2017 Fiscal Year Annual Research Report
A Virtual Draping System in Which Users can Operate as in the Real World
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17H01955
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
乾 滋 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (10356496)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀場 洋輔 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (00345761)
召田 優子 長野工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教 (20757893)
宮武 恵子 共立女子大学, 家政学部, 教授 (40390124)
高寺 政行 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (10163221)
金 キョンオク 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (30724885)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 立体裁断 / 仮想化 / 衣服 / 型紙 / AR / 着装シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は立体裁断の仮想化を目指している．衣服の製造工程は，デザイン画の描画，デザイン画に基づいた型紙の作成，生地の裁断によるパーツ作成，パーツの縫製による組み立て，などから構成されている．この中で本研究では主に型紙作成部分を扱う．
立体裁断では適当な大きさに切った四角い布片から型紙を作成する．布片を人台などに当て，必要に応じて切れ目を入れ立体形状である人台表面に沿わせる．型紙部分のマーキングを行い平面に展開することで型紙形状が得られる．
立体裁断を仮想空間内で行うためには，立体裁断の要素をモデル化することが必要である．これまでに布，手，人台などシステムの構成要素をモデル化した．布は力学的にモデル化され数値計算によって動的に形状が計算される．現実世界での手指の動きをセンサによって捉え，その動きを仮想空間の手のモデルの動きに反映する．人台モデル化は布モデルを当てる土台となっている．
２９年度は仮想立体裁断システムに適切な機器の検討を行った．仮想空間の人台表面で手のモデルを用いて布モデルの操作を行う場合，手のモデルを操作する現実の手指の動きが制約されないので，手のモデルが人台に入り込んでしまうことが避けられない．そのため操作性が損なわれないように，現実の世界に人台を置き，そこに仮想の人台を重ねて操作する環境を構築したい．このためにはAR（拡張現実感）技術が適しており，そのための機器を探索したが，適切なものを見いだすことができなかった．そのためセンサーにより捉えられた画像をVR(仮想空間への没入)内部に投影することによって代替することとした．さらに現実世界の人台と仮想世界の人台モデルとの重ね合わせの検討を行った．
さらに計算の高速化のための計算内容と高速化の検討，および計算結果の検証のための布変形計測についての検討も行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
立体裁断システム自体の構築を行っている．“研究実績の概要”の項で述べたように，これまでに布，手，人台などシステムの構成要素が個々にモデル化されていた．システムはVR（バーチャルリアリティ ）環境の中に構成されるので，これらの要素を組み込む作業を進めており，ほぼ計画に沿って推移している．
インターフェースの検討を行っている．システムの操作性を確保するためにAR機器の利用を検討したが，現状ではセンサーとVR機器の組み合わせで代用している．立体裁断システムでは，現実の手指を人台の表面で動かすことで仮想的な布モデルの操作を行う．このとき人台からの赤外線の反射が，現実の物体と仮想的なモデルとの重ね合わせに影響を及ぼすことが明らかとなった．このことは当初は想定されておらず，来年度以降の計画に影響する可能性もある．
数値計算に関する検討状況は以下の通りである．布モデルを手指のモデルの動きにリアルタイムで追従させるためには力学計算はできるだけ高速で実行できることが望ましい．いくつかの対応策のひとつとしてアクセラレーターによる高速化の検討を行っている．このためには計算内容を把握し，その内容に応じた対策を講じる必要があり，そのための分析と対応策の検討を行っている．
着装シミュレーションの検証の状況は以下の通りである．シミュレーションにより予測された衣服形状の正確さを検証することが必要となる．その前段階として，シミュレーション結果との対比のために，現実の布の変形を精密に捉える必要がある．布の変形前後の形状を捉えることと，そこから布の局所的な変位を求める方法を考案した．しかし，変形前後の形状の把握は現状では手作業で多大な労力を要するため，実用的とは言い難い．今後，この部分の改良が必要である．
以上より，２９年度は全体的にほぼ計画に沿って研究が進められている．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画では，システム全体は立体裁断システムと着装シミュレーションから構成される．現実世界では立体裁断の手法で型紙の設計を行い，得られた型紙の形状から布パーツを切り出し，それらを縫製することで衣服が出来上がる．新たに設計した衣服を確認するためには仮縫いによって衣服を試作して試着し，不具合がある場合には型紙に戻って修正を行う．必要に応じてこのサイクルを繰り返す必要があり，非常に手間と時間を要する．立体裁断の仮想化では型紙設計の効率化を期待しているが、それだけではなく，着装シミュレーションと組み合わせることによって試作を飛躍的に効率化できると考えられる．
衣服設計に関する研究内容を強化する．本研究では立体裁断と着装シミュレーションのシステム自体の研究が主体となっている．しかし，上述のような両者の組み合わせによる修正を考える際には，衣服型紙と衣服形態との関係性など，衣服設計に関する知見を修正のサイクルの中で生かすことを考慮する必要がある．
一方で，着装シミュレーションに関する研究内容の見直しを行う. 当初の計画では着装シミュレーションにおいては静的な内容と動的な内容を取り扱う計画となっている．静的とは人間が衣服を着装したときに衣服がどのような形態となるかという内容であり，動的とはさらに人間が動作を行ったときに衣服の動きがどのようになるかという内容である．衣服設計として重要なのは前者である．一方，後者は柔軟物と空気との関わりを扱い，本研究の中では必ずしも主要な位置付けではないが，研究内容としては大がかりなものである．
これらの状況に鑑みて，２９年度には衣服設計分野の研究者を研究分担者として追加することで，この方面の研究体制の強化を図った．一方でエフォートの状況から考えて，今後は動的なシミュレーションに関する内容は押さえる方向で実施してゆくことが適当であると考えている．
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