独立した光減衰制御による明環境でのプロジェクションマッピングの実現
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21K19789
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
橋本 直己 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (70345354)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | プロジェクションマッピング / 明環境 / 広域投影 / 視野拡張 / 光学的補正 / 光減衰制御 / 光減衰 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，プロジェクタによる投影，即ち“光を加える”という従来の考え方を改め，“光を減ずる”という新しい概念に基づいて，プロジェクタが苦手とする明るい場所でも，実在する物体に多様な見た目や質感を与えるProjection Mapping技術の確立を目指す．これによって、明るい環境においても，周囲のものの見た目や質感を自在に変更し，誰もが同時に映像と一体化できる視覚拡張の実現が期待される．
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、室内等での明環境におけるプロジェクションマッピングを前提とし、（１）投影環境構築の効率化と、（２）実用的アプリケーションについて検討を行った。
（１）に関しては、プロジェクタとカメラを組み合わせたProCamユニットを用いて室内の広域にプロジェクションマッピングを行う際に、それぞれの機器の内部・外部パラメータを正確に推定することが求められる。本研究では、グレイコード投影に基づいたロバストな計測技術を構築しているが、それでもプロジェクタ台数が増加すると作業の煩雑化は否めない。そこで、平面主体で構成された室内空間にも対応した3次元形状計測およびその情報に基づいた、自動校正手法の実現に取り組んだ。また、グレイコード投影時には鏡面反射の影響を強く受け、計測効率の低下が散見された。そこで、鏡面反射時の偏光特性に着目し、鏡面反射光を計測画像から除去し、計測精度を向上させる手法を実現した。加えて、室内空間において最適なプロジェクタ配置を探求する作業も、実際の現場においては負担が大きいため、仮想空間内で仮想化されたプロジェクタを使って、最適な配置を自動探索する手法の実現にも取り組んだ。
（２）に関しては、室内でのプロジェクションマッピングの実践的な事例として、異なる空間をプロジェクションマッピングによってつなぎ合わせ、一つの連続した空間として表現する手法について検討した。遠隔地に存在する空間を、実際の空間と徐々に混ぜ合わせるように表現することで、双方の空間に同時に存在しているような感覚を得ることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
（１）のProCamユニットを用いた自動校正手法に関しては、空間の3次元計測結果から各ユニット間の接続、さらには平面近似を用いた空間の簡略化、等の一連の処理を実現し、実空間での投影実験を実施した。その結果、予定していた自動校正結果を得ることができた。その一方で、ユニット数が増加することで誤差が蓄積することも確認できた。これを防ぐために、求められた自動校正結果に対して、全体を包括した最適化処理を用いることで、誤差の低減が期待できる。
偏光特性に着目したグレイコード計測における鏡面反射光除去に関しては、カメラに取り付けられる角度可変な偏光フィルタを作成し、従来の空間コード化処理プロセスの中に鏡面反射除去過程を組み込むことができた。これにより、鏡面性の高い床面や開口部の大きなガラス面の存在する室内空間においても、安定した空間コード化を実現することができ、精度の高いプロジェクションマッピングを実現することができた。
仮想空間を用いたプロジェクタ配置の最適化に関しては、人による手動配置探索と比較して、処理時間の大幅な短縮効果が確認できた一方で、実現される配置自体の有効性は確認できなかった。すなわち、人の手作業を超える配置を提案することができなかった。
（２）の空間のつなぎ合わせに関しては、それを実現するためのエッジコンピュータを使った投影モジュールを複数制作し、それらをワイヤレスで連動させることに成功しており、効果的に空間を構築する技術を確立することができた。その一方で、投影する環境は静的なものに限られるため、人等の動的要素を含んだ空間情報の伝送技術が必要であると感じた。また、応用アプリケーションとして衣服へのプロジェクションマッピングも検討していたが、こちらは実験が計画通りに進まず、遅れている状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）のProCamユニットを使った自動校正は、複数のユニットを使った際の誤差を低減するために、バンドル調整等の最適化手法を導入することで、精度改善を試みる。また、広域に投影するだけでなく、特定の対象を取り囲むように投影した際にも、破綻なく端点で映像が連続するような精度を実現できることを目標に、改善を継続する。
仮想空間において仮想化されたプロジェクタを用いて最適配置を探索する手法では、まずプロジェクタのモデルを改善し、投影されている領域の評価を、面積ベースから連続領域ベースへと改めることで、人の主観評価との一致度を高める改善を予定している。また、より詳細にプロジェクタをモデル化すると共に、多目的最適化手法もそれに適応した新しい手法に切り替えていく。また、最適化処理の過程において、人の”好み”を反映させる過程を加えることで、より望ましい最適配置を算出できるように改良を試みる。
（２）に関しては、大学内の実験場所が新しくなるため、それに対応した改良を施したうえで、新しい室内空間を想定した実験スペースでの環境を構築する。その上で、遠隔地の空間への”遷移”した感覚を強く演出できるプロジェクションマッピングに取り組む。プロジェクションマッピングでは仮想化された映像空間を用いて遠隔地を表現することが多いため、瞬時に空間を切り替える手段が多く用いられている。それに対して、自身が空間を”移動した”、”遷移した”という感覚を強く提示できるメタファーを導入することで、室内という限られた空間における、新しいプロジェクションマッピング手法の確率を目指す。
加えて、昨年度積み残しになっていた動く人の衣服へのプロジェクションマッピング実験を完了させ、成果を取りまとめて完成を目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
