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Representing virtual shadows without dimming mechanism for optical see-through type displays

Research Project

Project/Area Number 19K22882
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

Shibata Fumihisa  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (80314425)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 木村 朝子  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (20324832)
田村 秀行  立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (10367998)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords光学シースルー / 複合現実感 / 影表現 / 錯覚 / 透明物体
Outline of Research at the Start

光学シースルー(Optical See-Through; OST)型映像提示装置ではその原理上,光の加算しかできないため,現実の光景の光を減衰させないとできないキャストシャドウを表現することが難しい.外光を減衰させる液晶シャッタ等の仕組みを組み合わせて影を表現する手法が検討されているが,追加の減光装置が必要で入射光量の減衰などの課題がある.
OST型の映像提示装置において減光機序に依らずにキャストシャドウを提示する試みとして,錯視を利用した手法の確立に挑戦する.具体的には,人間の錯覚を利用し,周辺の光量を加算することによって影領域の光量が減衰したかのように知覚させるという手法について検討する.

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this research is to present virtual shadows on a real surface for optical see-through (OST) head-mounted displays. Due to the principle of the OST method, it is difficult to express virtual shadows that cannot be realized without devices which selectively reduce or intercept the light rays from the real scene. Therefore, we proposed a method to express the shadow of a virtual object by using the human brightness perception characteristic. The virtual shadows are based on the simultaneous brightness-contrast illusion in which a central region surrounded by a lighter one is perceived as darker than one without such a lighter region. Furthermore, we tackled a new issue of how to express virtual transparent objects for OST-type devices. In addition, as an application to ITS field, we assumed the presentation of information on the head-up display of a vehicle and tried to visualize the hidden area generated by the surrounding vehicles by using diminished reality technique.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

OST方式における従来のキャストシャドウの表現手法は入射光量が減衰する,装置が複雑化する,電力消費が増大するなどの課題を抱えていた.一方,本研究の提案手法は,光を加算することによって光量が減衰したかのように知覚させるという逆転の発想に基づく意欲的な試みであり,これによってキャストシャドウを表現できれば,仮想物体の位置を正確に示すこと可能となる.位置・姿勢推定精度の低さに起因する仮想物体位置の不正確さを感じにくくさせることや,キャストシャドウの色を変色させて仮想物体の透明感を表現するなど,様々なAR/MR応用分野において活用可能な技術へと展開でき社会的な意義も大きい.

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Representing Virtual Transparent Objects on Optical See-Through Head-Mounted Displays Based on Human Vision2021

    • Author(s)
      Kimura Yuto、Kimura Asako、Shibata Fumihisa
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 11 Issue: 2 Pages: 495-495

    • DOI

      10.3390/app11020495

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Shadow induction on optical see-through head-mounted displays2020

    • Author(s)
      Ikeda Sei、Kimura Yuto、Manabe Shinnosuke、Kimura Asako、Shibata Fumihisa
    • Journal Title

      Computers & Graphics

      Volume: 91 Pages: 141-152

    • DOI

      10.1016/j.cag.2020.07.003

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 安全運転支援のための周辺車両の半隠消表示法(4)~半隠消表示法の拡張と評価~2022

    • Author(s)
      藤重秀斗,若林優,松室美紀,木村朝子,柴田史久
    • Organizer
      電子情報通信学会 ITS研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 安全運転支援のための周辺車両の半隠消表示法(3) -5G 環境下における性能評価実験-2021

    • Author(s)
      平松黎,若林優,佐々木俊希,木村朝子,柴田史久
    • Organizer
      マルチメディア,分散,協調とモバイル (DICOMO2021) シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ビデオ透過型HMDにおける視覚特性に基づく透明物体表現法2021

    • Author(s)
      木村勇斗,木村朝子,柴田史久
    • Organizer
      情報処理学会第83回全国大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 視覚特性に基づく光学透過型HMDでの透明物体表現法2020

    • Author(s)
      木村勇斗,木村朝子,柴田史久
    • Organizer
      第25回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Representing Virtual Transparent Objects on OST-HMDs Considering Accommodation and Vergence2020

    • Author(s)
      Yuto Kimura, Shinnosuke Manabe, Asako Kimura, Fumihisa Shibata
    • Organizer
      27th IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces (IEEE VR 2020)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2023-01-30  

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