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磁気式3次元モーションセンサシステムの試作と未踏問題への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H04103
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分61:人間情報学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

北村 喜文  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (80294023)

研究分担者 片山 統裕  尚絅学院大学, 総合人間科学研究機構, 教授 (20282030)
高嶋 和毅  東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (60533461)
藤田 和之  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (70835545)
枦 修一郎  東北学院大学, 工学部, 教授 (90324285)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
44,590千円 (直接経費: 34,300千円、間接経費: 10,290千円)
2020年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
2019年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2018年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
キーワードバーチャルリアリティ / モーションキャプチャ / 3次元ユーザインタフェース
研究成果の概要

人の手や身体の動き等を計測する3次元モーションキャプチャー技術は、バーチャルリアリティなどさまざまな場面で利用されるようになってきている.しかし,動きを連続して滑らかに計測できないことがある等の問題があった.そこで本研究では、磁気式3次元モーションキャプチャーの新しい方式とともに,深層学習とデータ処理のための新しいフィルタを提案することによりこの問題を解決し,人やモノの動きを連続して滑らかに,しかも正確に計ることを可能にした.複数の磁界センサで検出された磁界強度の分布から,マーカの3次元位置をDNNを利用して高速に求めることにより,高精度で高速のモーションキャプチャーが実現できた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで様々な原理に基づく3次元モーションセンサが提案されてきたが,いずれも原理上の制約から3次元の運動を計測できる対象に制限があり,利用できる分野は限定的だった.例えば,道具使用時の細かい手作業中の手指の運動や,土中や障害物の中で動き回わる小動物の運動,互いに複雑に絡み合う多関節物体の動き,流体の3次元的な動きなどを直接計測することはできなかった.
本研究より,これら従来は計測できなかった対象の3次元の動きを計測できる新しい磁気式モーションセンサシステムを実現することができた.これを用いて様々な分野への実応用や,重要な未踏問題の解決につなげることができる.

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University Palermo(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] エジンバラ大学(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Edingburgh(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Palermo(イタリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Hypercube + Rubik’s Cube + Music = HyperCubeHarmonic2022

    • 著者名/発表者名
      Mannone, M., Yoshino, T., Chiu, P., Kitamura, Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of Mathematics and Computation in Music

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enabling Robot-assisted Motion Capture with Human Scale Tracking Optimization2021

    • 著者名/発表者名
      Chiu Pascal、Huang Jiawei、Kitamura Yoshifumi
    • 雑誌名

      Proceedings of ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology (VRST)

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1145/3489849.3489881

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Random-Forest-Based Initializer for Solving Inverse Problem in 3D Motion Tracking Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Sugawara, Jiawei Huang, Kazuki Takashima, Taku Komura and Yoshifumi Kitamura
    • 雑誌名

      Proceeding of the 24th ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology (VRST)

      巻: Article 116 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1145/3281505.3283393

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cubeharmonic: A New Interface from a Magnetic 3D Motion Tracking System to Music Performance2018

    • 著者名/発表者名
      Mannnone Maria, Eri Kitamura, Jiawei Huang, Ryo Sugawara and Yoshifumi Kitamura
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on New Interfaces for Musical Expression

      巻: - ページ: 350-351

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Musical Combinatorics, Tonnetz, and the CubeHarmonic2018

    • 著者名/発表者名
      M. Mannone, E. Kitamura, J. Huang, R. Sugawara, and Y. Kitamura
    • 雑誌名

      Journal of Collected papers of Academy of Arts

      巻: Sixth Issue ページ: 104-116

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Designing Interactive Content with Digital and Physical Artifacts2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Kitamura
    • 学会等名
      6th International Conference on Networking, Systems and Security
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Random-Forest-Based Initializer for Real-time Optimization-based 3D Motion Tracking Problems2019

    • 著者名/発表者名
      Jiawei Huang, Ryo Sugawara, Taku Komura, and Yoshifumi Kitamura
    • 学会等名
      ICAT-EGVE 2019 - International Conference on Artificial Reality and Telexistence and Eurographics Symposium on Virtual Environments
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CubeHarmonic: A New Musical Instrument Based on Rubik’s Cube with Embedded Motion Sensor2019

    • 著者名/発表者名
      Maria Mannone, Eri Kitamura, Jiawei Huang, Ryo Sugawara, Pascal Chiu, and Yoshifumi Kitamura
    • 学会等名
      ACM SIGGRAPH 2019 Poster
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] FreeMo: Extending Hand Tracking Experiences Through Capture Volume and User Freedom2019

    • 著者名/発表者名
      Pascal Chiu, Isamu Endo, Kazuki Takashima, Kazuyuki Fujita, Yoshifumi Kitamura
    • 学会等名
      SIGGRAPH Asia 2019 XR
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pursuit Sensing: Extending Hand Tracking Space in Mobile VR Applications2019

    • 著者名/発表者名
      Pascal Chiu, Kazuki Takashima, Kazuyuki Fujita, Yoshifumi Kitamura
    • 学会等名
      ACM Symposium on Spatial User Interaction
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interacting with 3D Images on a Rear-projection Tabletop 3D Display Using Wireless Magnetic Markers and an Annular Coil Array2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Sugawara, Yoshifumi Kitamura, Jiawei Huang and Shunsuke Yoshida
    • 学会等名
      Proceeding of IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁気式モーションセンサと CNN を用いたオクルージョンに強い非グローブ型手形状・位置・姿勢推定手法2018

    • 著者名/発表者名
      菅原 諒, 黄 佳維, 高嶋 和毅, 北村 喜文
    • 学会等名
      第 23 回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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