Efficient computation of motion picture hologram based on video compression approach

基于视频压缩方法的运动图像全息图的高效计算

• 批准号: 22K12070
• 负责人: 山口 雅浩
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12070/
• 关键词: ホログラフィー; 3Dディスプレイ; 計算機合成ホログラム; 効率的計算手法; 映像圧縮

立体像表示のホログラムを計算機で生成する技術（Computer Generated Holography: CGH）において、まず、高品質な立体像として動きを持つ像を再生するために、ハードコピーのホログラムで3Dのアニメーションを表示するCGHの再生方法及び計算方法を検討した。アナログで光学的に記録されたホログラムを使用してアニメーションを再生する方法として、２ステップ記録法が過去に提案されている。しかし、この方法をそのまま模倣した場合、２段階の伝搬計算が必要となり、計算コストが大幅に増加する。そのため、研究代表者らがこれまでに開発した「光線－波面変換」方式に基づく手法を使用して、１段階の波面伝搬計算で同等なCGH計算を達成する方法を開発した。さらにこの提案手法を使用して、９フレームから成るアニメーションの立体像のホログラムを計算した。そして再生照明光の点滅により高品質な立体像表示が可能なハードコピーとしてのホログラムを作成できることを、再生シミュレーションにより確認した。またこの手法で再生した立体像を観察する位置を変えたときに生じるクロストークの影響についてもシミュレーションにより検討を行った。並行して、3D物体の動きに応じた効率的なライトフィールド生成手法の3Dタッチインタフェースシステムへの実装や、フレーム間の冗長性を利用して動画CGHの計算量を削減する手法についての検討も実施し、複数の方法について計算アルゴリズムの実装の準備を完了した。

在计算机生成全息术（CGH）中，一种使用计算机生成全息图来显示立体图像的技术，CGH使用硬拷贝全息图显示3D动画，以便将运动图像再现为高质量的立体图像，我们研究了再现方法和计算方法。 。过去已经提出了两步记录方法作为使用模拟光学记录全息图来再现动画的方法。但如果直接模仿该方法，则需要进行两阶段的传播计算，这将显着增加计算成本。因此，利用研究代表先前开发的“射线到波前转换”方法的基础上，他们开发了一种通过一步波前传播计算实现等效 CGH 计算的方法。此外，使用所提出的方法，我们计算了由 9 帧组成的动画立体图像的全息图。通过再现模拟，我们确认可以通过闪烁再现照明光来创建能够显示高质量立体图像的硬拷贝全息图。我们还进行了模拟，以检查改变使用此方法再现的 3D 图像的观看位置时发生的串扰影响。与此同时，我们还考虑在3D触摸界面系统中实现一种响应3D物体移动的高效光场生成方法，以及一种利用帧间冗余来减少视频CGH计算量的方法，并完成准备工作。多种方法的计算算法的实现。

项目成果

ハードコピーでの動画CGH再生のための光線-波面変換に基づく計算手法

基于光线波前转换的硬拷贝视频CGH播放计算方法

• 发表时间: 2023
• 作者: 橋本和也;東田諒;項福林;武山彩織;山口雅浩
• 通讯作者: 山口雅浩

光の情報を集積し、空間に立体像を映し出す―ホログラフィー研究の最前線

收集光信息并在太空中投影3D图像——全息研究的前沿