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光線場の計測と投影による現実を超える質感への操作

Publicly Offered Research

Project AreaAnalysis and synthesis of deep SHITSUKAN information in the real world
Project/Area Number 21H05825
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (IV)
Research InstitutionWakayama University

Principal Investigator

天野 敏之  和歌山大学, システム工学部, 教授 (60324472)

Project Period (FY) 2021-09-10 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords深奥質感 / ライトフィールド / 空間型拡張現実感 / 光学フィードバック / 質感 / 光線場
Outline of Research at the Start

本研究では質感を持たない中性的な無質感を定義し,質感を持つ物体との無質感との光線場の偏差より質感をもたらす深奥質感の抽出を試みる.また,様々な質感の深奥質感を形成する構成要素を明らかにする. この成果に基づき,本研究では複数のカメラと複数のプロジェクタを用いた光線場補償フィードバック系を構築し,無質感化した操作対象の外観を本来の質感と一致させる光線場操作を実現する.これを質感を有する物体に適用することで,現実を超える質感の創出を試みる.

Outline of Annual Research Achievements

研究課題の核心をなす学術的問いを「空間型拡張現実感による光線操作が,現実を超える質感を実現することができるか?」と定め,光線場の計測と投影によって現実を超える質感を創出することを目的として,「現実の光沢を超える光沢への操作」と「異方性反射の光学的な操作」について研究した.
現実の光沢を超える光沢への操作では,複数のカメラと複数のプロジェクタを用いた光線場補償フィードバック系を構築し,無質感化した操作対象の外観が本来の質感と一致する様に光線場を操作する「光線場補償フィードバック系」を構築することで,現実を超える質感の創出を試みた.メタリック塗装を施した石膏像に対する光沢強調の実験では,輝度ヒストグラムによる評価において光沢が向上し,現実の光沢を超える光沢の創出が確認された.
また,異方性反射の操作では,環状に配置した6対のプロジェクタとカメラを用い,反射特性の計測と光線場投影によって異方性反射の光学的な操作を試みた.金糸や絹糸を用いた平織りや綾織によって複数の反射特性が混在する帯地に対して実験を行ったところ,鏡面反射と拡散反射の成分分離だけでなく,鏡面反射成分の異方性を可視化することにも成功した.さらに,計測した反射特性をAshikhminの反射モデルに当てはめて,パラメトリックに異方性を操作する光線場の生成方法を確立した.帯地のほかに,サテンなどの生地,また,ヘアライン加工の金属板などの異方性反射を持つ素材に対して,提案手法による異方性反射の操作を試みたところ,光学的に現実の物体の見た目の異方性が変化することが確認できた.その一方で,提案手法では複数の方向の異方性が混在する物体では提案手法が有効に機能しないという手法の限界が確認された.

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 5 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 光線場投影を用いた光学モデルに基づく異方性反射の操作2024

    • Author(s)
      大隅 祥伍, 天野 敏之
    • Journal Title

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      Volume: 29

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Robust Appearance Manipulation against Changes in the Lighting Environment2023

    • Author(s)
      岡本 侑汰郎、天野 敏之
    • Journal Title

      Transactions of the Virtual Reality Society of Japan

      Volume: 28 Issue: 3 Pages: 271-279

    • DOI

      10.18974/tvrsj.28.3_271

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • Year and Date
      2023-09-30
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Viewpoint dependent Gloss Enhancement for Glossy Objects using Light Field Feedback2023

    • Author(s)
      松本 侑大、天野 敏之
    • Journal Title

      Transactions of the Virtual Reality Society of Japan

      Volume: 28 Issue: 3 Pages: 255-262

    • DOI

      10.18974/tvrsj.28.3_255

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • Year and Date
      2023-09-30
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] プロジェクターによって拡張される実世界 プロジェクションによる適応的な見かけの操作の原理と応用2022

    • Author(s)
      天野敏之
    • Journal Title

      日本光学会機関紙「光学」 光学 (Japanese Journal of Optics)

      Volume: 52 (1) Pages: 2-7

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] [Paper] Driver Visibility Improvement using Spatial Augmented Reality with Pixelated Headlights2022

    • Author(s)
      Toshiyuki Amano, Takaya Kano
    • Journal Title

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      Volume: 10 Issue: 4 Pages: 171-177

