2020 Fiscal Year Research-status Report
インビジブルビューティー：実時間で見えない自然の美を3次元化する
| Project/Area Number |
19K12656
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
土佐 尚子 京都大学, 総合生存学館, 特定教授 (40521117)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 流体現象 / 有機的形状 / 高速度カメラ / 同時撮影 / ３次元モデル復元 / ３次元形状復元 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、流体の物理現象（具体的にはスピーカーの上においた流体に音の振動を与えることによって、流体が微小時間に多様性・有機性に富んだ造形を作り出す現象）を多数のカメラを用いた同期撮影を行うことによって捉え、流体現象の３次元モデルを作成し3次元造形物として取り出す方法論を確立すると共に、その方法論をパブリックアートや日用品・車などのデザイン、さらには建築物の設計などに応用することをめざしている。具体的には、(1)物理現象の3Dモデルデータ化の研究、(2) 3Dモデルの固体への成型法の研究、(3)彩色法の研究、(4)成果の活用法の検討、の4項目の研究を行う。
令和元年度には、(1)の検討を行い、複数の高速度カメラを用いた撮影システムを構築し、流体現象の同期撮影ができることを確認した。これを受けて令和2年度は、(1)の検討を高度化するとともに、(2)、(3)の課題に取り組んだ。具体的には、撮影システムを可搬可能な形に小型化するとともに、それを用いて繰り返し流体の物理現象の撮影を行い、安定して撮影結果が得られるように撮影システムの各部分の調整を行った。また得られた時系列画像から３次元モデルを構築する試みや、彩色可能な３Dプリンターを用いて３次元物体化の試みを行った。これを受けて令和3年度は(2)、(3)の高度化を行うとともに、(4)の項目を研究する予定である
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和２年度は、主として令和元年度に構築した高速事象撮影システムの高度化を行った。
有機的形状の３次元モデルの応用可能性の調査を行った結果、液体の粘性や重力の影響などの複数パラメータを考慮した３次元モデル復元ソフトの開発が望まれることがわかった。このような３次元モデル復元ソフトの開発には、各種パラメータを変動させ効率よく流体現象の生成と撮影を行うことが望まれる。そこで高速事象撮影システムの改良を行い、鉄製のフレームにスピーカーや高速度カメラが固定された可搬型の高速事象撮影システムを構築するとともに、撮影のための補助器具の整備や撮影のためのマニュアルの整備などを行った。
次に、これらの画像セットを用いて３次元モデルを構築する試みを行った。３次元モデル構築に関してはPOCと呼ばれる方法を採用した。複数方向から撮影した画像間のキャリブレーションに関して種々の試みを行った結果、かなりの精度で３次元モデルの復元が可能であることがわかった。また得られた３次元モデルを３Dプリンターの入力として３D物体として復元する試みを行い、かなりの精度で３次元の形状が復元されることがわかった。３Dプリンターは色彩の復元もある程度可能な機種を用いたので、色彩に関してもかなりの精度で復元可能であることがわかった。
短時間に生じる現象を複数台の高速度カメラを用いて撮影し、３次元モデルを構築したり、３次元物体化を行う研究はまだほとんど行われていないため、これらの結果を“3D Modeling and 3D Materialization of Fluid Art That Occurs in Very Short Time”という論文にまとめ国際会議(IFIP ICEC 2020)に投稿・発表し、新しい試みであると評価されBest Paper Honorable Mention Awardを受賞した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
短時間に生じる流体の物理現象を複数台の高速度カメラを用いて撮影し、その結果に基づいて３次元モデルを構築するとともに３次元形状を復元するためのシステムを構築し、現象の撮影から３次元形状の復元までを一貫して行うことができる実験システム・実験手順の構築は行えたと判断する。またその過程で、複数のパラメータを変えた際の３次元モデル・３次元形状の復元が行えれば多くの応用が期待されることもわかった。従って最終年度である令和３年度はこれまでの結果をまとめるとともに、各種の応用を目指してそれ以降の研究の進め方を明らかにすることに注力する。特に以下の点に重点を置く。
(1)短時間に生じる流体現象に影響を与える複数のパラメータのうち、重要なパラメータを明らかにする。特に今後は宇宙時代を睨んでこれまで３次元モデル構築ソフトでは考慮されなかった重力のパラメータとしての重要性などを明らかにする。
(2)それらのパラメータを可変にして実験を行うためのシステム改良の検討を行う。特に重力パラメータに関してはこれまで全く実験がされてこなかったので、パラボリックフライトなどによる微小重力下での流体現象の生成実験を行うなどにより、システム改良のためのデータを蓄積する。
(3)市販されたりオープンになっている３次元モデル構築ソフトにおける各種のパラメータの取り扱いを分析し、これらのパラメータを取り入れる方法を明らかにするなど、新しい３次元モデル構築ソフトの開発に向けた検討を行う。
|
| Causes of Carryover |
旅費に使用する予定であったがコロナ禍で取りやめたため、その分が残額として残った。次年度の研究に使用する予定である。
|
Research Products
(1 results)
