2020 Fiscal Year Annual Research Report
A Human Body Projection Mapping System for Medical Applications
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18K11397
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
金田 和文 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (30185946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
檜垣 徹 広島大学, 医系科学研究科(医), 共同研究講座准教授 (80611334)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | コンピュータグラフィックス / プロジェクションマッピング / 医療応用 / ボリュームレンダリング / バーチャルリアリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
外科手術支援のために、CT等によって得られた人体内部構造情報を体表面へプロジェックションマッピングするシステムの開発を行った。本システムの特徴は、プロジェクタの設置位置・姿勢をマーカーレスで自動検出し、投影方向の制約を受けずに血管位置などの人体内部構造情報を体表面へプロジェクションマッピングすることができることである。
医療支援のための人体表面へのプロジェクションマッピングシステムの開発においては、システム構築のための要素技術である(1) 臍と体側シルエットラインを用いたカメラ位置・姿勢の自動検出、(2) カメラ位置・姿勢からプロジェクタ位置・投影方向への変換、(3) 表示ボリュームデータの体表面への移動、(4) プロジェクタ位置・投影方向を仮想視点とした画像作成を開発し、操作性のよいグラフィカルユーザインターフェースによりそれらの処理をスムーズに実行できるシステムを構築した。そして、3Dプリンタで 出力された人体腹部モデルを用いて、プロジェクタ位置や投影方向を変化させてモデル体表面への血管情報の投影実験を行い、プロジェクタ位置・姿勢の自動検出精度の検証や、投影方向を変化させても体表面に投影された血管位置が所定の位置に投影されることを確認した。
本年度はさらに、要素技術(1)において粒子群最適化法を用いたカメラ位置・姿勢推定手法を導入し処理の高速化をはかった。そして、要素技術(4)においては、ボリュームレンダリング手法をさらに改良することにより高速に人体内部構造を含むボリュー ムデータからの画像生成を行う手法を開発した。また、プロジェクタによる体表面への映像投影だけでなく、映像表示デバイスとしてシースルー型HMDを導入して人体を観察しながら内部構造情報を重畳して表示することのできるARシステムへの拡張を試みた。
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