誌名

      Optics and Lasers in Engineering

      巻: 150 ページ: 106840

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2021.106840

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improved playback uniformity of random-phase free holograms by pixel separation method2021

    • 著者名/発表者名
      Michal Makowski, Tomoyoshi Shimobaba
    • 雑誌名

      Photonics Letters of Poland

      巻: 13 ページ: 82-84

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Three-dimensional hologram calculations using blocked radial and windmill point spread functions2021

    • 著者名/発表者名
      Daiki Yasuki, Tomoyoshi Shimobaba, Michal Makowski, David Blinder, Jaroslaw Suszek, Maciej Sypek, Tobias Birnbaum, Peter Schelkens, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 29 ページ: 44283-44298

    • DOI

      10.1364/OE.447737

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Image quality enhancement of embedded holograms in holographic information hiding using deep neural networks2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba, Sota Oshima, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Asian Journal of Physics

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acceleration of polygon-based computer-generated holograms using look-up tables and reduction of the table size via principal component analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Fan Wang, Tomoyoshi Shimobaba, Yaping Zhang, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 29 ページ: 35442-35455

    • DOI

      10.1364/OE.435966

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hologram computation using the radial point spread function2021

    • 著者名/発表者名
      Daiki Yasuki, Tomoyoshi Shimobaba, Michal Makowski, Jaroslaw Suszek, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 60 ページ: 8829-8837

    • DOI

      10.1364/AO.437777

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Time-division holographic projection in large size using a digital micromirror device2021

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Takahashi, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Applied Science

      巻: 11 ページ: 6277

    • DOI

      10.3390/app11146277

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mitigating ringing artifacts in diffraction calculations using average subtractions2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Shimobaba, Ikuo Hoshi, Harutaka Shiomi, Fan Wang, Takayuki Hara, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 60 ページ: 6393-6399

    • DOI

      10.1364/AO.431216

    • 査読あり
  • [学会発表] 深層学習による既存の位相限定ホログラムの最適化2021

    • 著者名/発表者名
      石井美幸,下馬場朋禄,角江崇,伊藤智義,
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会 OPJ2021
  • [学会発表] 射状点拡がり関数のホログラム高速化手法への適用2021

    • 著者名/発表者名
      安木大貴, 下馬場朋禄, 角江崇, 伊藤智義,
    • 学会等名
      The 11th International Conference on 3D Systems and Applications (3DSA2019)
  • [学会発表] ウェーブレット変換による3次元シーン圧縮を用いたホログラム高速計算手法: WASABI-2の提案2021

    • 著者名/発表者名
      塩見日隆, 下馬場朋禄, 角江崇, 伊藤智義,
    • 学会等名
      日本光学会ホログラフィック・ディスプレイ研究会
  • [学会発表] 深層学習による既存のホログラムの最適化2021

    • 著者名/発表者名
      石井美幸, 下馬場朋禄, 角江 崇, 伊藤智義,
    • 学会等名
      3次元画像コンファレンス2021
  • [学会発表] 放射状点拡がり関数を用いたホログラム計算2021

    • 著者名/発表者名
      安木大貴, 下馬場朋禄, 角江崇, 伊藤智義,
    • 学会等名
      3次元画像コンファレンス2021
  • [学会発表] 既存ホログラムからの任意方向運動視差ホログラムの直接生成2021

    • 著者名/発表者名
      勝山修平, 下馬場朋禄, 角江崇, 伊藤智義,
    • 学会等名
      3次元画像コンファレンス2021
  • [学会発表] Optimization of existing quadratic phase-based phase-only holograms using deep learning2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Ishii, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito,
    • 学会等名
      3DSA2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Expanding the viewing angle of holograms using the rotational radial point spread function2021

    • 著者名/発表者名
      Daiki Yasuki, Tomoyoshi Shimobaba, David Blinder, Tobias Birnbaum, Peter Schelkens,Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito,
    • 学会等名
      3DSA2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Analytical polygon hologram calculation using look-up tables and band-limited spectra2021

    • 著者名/発表者名
      Fan Wang, Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito,
    • 学会等名
      Frontiers in Optics + Laser Science 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Computer-generated Holograms: Algorithms and Related Topics2021

    • 著者名/発表者名
      (invited, tutorial) Tomoyoshi Shimobaba, Takashi Kakue, Tomoyoshi Ito ,
    • 学会等名
      Digital Holography and 3D Imaging Meeting (DH2021)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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