    • DOI

      10.3169/mta.10.171

    • ISSN
      2186-7364
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Manipulation of anisotropic reflections based on optical models using multiple projectors2022

    • Author(s)
      Shogo Ohsumi, Toshiyuki Amano
    • Organizer
      14th Asia-Pacific Workshop on Mixed and Augmented Reality co-located with a joint international conference of the 32nd ICAT-EGVE
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cast-Shadow Removal for Cooperative Adaptive Appearance Manipulation2022

    • Author(s)
      Shoko Uesaka, Toshiyuki Amano
    • Organizer
      ICAT - EGVE - International Conference on Artificial Reality and Telexistence - Eurographics Symposium on Virtual Environments
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Robust Appearance Manipulation against Changes in the Lighting Environment2022

    • Author(s)
      Yutaro Okamoto, Toshiyuki Amano
    • Organizer
      IDW'22 - The 28th International Display Workshop
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Advanced Reality: Real-world Appearance Manipulation with Projector Camera Systems2022

    • Author(s)
      Toshiyuki Amano
    • Organizer
      IMID 2022, 06. AR/VR/MR and 3D Display Optics
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Geometric Calibration with Multi-Viewpoints for Multi-Projector Systems on Arbitrary Shapes Using Homography and Pixel Maps2022

    • Author(s)
      A. Ueno, T. Amano, C. Yamauchi
    • Organizer
      2022 IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces Abstracts and Workshops (VRW)
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Apparent Shape Manipulation by Light-Field Projection onto a Retroreflective Surface2022

    • Author(s)
      J. Kanaya, T. Amano
    • Organizer
      2022 IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces Abstracts and Workshops (VRW)
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高速インスタンスセグメンテーションを用いた投影による選択的色操作の提案2022

    • Author(s)
      小石原遼, 天野敏之, 渡辺義浩
    • Organizer
      研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア(CVIM)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] プロジェクタとカメラを用いた光学フィードバックによる現実世界の操作2022

    • Author(s)
      天野敏之
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 光学限界を超える見かけの操作に関する考察2021

    • Author(s)
      天野敏之
    • Organizer
      日本光学会情報フォトニクス研究グループ第6回MIETA+ワーキンググループ研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] A Study on Shadow Removal for Viewing Direction Dependent Appearance Manipulation2021

    • Author(s)
      Y. Matsumoto, T. Amano
    • Organizer
      18th EuroXR International Conference - EuroXR 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Automotive lighting technology for driver's visibility improvement using imperceptible pattern illumination2021

    • Author(s)
      T. Amano, K. Takemine, J. Tsukuma
    • Organizer
      IDW'21 - The 28th International Display Workshop
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] AR/MR 研究シーズ・ショーケース2021

    • Author(s)
      天野敏之
    • Organizer
      第 26 回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Projection Alignment Correction for In-Vehicle Projector-Camera System2021

    • Author(s)
      T. Amano, T. Kagawa
    • Organizer
      ICAT-EGVE 2021 - International Conference on Artificial Reality and Telexistence and Eurographics Symposium on Virtual Environments
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 見かけの制御の分散協調投影のための重畳部分の輝度補正2021

    • Author(s)
      上坂 祥子, 天野 敏之
    • Organizer
      画像の認識・理解シンポジウム 2021
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] リアル星空とのハイブリッドプラネタリウムのための外構プロジェクションに関する研究2021

    • Author(s)
      上野 敦矢, 國枝 志帆, 天野 敏之, 山内 千里
    • Organizer
      画像の認識・理解シンポジウム 2021
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数のプロジェクタを用いた視点依存の見かけの操作の立体物への適応2021

    • Author(s)
      大隅 祥伍, 天野 敏之
    • Organizer
      画像の認識・理解シンポジウム 2021
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] クレイク・オブライエン効果を応用した投影対象の存在感を低減させる光学イリュージョンの提案2021

    • Author(s)
      松本 侑大, 天野 敏之
    • Organizer
      画像の認識・理解シンポジウム 2021
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] プロジェクタアレイを用いた立体物上でのBRDF の提示2021

    • Author(s)
      金谷 慈恩, 天野 敏之
    • Organizer
      画像の認識・理解シンポジウム 2021
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      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-10-22   Modified: 2024-12-25  

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