2018 Fiscal Year Research-status Report
A Study for Deviceless Learning Environment Applying Projection Mapping
| Project/Area Number |
18K11580
|
|---|
| Research Institution | Teikyo University |
|---|
Principal Investigator |
水谷 晃三 帝京大学, 理工学部, 講師 (30521421)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 教育環境 / ユーザインタフェース / プロジェクションマッピング / デバイスレス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題ではダイナミック・プロジェクションマッピング技術に類する手法を応用した新しい教育・学習環境の実現のための方法を研究している．天井に設置したプロジェクタとセンサを用いて，各学生の机の上に従来デバイスと同様のUI（ユーザ・インタフェース）を投影することを目指している．机の上にプロジェクタなどを用いてUIを投影する手法は，デーブルトップ・ユーザインタフェースなどと呼ばれ，すでによく知られているが，本研究手法はプロジェクタの投影領域の一部を使って複数の学習者のUIをそれぞれ投影する．こうすることにより，1台のプロジェクタで複数の学生のUIを同時に投影できるほか，机の配置の自由度が向上するなどの利点が得られる．
2018年度の研究活動では，本研究課題が目指す学習環境を実現するための技術的課題の整理と，その要素技術である（１）複数のセンサおよびプロジェクタを統合的に扱う方法，（２）指先のジェスチャを認識してUIを操作する方法，（３）机を認識してそれぞれの机にUIを投影するための方法について，それぞれ具体的な方法の検討およびシステムの試作を行った。（１）については，システム全体のアーキテクチャの検討，独自の通信プロトコルの設計，センサデータの統合化手法，システムの試作及び評価を行った．（２）については画像処理技術を応用した手法による試作と検証を行った．（３）については，様々な机の形状や向きを考慮した机の認識およびUIの投影手法について検討・試作を行った．これらの成果については2019年度中の活動として学会などで発表していく予定である．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
使用するセンサの選定に想定外の対応が必要となるなど，これまでに研究進捗に影響を及ぼす事案が発生した．しかしながら後述するように，研究自体は進展があり，検討段階での課題の抽出とその対応は計画当初よりも成果が得られていると考えている．結果としておおむね順調に進展していると考えられる．
本研究課題では，代表研究者が以前より行っているFollowable Computing（FCと略す）の概念を教育環境に適用するものとして検討していた．FCの研究ではTOF（Time-of-Flight）と呼ばれる方式の深度センサを用いていた．そのセンサが販売中止になったため，本研究課題ではStereo Camera方式の最新の深度センサを使用することを計画していた．2018年の研究では，実際に同製品を導入して検証をおこなった．しかしながら，本研究課題の遂行に耐えうるほどの精度を得ることができないと判断し，別の方法を改めて検討する必要が生じた．代替センサーの選定や手配，これに伴う実験システムの変更などの作業が生じ遅れが生じた．
また，複数センサおよびプロジェクタを用いることについて，評価実験のために必要となるツール等の開発が想定よりも多く必要になることが明らかになり，これらを含めた工数の増加も研究進捗を遅らせる理由の一つにもなっている．
これらの結果，2018年度分の研究活動の成果を2018年度中に学会等で発表できないなどの遅れが生じている．その成果は2019年度中に発表すべく，すでに準備が進んでいる．研究自体も継続して進展している状況であり，おおむね順調に進展していると考えている．
|
| Strategy for Future Research Activity |
2018年度の研究活動で得られた成果を2019年度中に学会等で発表する．すでに，国内学会などへ投稿するための準備を進めているほか，当初の予定になかった国際会議での発表準備も前倒しで進めている．
研究そのものについても，2018年度の予算でほぼすべての機材の手配が完了し研究を進めていくための環境が整った．これらを活用し研究を推進していく予定である．
具体的には，（A）指先のジェスチャを認識してUIを操作する方法の高精度化，（B）机を認識してそれぞれの机にUIを投影するための方法の実用化，を中心とした研究活動を行う．（A）については，2018年度の研究活動で得られた結果を踏まえて，センサデータの取り扱いを変更するとともに機械学習の仕組みを導入する方法を検討している．すでに，手の形状を機械学習により認識する方法は導入していたが，これをジェスチャ認識に応用する．ジェスチャは使用者によってばらつきの幅があり，単一のアルゴリズムによる検出方法では実用的になりにくいと判断した．一方，機械学習による方式は処理負荷が高いため，この対策についても同時に検討していく計画である．（B）については，1つのプロジェクタから複数の机へ同時にUIを投影することができることを試作システムにより確認しているが，様々な机の形，向き，レイアウト変更へのリアルタイムな適応など，実用化には課題が残っている．現状の仕組みに対して，オブジェクトトラッキングの手法を導入して認識結果を安定させる方法により，実用性を向上させる計画である．
|
| Causes of Carryover |
進捗状況でも述べた通り，成果を学会等で発表することが2018年度中にできなかった．次年度使用額が生じた大きな理由は，これらに必要となる参加費や旅費に関わる経費である．2019年度は計画を前倒しする形で国際会議等への投稿も予定しており，当初計画よりも多くの発表を行う予定である．2019年度の所要額の大半はこれらの活動のための参加費や旅費として使用する計画である．
また，研究環境の維持のために研究費を使用する．具体的には，研究環境におけるサーバやPCの保守（部品代を含む）や開発用ソフトウェアの費用として研究費を使用する計画である．
|
