| 研究領域 | 実世界の奥深い質感情報の分析と生成 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05958
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅳ)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
岩井 大輔 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (90504837)
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| 研究分担者 |
伊藤 勇太 東京大学, 大学院情報学環・学際情報学府, 特任准教授 (10781362)
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| 研究期間 (年度) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
101,140千円 (直接経費: 77,800千円、間接経費: 23,340千円)
2024年度: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2023年度: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
2022年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2020年度: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円)
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| キーワード | 拡張現実感 / 人間拡張 / 光学シースルーHMD / プロジェクションマッピング / 質感の科学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
人の視覚に機械視覚を融合することで、人間の質感認識能力を飛躍的に向上させることを目標とする。機械視覚は、人の視覚よりもはるかに高い時空間・波長解像度で光の伝播を捉え、実物から放射される光線場を精緻に分解できる。そこで本研究では、機械視覚が捉える質感情報を人の知覚できる形に変換して視界に与え、人の外界モデルをアップデートすることで、深奥質感の生成に迫る。具体的には、実物から放射される光線場を、人間の目に届く直前で直接操作する装着デバイス（光変調眼鏡）を開発し、それによって人の質感認識能力を向上させることができるか、を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、（１）実物反射光から直接・間接反射成分を分離しそれを人の視界に直接与えることのできる質感分離スコープの性能評価、（２）高い空間周波数の質感情報を提示できるプロジェクションマッピングシステムの構築、および（３）不可視情報を計測して光学シースルーディスプレイで現実空間に重畳する質感提示技術の構築を、当初の目標としていた。
（研究項目１）提案する光学的アプローチによる直接・間接反射成分分離の性能を、従来の計算機演算による手法の分離結果との比較により、質感分離スコープの性能評価を行った。その結果、従来手法と同等の分離結果を得ることができていることを確認した。
（研究項目２）高解像度ディスプレイを備えるiPad Pro (264 ppi) と同等の262 ppiで映像投影できるシステムを構築した。このシステムを用い、テニスボールのテクスチャを白色球に投影し、iPad Proに表示したテニスボールの写真と、実際のテニスボールをそれぞれ隣に設置して、被験者実験によりその画質を評価した。その結果、ふさふさ感、自然さ、実在感といった項目で、提案システムの方がiPadのディスプレイよりも有意に実物のテニスボールに近い像を提示できていることが確認できた。
（研究項目３）シュリーレン撮影した空気の流れ場の情報を用いて、ARコンテンツとインタラクションするシステムの構築に成功した。
これらに加え、深層ニューラルネットワークを用いた質感ディスプレイ基盤技術開発で大きな進展があった。具体的には、プロジェクションマッピングにおける焦点ボケ補償、光学シースルーディスプレイの歪み校正、3D印刷の内部構造最適化に関して、それぞれ研究成果が主要な国際論文誌に掲載された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度の三つの当初目標それぞれについての進捗状況は以下の通りである。
（研究項目１）従来法との比較により、分離性能の性能評価を行った。一方、交付申請では被験者実験による評価を目的としており、この点については未達である。この研究成果については、仮想現実感に関する主要な国際会議IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfacesにてポスター発表した。
（研究項目２）空間的に高解像度でプロジェクションマッピングするシステムの開発に成功し、高解像度な平面ディスプレイでの質感提示と比較して、より実物に近い質感が提示できることが示唆された。国内会議にて口頭発表を実施した。
（研究項目３）空気の流れ場を計測してARシステムに組み込んだ世界初の例として、拡張現実感に関する主要な国際会議IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Realityにて口頭発表した。
上記に加え、プロジェクションマッピングおよびデジタルファブリケーション技術を用いた質感提示に関する研究が進み、難関国際会議での口頭発表に選抜されたり、Best Poster Honorable Mentionを受賞するなど、各成果が国際的に高い評価を受けた。また、研究代表者が日本学術振興会賞を受賞した。
全体として、研究がおおむね順調に進展した、と考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の結果をうけて、代表者、分担者は以下のように研究を推進することとする。
【代表者】質感分離スコープについて、視野全体ではなく、ユーザが指定する一部の領域のみ分離して提示する拡張現実感システムを構築する。また、投影対象面を振動させることで提示する毛質感を向上させる試みを行う。さらに、ユーザが任意の質感語をテキスト入力すると、それに合わせて投影コンテンツが切り替わるプロジェクションマッピングシステムの構築を行う。
【分担者】光学シースルーディスプレイに関して、実シーンを完全に遮蔽できないという技術的制約を解消する、新たな遮蔽マスク技術の開発を行う。
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