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超低レイテンシ映像ディスプレイの研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H04146
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61020:ヒューマンインタフェースおよびインタラクション関連
研究機関東北大学

研究代表者

鏡 慎吾  東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (90361542)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワードディスプレイ / バーチャルリアリティ / 画像、文章、音声等認識 / ユーザインタフェース / 画像,文章,音声等認識 / ユーザインターフェース
研究開始時の研究の概要

素早く動く対象物や複雑な動きを呈する対象への映像投影による空間型ディスプレイを実現するための研究開発を行う.観察者にレイテンシ(遅れ)を感じさせずにこのような映像表現を可能とするためには,従来は高フレームレートのプロジェクタの導入が必須であると考えられてきた.これに対して本研究では,映像フレーム時間とは独立に映像制御のレイテンシを低減可能なディスプレイを開発し,それを応用した新しい映像表現システムを実現する.

研究成果の概要

映像フレーム時間とは独立に遅延時間を短く取ることができる超低レイテンシ映像ディスプレイシステムとその応用の研究を行った。表示素子としてディジタルマイクロミラーを用いるプロジェクタ及びレーザ走査型プロジェクタを中心に開発を進めた。フレーム時間と遅延時間それぞれの変化が運動追従プロジェクションマッピングに及ぼす影響を調査するとともに、インタラクティブに操作可能なプロジェクションマッピング、水滴群への位置依存ストロボ投影、ユーザ操作部可変バーチャルエアホッケー等の応用を通じて有効性を検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

素早く動く対象物へのプロジェクションマッピング等の応用を可能とする高速プロジェクタが近年相次いで行われている。そのような映像表現の成否には高フレームレートであることと遅延 (レイテンシ) が小さいことの両方が関わっているが、両者を区別して議論している研究例は少ない。本研究では、フレーム時間とは独立に遅延時間を小さく取れる性質を超低レイテンシ性と定義し、この点に着目した開発、評価、応用開拓を行った。特に応用システムの構成によっては、レイテンシを適切に制御することによりフレームレートを上げることなく即応性を体感させることが可能であることを示した。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件、 招待講演 6件) 産業財産権 (6件) (うち外国 4件)

  • [雑誌論文] 運動追従プロジェクションを利用する映像コンテンツとの動的インタラクション2023

    • 著者名/発表者名
      鏡 慎吾
    • 雑誌名

      光学

      巻: 52 ページ: 13-17

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Homography Estimation Using Marker Projection Control: A Case of Calibration-Free Projection Mapping2023

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kagami and Koichi Hashimoto
    • 雑誌名

      Proc. 22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC2023)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Perceptual Difference in Dynamic Projection Mapping with and without Movement of the Target Surface2022

    • 著者名/発表者名
      Shunya Fukuda, Shingo Kagami, Koichi Hashimoto
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 34 号: 5 ページ: 1141-1151

    • DOI

      10.20965/jrm.2022.p1141

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2022-10-20
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vision-Based Finger Tapping Detection Without Fingertip Observation2021

    • 著者名/発表者名
      Narita Shotaro、Graduate School of Information Sciences, Tohoku University 6-6-01 Aramaki Aza Aoba, Aoba-ku, Sendai 980-8579, Japan、Kagami Shingo、Hashimoto Koichi
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 33 号: 3 ページ: 484-493

    • DOI

      10.20965/jrm.2021.p0484

    • NAID

      130008054361

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • 年月日
      2021-06-20
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] MetamorHockey: A Projection-based Virtual Air Hockey Platform Featuring Transformable Mallet Shapes2021

    • 著者名/発表者名
      Ueda Shun、Kagami Shingo、Hashimoto Koichi
    • 雑誌名

      Special Interest Group on Computer Graphics and Interactive Techniques Conference Emerging Technologies, SIGGRAPH 2021

      巻: - ページ: 1-4

    • DOI

      10.1145/3450550.3465341

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] DMDプロジェクタを用いた低遅延な運動追従投影手法2020

    • 著者名/発表者名
      大城 和可菜, 鏡 慎吾, 橋本 浩一
    • 雑誌名

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      巻: 25 号: 2 ページ: 108-116

    • DOI

      10.18974/tvrsj.25.2_108

    • NAID

      130007866522

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interactive Stickies: Low-latency projection mapping for dynamic interaction with projected images on a movable surface2020

    • 著者名/発表者名
      Kagami Shingo、Hashimoto Koichi
    • 雑誌名

      ACM SIGGRAPH 2020 Emerging Technologies, SIGGRAPH 2020

      巻: - ページ: 1-2

    • DOI

      10.1145/3388534.3407291

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Puppeteered rain2019

    • 著者名/発表者名
      Kagami Shingo、Higuchi Kotone、Hashimoto Koichi
    • 雑誌名

      Proc. ACM SIGGRAPH Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques (SIGGARPH 2019 Posters)

