Next-generation 3D imaging system by IoT device dedicated for holography

全息专用物联网设备的下一代 3D 成像系统

• 批准号: 19H01097
• 负责人: 伊藤 智義
• 金额: $ 28.54万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H01097/
• 关键词: ホログラフィ; FPGA; 計算機; 3次元映像計測; IoT; 3次元映像; 回路

コンピュータと融合したホログラフィは究極の3次元映像計測技術と期待されている．しかし，ホログラフィ技術が発明されてから70年を経た現在においても実用化さていないグランドチャレンジなテーマとして残されている．課題はホログラフィ計算の高速化とホログラムを表示するディスプレイの高精細化・大型化である．本研究では，計算の高速化については内部の回路を書き換え可能なFPGA（Field Programmable Gate Array）を用いてホログラフィ計算専用チップを開発し，ホログラムの表示については世界最大規模の高精細液晶ディスプレイ（LCD）を活用する．本年度は，昨年度に引き続き，大規模FPGAによる新たなホログラフィ専用計算システムの研究開発を進め，従来よりも高速化することに成功した成果を論文として発表した．また，自然光でホログラムを生成する技術であるインコヒーレントホログラフィのの計算を高速化する専用ハードウェアの研究開発も進め，成果論文が日本光学会から2022年度の光学を代表する論文の一つとして選出されるなどの評価を得た．ホログラム計算は，通常，波面光学に基づいているため，質感や隠面処理に対して課題を有している．そこで，質感や隠面処理に対して有効は光線幾何学を取り入れた光線－波面変換法をハードウェア化する研究開発を行った．ハードウェア開発と並行して，高速計算アルゴリズムの研究も進展している．これらの研究成果を11編の論文として発表した．

The ultimate 3D mapping technology is expected to be developed. The technology has been developed for 70 years and is now in use. The problem is to speed up the calculation and to express the high precision and large size of the computer. In this paper, we study the application of FPGA (Field Programmable Gate Array) in the field of high speed computing, and the application of LCD (Liquid Crystal Display) in the world's largest scale. This year, the company introduced new technologies for large-scale FPGAs, and the research and development of high-speed FPGAs have been successfully carried out. The research and development progress of natural light generation technology and its application in high-speed calculation was evaluated by the Japan Optical Society in 2022. In general, wave optics is the basis of calculation, texture and surface processing are the subject of calculation. The research and development of texture and surface processing has been carried out in light geometry and light wave transformation. The development and parallel development of high-speed computing are progressing rapidly. The results of this research were published in 11 parts of the paper.

项目成果

Optimization of phase-only holograms calculated with scaled diffraction calculation through deep neural networks

通过深度神经网络通过缩放衍射计算计算纯相位全息图的优化

• DOI: 10.1007/s00340-022-07753-7
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics B
• 作者: Yoshiyuki Ishii;Tomoyoshi Shimobaba;David Blinder;Tobias Birnbaum;Peter Schelkens;Takashi Kakue;and Tomoyoshi Ito
• 通讯作者: and Tomoyoshi Ito

Highly Parallel Special-Purpose Computer for Amplitude Electroholography

高度并行振幅电全息专用计算机

• 发表时间: 2020
• 作者: Yota Yamamoto;Tomoyoshi Shimobaba;Hirotaka Nakayama;Takashi Kakue;Nobuyuki Masuda;Tomoyoshi Ito
• 通讯作者: Tomoyoshi Ito

Wavelength-multiplexed phase-shifting incoherent color digital holographic microscope with a halogen lamp

带卤素灯的波长复用相移非相干彩色数字全息显微镜

• 发表时间: 2020
• 作者: Tatsuki Tahara;Tomoyoshi Ito;Yasuyuki Ichihashi;and Ryutaro Oi
• 通讯作者: and Ryutaro Oi

Study on holographic special-purpose computer for wavefront printing technology

波前打印技术全息专用计算机研究

• 发表时间: 2020
• 作者: Yasuyuki Ichihashi;Takashi Kakue;Koki Wakunami;Boaz Jessie Jackin;Ryutaro Oi;Tomoyoshi Shimobaba;and Tomoyoshi Ito
• 通讯作者: and Tomoyoshi Ito

電子ホログラフィ向け専用計算機の開発

电子全息专用计算机的研制

• 发表时间: 2019
• 作者: 山本洋太;増田信之;角江崇;下馬場朋禄;伊藤智義
• 通讯作者: 伊藤智義