2023 Fiscal Year Research-status Report
設営と保守を自動化する360度プロジェクションマッピングシステムの開発
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23K11729
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| Research Institution | Nippon Institute of Technology |
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Principal Investigator |
杉森 順子 日本工業大学, 先進工学部, 教授 (00559891)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永野 佳孝 愛知工科大学, 工学部, 教授 (40610142)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | プロジェクションマッピング / フォトリアル / FPGA / 幾何補正 / ブレンディング / メディアデザイン / 映像デザイン / メディアアート |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、人体のような自由曲面の立体物にボタンひとつで簡単に360度プロジェクションマッピングが行えて、かつ設営後のメンテナンスも容易な4K画質の投影システムを開発することである。自由曲面を持つ立体物へのプロジェクションマッピングで、最も困難な作業は、ピクセル単位で曲面に合わせて映像を変形し、正確な位置合わせを行うことである。また、プロジェクタを使う展示ではわずかな振動でも映像にずれが生じ、設営後の管理や映像修正が必要となることが現場での長年の課題である。そこで、この設営と保守作業を簡便に自動化できるシステムを開発する。
本研究は、次に示すように6項目の具体的目標に分けて実施する。研究(1)立体物の特徴点と画像との自動マッチング技術の確立、研究(2)プロジェクタの光学系システム設計、研究(3)4K画質FPGAボードでの映像リアルタイム画像変形技術の確立、研究(4)360度投影のための映像重複の補正技術の確立、研究(5)GUIの開発、研究(6)展示の実施と現場の要求に合わせた修正とする。
初年度は、研究(1)～研究(3)を進めた。研究(1)では、自由曲面で構成された兎の立体物を用いた特徴点検出によってマッチングテストを実施した。ウェブカメラで撮影された画像と、あらかじめ保存されていた画像を用いて、画像間の補正パラメータを検出することができた。研究(2)では、4台のプロジェクタを用いた投影テストを実施した。研究(3)では、4K画質に対応したFPGAボードを用い、HD画質の幾何変換回路を4K画質用に移植を行い、動作確認をしながら不具合の修正を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度は実施計画に基づき、当初の予定どおり研究(1)から研究(3)に着手し開発を進めているが、研究(2)と研究(3)については開発の途中である。
研究(2)については、4台のプロジェクタを用いて投影テストをすでに実施しているが、評価の結果から実用性を考えた場合、投影システムはよりコンパクト化を行う必要があることが分かった。そのため再度光学設計を行う必要があり、予定よりも設備の導入が遅れている。研究(3)については、HD画質で開発したプログラムを、4K画質対応のFPGAボードに乗せ換えを行ったところ、そのままでは入力回路の設計に不具合があることが分かった。そのため、4K画質での幾何変換を改善しながら動作確認を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
進捗はやや遅れているものの、次年度は当初の予定どおりに研究(4)と研究(5)に着手して進める。特に4K画質でのFPGAボード開発の遅れが見込まれる場合は、開発がすでに完了しているHD画質で代用するなどの対応方法をとることにより、他の研究目標を先に進めることで全体的な遅延が起きないよう考慮する。
研究(4)と研究(5)を進めることにより、研究成果の展示ができるようになるために、次年度末には具体的な実施を行い、最終年度に予定している設営現場での研究(6)の評価とシステムの修正に繋げていく。
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| Causes of Carryover |
当初の計画よりもプロジェクタの光学系システム設計と、FPGAボードでの４K高画質映像リアルタイム画像変形技術の開発に時間が掛かることがわかった。とりわけ光学系システム設計が確実にできた後に、必要な機器を購入する必要があるため、現状ではまだ行えないことから使用額に差異が生じている。
また、COVID-19の感染拡大の影響で世界的に半導体不足や価格の高騰が起き、またこの間に既存の4KFPGAボードや機器の仕様変更などがあったため、本年度は購入を見送った。新たにプログラムの修正や機器の選定を進める必要があることから,購入時期が研究後半の時期へと変わっているため。
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