2013 Fiscal Year Research-status Report
時系列幾何情報を用いた大規模遺跡の3次元計測とディジタルアーカイブへの応用
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25870970
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Nara University |
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Principal Investigator |
正司 哲朗 奈良大学, 社会学部, 准教授 (20423048)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ディジタルアーカイブ / 3次元計測 / モンゴル / 国際情報交換 |
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| Research Abstract |
本研究課題の目的は、歴史的文化遺産である遺跡の保護・保存を目指し、遺跡を効率良く3次元計測できる手法を開発することである。これまでに、モンゴル国において、契丹時代の烽火台、オランヘレム城の西門跡、および契丹時代の遺跡の上に16世紀から17世紀初頭に建造された石造建築物の寺院跡、仏塔、ウイグル時代に建造されたハルバルガス遺跡の仏塔、バイバリク遺跡の版築などをディジタルアーカイブしたが、建造物の場合は、既知パターンを置き、複数箇所から計測した3次元幾何情報を統合することで、遺跡全体の形状を取得することができた。
しかしながら、オランへレム城の西門跡は、地表面には建造物がないため、同様に既知パターンを置き、3次元計測機を固定しながら、形状を取得することは非効率であり時間がかかった。
そこで、平成25年度は、3次元計測機を移動させながら、幾何情報を取得できるように、3次元計測機の2軸あるうちの１つの回転軸を固定できるようにカスタマイズし、時系列幾何情報（時間情報と幾何情報）を同時に獲得できるようになった。また、外部からのトリガーとなる信号を3次元計測機に入力するための仕様を検討した。
さらに、得られた点群データをメッシュ化し、点群間の接続関係を記述するとともに、特徴抽出を行うためのアルゴリズムの検討を行った。また、室内環境において、カスタマイズした3次元計測機をプログラム制御が可能な台車に載せ、周囲の形状を獲得できる環境整備を行った。
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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
時系列幾何情報を取得できるように、3次元計測機をカスタマイズでき、システム内部の時間情報も得ることができた。外部装置と3次元計測機を接続するためのインタフェースの仕様を把握することができた。また、得られた点群データからメッシュ化を行うことにより、点群間の接続関係を記述することができるようになったため、得られた時系列幾何情報から特徴量を抽出することが可能となった。さらに、3次元計測機をプログラム制御された台車に載せることで、簡易に室内の幾何情報を取得可能にする環境が整備された。具体的には、3次元計測機を等速直線運動させることで、時系列幾何情報を時間軸順に並び替えることにより、室内の周囲の幾何情報を取得することが可能である。
しかしながら、3次元計測機を任意に移動させた場合には、時系列幾何情報から幾何情報と3次元計測機の見かけ上の動きを分離する必要がある。この場合、時系列幾何情報の中で、実世界の同一箇所を追跡していく必要があるため、まずは、平面近似などの拘束条件を導入する必要がある。既知パターンを設置する場合には、従来の計測機と同じように、実世界において複数の箇所に既知パターンを設置する必要があり非効率である。それを解決するための拘束条件の設定については、次年度以降に取り組む。
上記のことから、H25年度においては、計測環境の整備が整いつつあり、研究計画はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
時系列幾何情報から特徴量の抽出と追跡を、拘束条件を設定することにより、幾何情報と3次元計測機の見かけ上の動き情報の分離を行う。また、3次元計測機を移動させながら、時系列幾何情報を取得し、上記で得られた幾何情報を3次元空間に再投影することで、広範囲の幾何情報を取得する。
屋外環境においては、地表面の形状を獲得できるように環境整備を行うとともに、他の異種センサーと3次元計測機が接続できるように、仕様を拡張し、プロトコル変換を検討する。また、時系列幾何情報では、カラー情報を取得できないため、全方位カメラと接続することにより、リアルタイムにカラー情報を取得し、時系列幾何情報から取得した幾何情報とカラー情報からそれぞれ特徴量を抽出し、これらの特徴量をマッチングさせることにより、幾何情報にカラー情報を付与する。
次に、国内外の遺跡を対象に、本手法で得られた幾何情報と既存の手法で計測した3次元形状データを統合することで、高精細な3次元CGを生成し、大規模な遺跡のディジタルアーカイブを行う。
さらに、インターネット上にバーチャル博物館を構築し、ディジタルアーカイブされた遺跡を配信する。また、本研究課題で開発したアルゴリズムをオープンソース化し、誰でも自由に利用できるように、ソースコードを始め、マニュアルなどの公開を検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H25年度は、海外調査の旅費を支出しなかったため、当初、想定していた旅費分を次年度に繰り越した。また、共用設備である3次元計測機に接続するオートメーションアダプターは、他の経費から共用設備として支出したため、当該研究費からの支出は行っていない。さらに、タイムジェネレータを購入予定であったが、開発環境を早急に整備する必要があったため、次年度購入予定であった開発用・データ処理用PCを購入し、時系列幾何情報の取得とアルゴリズムの検証を行った。
モンゴル国において、遺跡のディジタルアーカイブを実施するとともに、全方位カメラセンサーやタイムジェネレータを購入し、3次元計測機を含めた複数のセンサーを統合的に扱うことで、時系列幾何情報にさらなる情報を付与し、形状情報と位置情報の分離するための拘束条件を設定することができる。
また、スマートフォンやタブレット端末から機器の制御やディジタルアーカイブした結果を閲覧できるように、環境整備を行う。さらに、屋外環境でも3次元計測機の移動を制御できるように台車を設計する。
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