2023 Fiscal Year Research-status Report
Development of a high-precision natural stone 3D modelling method for Digital Twin of Japanese gardens
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23K05286
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
齋藤 馨 東京農業大学, 地域環境科学部, 教授 (70215531)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
國井 洋一 東京農業大学, 地域環境科学部, 教授 (10459711)
粟野 隆 東京農業大学, 地域環境科学部, 教授 (20393374)
張 平星 東京農業大学, 地域環境科学部, 准教授 (40846383)
檜山 敦 一橋大学, 大学院ソーシャル・データサイエンス研究科, 教授 (00466773)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 庭石 / 3Dモデル / 日本庭園 / ミックスドリアリティ / 材料 / 石組 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
デジタル社会形成の中でサイバースペースに実物都市と同じ3次元形状データ(3Dモデル)を構築する「 デジタルツイン」の整備が開始され日本庭園3Dモデルの精度品質が緊縛の課題となった。本研究は日本庭園の国際的価値を庭園美と日本文化の精神的象徴性と捉え、従来3Dモデル化できなかった自然石をミリ単位で高精度に3Dモデル化する手法を開発し、自然石3Dモデル作成を通じて日本庭園3Dモデルのあるべき姿を明らかにする。
本年度は庭石材料を3Dハンディーレーザースキャナと、重量250kg以下の庭石を扱う三叉ブロックチェーンとを組み合わせて、室内で小ぶりな庭石3D計測システムを構築し、最大長50cm程度の小さい庭石材料赤石58Kg、筑波石48kg、抗火石 9kg、灯籠火袋2点を計測した。これらの3Dデータを3Dモデル流通プラットフォームSketchfabで公開できる100MB以下に間引いてアップロードし公開中（https://sketchfab.com/kaorusaito）。
庭に据えてある1m程の庭石を野外環境光下の曇天時に計測し、問題なくスキャンできることを確認した。このデータもSketchfabで公開している。
バーチャル空間で庭石3Dモデルを扱うことを検討し、現実のスケール感で扱うには、バーチャルリアリティよりも、目の前の現実の庭の風景の中で3D庭石を扱うミックスドリアリティ（MR)が最適と結論した。そこでMRができるヘッドマウントディスプレイを用いたMRシステムを構築し、アプリケーションを作成プログラミングを開始した。
当年度の研究成果について2024年3月13日「庭石材料3Dモデル化研究会」を開催して発表及びディスカッションを行った。参加者には庭石販売業や造園業の方も参加し、庭石に販売の流通実務として本研究の3Dモデルの実用性や精度について実質的具体的な議論を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2023年度は代表者がコロナとインフルエンザを罹患してしまい、計測システムの構築と小ぶりな庭石での室内3Dスキャン試験と、野外試験のごく一部を実施し、野外実習地での本格的な1ｍを越える庭石材料計測はできなかったため、次年度に繰越とした。一方でオンライン庭石流通のためのVirtual Reality 表示についての机上検討を進めることができ、検討の結果 Mixed Reality を採用することとし、システム整備を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、東京農業大学厚木キャンパス内の野外実習地で、最大長1ｍを越え、重量2t程度の庭石（「通常サイズ庭石材料」と記す）を試料として3Dモデル製作のためのハンディレーザースキャン計測を行う。そのため（1） 2t以上の庭石を転がせる計測用の設備を三叉などを活用して製作する。（2）これを用いて通常サイズ庭石材料を野外で360度全周3Dスキャン計測試験を行う。野積み野ざらしの庭石材料は汚れや苔などがついているが、洗浄除去前後についての3D計測の差異についても検討する。
(3) ミックスドリアリティ（Mixed Reality）について、本研究での庭石材料3Dモデルを使った石組操作アプリの試作を進める。なお一石の庭石材料3Dモデルのデータ量は、現時点では50cm程度の小ぶりな庭石材料ですら2GBとそのデータサイズが大きいため、これをミックスドリアリティで扱うにはデータサイズを1/20以下に落とす必要もあり、その再現性についても考慮検討する必要があると想定している。
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| Causes of Carryover |
研究代表者が2023年7月にコロナ、9月にインフルエンザに罹患したため7，8，9月と本研究課題の予定準備期間に研究を中断せざるを得なかったため、全体的に予定が遅れた。そのため、10，11月に予定してた実習地ので本格的な野外庭石材料計測試験を次年度に繰り越すこととなった。これらのことで、次年度使用額が生じた。
2023年度に遅れたことにより、本研究課題の意図について庭石業と造園業の方に周知する時間的余裕が生じたが、特に実際の庭石流通に活用できる庭石材料3Dモデルのあり方について十分に業者の方と意見交換などにより検討することができた。本研究でのスキャン精度は、その後のオンラインでの3Dモデルの精度たいして十二分な精度を持つことが分かった。また特にバーチャルリアリティよりもミックスドリアリティの活用が効果的だと言うことも示唆された。
以上より、次年度使用計画は（1）実習地での通常サイズ庭石材料の3Dスキャンを進めると共に、それに必要な道具の開発整備に使用する。（2）ミックスドリアリティでの石組アプリの製作を進めることに使用する。
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