2014 Fiscal Year Research-status Report
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26350069
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
乾 滋 信州大学, 学術研究院 繊維学系, 教授 (10356496)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 立体裁断 / 仮想化 / マッピング / インターフェース / シミュレーション / 布モデル / 人台モデル / 手のモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終的な目的は立体裁断を仮想化することにある。立体裁断は人台や人体にシーチングや衣服の素材となる布を当て、ダーツなどを取り不必要な部分を切り取り、これを平面に戻すことによって型紙を得る手法である。仮想化されれば効率が向上することで個人対応の衣服の作成が容易になることが期待される。26年度は主に2項目について実施した。ひとつはマッピング手法を用いたシステムについてであり、もうひとつはインターフェースとしての手の動きのセンシングについてである。
立体裁断のためのマッピングの手法は、仮想化のための手法のひとつである。現実世界では人台にはテープ等で印が付けられており、これに合わせて布の方向を定める。仮想的には人台のモデル上の線に合わせて布モデルをマップする方が効率が良い。このための手法の開発・実装を行った。ダーツ部分は布モデルが重なるようにマップし、真ん中で切り取って仮想的に縫合することとした。ここまでは幾何学的なマップであり、布モデルに多少の変形が発生している。この形状を初期形状としてエネルギ安定の状態を求め、人台モデルに当てた布モデルの立体形状を計算する。その後、立体を平面状態に展開することによって型紙の形状を得た。さらに、型紙を仮想的に縫合した衣服のモデルを人台に着装した。これによって、衣服の完成形状を予測し、修正を加えることができる。この手法を用いて４枚の型紙から構成されるタイトスカートの型紙を作成した。
手の動きのセンシングについて、一般には入力のインターフェースとしてマウスが用いられているが、立体裁断では手の動きを取り入れることが自然である。そのために、センサを用いて手の動きを検出し、その動きを仮想空間に取り入れた。布をつかんで移動する，布の任意の部分を任意の位置に固定する，形を整える，布を任意の位置で任意の量だけ裁断する，などの基本的な操作を仮想空間内で実現した。
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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
立体裁断の仮想化を行う上で、a．どのような操作が必要か、b．それをどのようにして実現するか、c．そして実現した方法が有効か、ということを明らかにしようとすることを目的とした。特定の服種についてこれらの項目を実行し、服種を増やしていくことにより実用的なシステムを徐々の作り上げるというアプローチを取っている。26年度は作成が簡単な服種としてタイトスカートを選択した。
必要な操作として、マッピングとセンサによる動作の検出の２方向から研究を実施した。マッピングは、スカート作成のために必要な操作を抽出してシステムに組み込んだ。センサによる動作の検出については、基本的な操作を仮想空間内で実現した。マッピングの手法によって仮想的に立体裁断を実現することは確認されたため、タイトスカートについては必要な操作の抽出ができたと考えられる。
操作についても２方向で実現した。マッピングでの操作は、事前に値を与えて実現した。センサによる動作の検出では、マッピングでの操作に相当する、布を任意の場所に移動する、布の任意の部位を任意の場所に固定する、手の軌跡で指定された布の部分を裁断する、などの操作を仮想空間内で実現した。このように、タイトスカートについてマッピングで必要な機能に対応する操作をインターフェースとして実現することができた。
操作の有効性について、26年度はセンサによる動作の検出により基本的な布の操作を実現したが、これらを立体裁断に利用する段階には達していない。研究を通じて、全てを現実の世界と同様に手の操作で実現することが必ずしも適切であるとは限らないという知見が得られた。可能な部分はマッピングによる処理で効率化を図り、必要な部分をインターフェースで指示する、という方式が有効である。今年度以降はこの方針に従って処理と操作のバランスと有効性を検討する。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度はマッピングと動きのセンシングについての研究を実施した。今後もこれらの要素についての研究を深化するとともに、これらの要素の統合を図ることでシステムの構築に繋げてゆく方針である。
現状のマッピングの手法では、布のモデルを人台モデル表面に位置合わせする方向とダーツの方向が限定されている。様々な服種を作成するためには任意の方向での布モデルの位置合わせや、任意の方向にダーツを入れることが必要となる。また、現実の立体裁断では地の目（経糸の方向）を人台表面のラインに合わせることが非常に重要である。このため現在の方向に依存した位置合わせ等のアルゴリズムを、依存しないものに拡張することが必要となる。
動きのセンシングについては、検出される位置を安定して検出するための方策の検討を行う。また布モデルの力学計算については、安定性と速度のバランスという課題の解決を図る。衝突の処理については、より高速な手法を追求する。
現状ではマッピングと動きのセンシングは独立しているが、仮想的な立体裁断を実現するためには、これらの統合が必要となる。現状ではマッピングのみでの作成が可能であるが、実際の使用にはそぐわない状態である。可能な部分はできるだけマッピングで実現し、必要な部分だけインターフェースを用いて指定するという方針で進める。また、インターフェースはリアルタイムで動作することが必要であり、そのためのモデルは粗くならざるを得ないのに対し、型紙形状を得るためには詳細なモデルであることが望ましい。そのため、状況に応じてモデルを切り替える機構も検討する。
計画書の時点で関与していた博士課程の学生が教員となり大学を離れたが、引き続き協力して実施する体制としたい。また、立体裁断には様々な規則やノウハウがあるため、助言を受けられるよう専門家に依頼することを検討している。
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| Causes of Carryover |
当初、立体裁断動作の計測を計画しており、そのための計測装置（モーションキャプチャ）の購入を予定していた。インターフェースとしても動作の計測を行っているが、原理的に死角を生じるとその部分の計測が正確に行うことができない場合がある。一方、購入を計画していた機器は、加速度、角速度、地磁気のセンサを多数備えた装置であり、死角が生じることはない。そのため、動作を検出することに適した構造となっている。
２６年度は研究内容の項などでも述べたように、マッピングによる手法とセンサを用いたインターフェースによる手法を並行して進めた。そこでは現実世界とまったく同じ操作を行うよりも、マッピングと統合した手法の方が効率的であるという知見が得られ、動作計測の意義が薄れた。また、このようなモーションキャプチャの装置の購入が他の予算で可能となったため、そちらでの手当てを行った。その結果として次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当該年度の使用額については、基本的に当初の計画に基づいた使用を予定している。
次年度使用額については、26年度および27年度の研究成果を元に成果の普及を国内のみならず海外にも図るために、学会発表を充実することを予定している。具体的にはTextile Bioengineering and Information Symposium 2015 (TBIS 2015), International Conference on Human-Computer Interaction 2015 (HCII 2015), The 13rd Asian Textile Conference ATC-13などの会議の中で出席可能な学会を選択して、発表を行う。さらに、システム構築のためのプラットフォームとしての計算機システムについて、当初計画していた構成からの変更に対応する必要がある可能性がある。具体的には数値計算ユニットの製品世代の交代に伴う費用増加が想定される。
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[Presentation] Handling of Virtual Cloth2014
Author(s)
Shigeru Inui, Yuko Mesuda, and Yosuke Horiba
Organizer
Human-Computer Interaction International 2014
Place of Presentation
Crete (Greece)
Year and Date
2014-06-22 – 2014-06-27
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