2019 Fiscal Year Annual Research Report
映像演出効果を高めるステルスプロジェクション方式の基盤構築
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19H04152
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 美恵 宇都宮大学, 工学部, 教授 (00344903)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | プロジェクションマッピング / 空中像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、ステルス投影の原理検証を行うための基盤システムを構築すると共に、対象物体のより広域に映像投影を実現するための手法の検討を行った。ステルス投影の基礎となる、投映対象物体と位置姿勢を同期させたダミー物体を、光学式モーションキャプチャとモーター駆動系を利用して実現した。平面上を並進し、中心を軸として回転する動きに対してダミー物体と投映対象物体が同期できることを確認した。同時に、移動時の遅延や振動が問題なることも明らかになった。
同時に、この基盤システムを利用して、再帰透過光学系を介した映像投影により、理論通りにステルス投影が実現できることを確認した。ダミー物体に遮蔽される光を最小限に抑え、投映対象に到達可能な光を増やすための、半透明素材の活用検討を行った。対象の下面に穴を空けることになるが、物体上部までステルス投影が可能であることを実証した。
また、映像投影技術の改善としては、投映対象の色に影響されない輝度補正技術を発展させ、剛体から非剛体への対応を可能にした。パターン投影などの計測を行わず、投影した映像の状態からパッシブに補正を繰り返す系を構築することで、変化する対象への輝度補正技術の適用を可能にした。
再帰透過光学系を利用する際の観察視野角が制限される問題に関しては、対称ミラー構造並びに半対称ミラー構造を用いた視野拡張技術を実現した。これまで複雑で高価な光学系が必要になっていた広視野化を、安価なミラーだけで実現する手法は非常に有効であり、この研究で対象とした立体空中像においては、空中像自体の魅力を増幅できることも明らかにできた。
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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
まず、ステルス投影の実験を行うための基盤システムを構築し、要素となるプロジェクタ、対象物体、同期機構、再帰透過光学系、を組み合わせ可能なフレーム構造を実現した。これを使ってステルス投影を行い、機材を隠蔽した状態で、近接物からの遮蔽を受けずに、映像投影が可能であることを確認した。ダミー物体の動作には、2軸スライダー構造の機構によって並進運動を実現し、1軸モーターで回転を実現した。自由度はまだ不十分であるが、実用的な動きを評価することは可能になった。その結果、動作時の振動や、計測・制御・投影の遅延による影響の低減が必須であることが明らかになった。
また、半透過素材を用いて、対象物体の内部を光路として活用することで、対象物体の上部までステルス投影を可能にするアプローチに関しては、素材の検討から試作投影評価までを行うことができた。これまで投影が困難だった上部への投影が可能になることで、ステルス投影の可能性は大幅に広がったが、輝度や画質の低減、さらには対象物体の下面に穴を空ける制約の発生など、課題も多く見つかった。
一方、映像投影技術に関しては、姿勢変化する物体に対しても適応可能な輝度補正技術の開発を行った。独立して評価検討を行ったため、現時点では剛体から非剛体への拡張となったが、これを応用し、姿勢変化する剛体に対する輝度補正実現の可能性を見いだすことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ステルス投影に関しては、ダミー物体との同期機構には機構的な難しさが残ることから、一度方向性を変え、可変立体光源を実現する方法の検討を行う。高速回転する立体物に対して、高速プロジェクタを同期投影させることで、立体的な結像を実現する技術が提案されている。これを応用し、動的な対象物体に同期した光源の実現を試みる。
投映対象全域へのステルス投影の拡張については、半透過素材の利用をさらに発展させ、画質と輝度の改善を目指す。同時に、実用的なシナリオを想定したステルス投影アプリケーションを作成し、現状抱えている制約条件が、実用面において与える影響について評価を行う。
輝度補正に関しては、昨年度の剛体から非剛体への拡張を発展させ、動的な剛体への適応を検討していく。そのためには、補正にかかる処理遅延や、補正自体の精度の向上が必須であることから、カメラ入力を前提とした系の根本的な見直しも検討する。補正に必要な応答関数も、これまでのモデルベースのものから、学習ベースの考え方を取り入れて、精度向上を目指す。
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Research Products
(5 results)
