Reproducing Visual Appearance by Optical See-Through Head-Mounted Display based on Measurement and Modulation of Light Rays
| Project/Area Number |
20J14971
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 61020:Human interface and interaction-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
廣井 裕一 東京工業大学, 情報理工学院, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 光学シースルーHMD / 拡張現実感 / 質感再現 / 奥行き知覚 / 視力特性推定 |
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| Outline of Research at the Start |
「映像が映る眼鏡」を実現する光学シースルー頭部搭載型ディスプレイ(OST-HMD)において、現実と視覚的に区別のつかないほど自然な質感の再現を目指す。この目的に際し、従来のカメラやディスプレイを用いた計測・提示手法は、画像化プロセスにおいて眼に入る光線の情報の一部が失われる点に着目し、眼に入る光線の情報を直接計測・変調する技術を確立する。具体的には、(A)映像提示用の眼に入る光線を活用し、眼から出た反射光の波面を計測することで装着者の視力特性を推定する手法、(B)実環境から眼に入る光の位相や振幅を直接変調することで、ディスプレイの広色域・広コントラスト化を達成する手法、の2点を検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
光学シースルー頭部搭載型ディスプレイ(OST-HMD)において、眼に入る光線を直接計測・変調することにより、現実と視覚的に不可分なバーチャル物体の質感を再現する研究において、今年度は下記の進捗があった。
「視覚特性の推定」：前年度成果である「拡散ホログラフィック波面センサ(DWFS)による視力推定手法を統合した網膜走査型OST-HMD」について、拡張現実感(AR)への応用に向けたシステムの小型化およびリアルタイム化を行った。小型化については、視力推定と映像提示の両方をウェアラブル端末上に実装するための構成を提案した。リアルタイム化については、DWFSにより取得する波面画像から、高速に視力を測定するための深層学習モデルを構築した。
「幅広い光学特性を再現可能なOST-HMD」；前年度成果である、位相空間光変調器(PSLM)を用いて、連続・曲面のAR物体に対して奥行きブラーを提示する「焦点面光学遮蔽OST-HMD」に関する評価と改良を行った。提案法が再現できる奥行きブラーとシミュレーションとの空間周波数特性の比較を行い、結果は光学分野の主要国際論文誌であるOptics Expressに採録された。また、「視覚特性の推定」で計測したユーザの視力を補償するパターンを位相画像に畳み込み、バーチャル物体の奥行き表現を改善しながら現実の見え方を同時に補償する手法の検討を行った。
本研究は、眼光学的計測に基づく眼のピント推定と、光線の直接変調に基づく高コントラスト・広色域・ピント調節可能なOST-HMDを提案し、OST-HMDにおける視覚的質感再現の幅を広げた。今後は、AR応用に向けた現行システムのリアルタイム化を中心に検討を進めていく。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