      巻: - ページ: 48-48

    • DOI

      10.1145/3306214.3338603

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Animated Stickies: Fast Video Projection Mapping onto a Markerless Plane through a Direct Closed-Loop Alignment2019

    • 著者名/発表者名
      Kagami Shingo、Hashimoto Koichi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics

      巻: 25 号: 11 ページ: 3094-3104

    • DOI

      10.1109/tvcg.2019.2932248

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 運動物体へのラインアート投影のためのガルバノレーザスキャナのキャリブレーション2023

    • 著者名/発表者名
      松本 大吾, 鏡 慎吾, 橋本 浩一
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会 (ROBOMECH2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ロボット工学のためのリー群・リー代数入門2022

    • 著者名/発表者名
      鏡 慎吾
    • 学会等名
      日本ロボット学会 第141回ロボット工学セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鏡像の運動への低遅延追従を実現するミラー型拡張現実感ディスプレイ2022

    • 著者名/発表者名
      高井 清一, 鏡 慎吾, 橋本 浩一
    • 学会等名
      計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 (SI2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Imperceptible Projected Marker Codes with Application to Calibration-Free Projection Mapping2021

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kagami
    • 学会等名
      Laser Display and Lighting Conference 2021 (LDC2021) in Optics and Photonics International Congress 2021 (OPIC2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 運動追従投影機能を内蔵するインテリジェント高速プロジェクタ2021

    • 著者名/発表者名
      鏡 慎吾
    • 学会等名
      日本工業技術振興協会 次世代画像入力ビジョンシステム部会 第193回定例会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速・低遅延プロジェクションとその応用2021

    • 著者名/発表者名
      鏡 慎吾
    • 学会等名
      精密工学会 画像応用技術専門委員会 2021年度第3回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Low-Latency Image-Warping Projector with Application to Dynamic Projection Mapping2021

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kagami
    • 学会等名
      International Display Workshops (IDW'21)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 投影対象物体の運動の有無による動的プロジェクションマッピングの知覚差異の評価2021

    • 著者名/発表者名
      福田 舜也, 鏡 慎吾, 橋本 浩一
    • 学会等名
      第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 (SI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [学会発表] 輝度伝達行列の推定に基づく3次元計測の高速化2021

    • 著者名/発表者名
      伊東 秀謹, 鏡 慎吾, 橋本 浩一
    • 学会等名
      第22回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会 (SI2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [学会発表] Animated Stickies: Fast Video Projection Mapping onto a Markerless Plane through a Direct Closed-Loop Alignment2020

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kagami and Koichi Hashimoto
    • 学会等名
      第23回 画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 動く投影面と動的に相互作用する低遅延プロジェクションマッピングの実装2020

    • 著者名/発表者名
      鏡 慎吾, 橋本 浩一
    • 学会等名
      第21回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
  • [学会発表] 運動追従プロジェクションマッピングのためのDMDプロジェクタの色表示技術2020

    • 著者名/発表者名
      鏡 慎吾, 大城 和可菜, 宮口 綾乃, 橋本 浩一
    • 学会等名
      第40回レーザー学会学術講演会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 運動物体三次元計測のための高速縞プロジェクタのシステム実装2020

    • 著者名/発表者名
      長沼 朋哉, 鏡 慎吾, 橋本 浩一
    • 学会等名
      第40回レーザー学会学術講演会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ハンドヘルド高速プロジェクタを利用した大画面ディスプレイとの低遅延なインタラクション2019

    • 著者名/発表者名
      吉川 太陽, 鏡 慎吾, 橋本 浩一
    • 学会等名
      エンタテインメントコンピューティングシンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] DMDプロジェクタにおける運動追従多値画像表示のためのバイナリフレーム更新手法の比較検討2019

    • 著者名/発表者名
      大城 和可菜, 鏡 慎吾, 橋本 浩一
    • 学会等名
      第24回バーチャルリアリティ学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] レーザを光源とする縞パターン高速投影プロジェクタを用いた動物体三次元計測システム2019

    • 著者名/発表者名
      長沼 朋哉,鏡 慎吾,橋本 浩一
    • 学会等名
      第25回画像センシングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 運動物体三次元計測のための高速縞プロジェクタの光学系2019

    • 著者名/発表者名
      長沼 朋哉,鏡 慎吾,橋本 浩一
    • 学会等名
      第13回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Vision-based Guitar Chord Recognition Using Convolutional Neural Network2019

    • 著者名/発表者名
      Yaoyi Bian, Shingo Kagami, Koichi Hashimoto
    • 学会等名
      第13回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] Projection System, Projection System Control Device, Projection Method, and Program2022

    • 発明者名
      Shingo Kagami
    • 権利者名
      Tohoku University
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] Projection System, Projection System Control Device, Projection Method, and Program2022

    • 発明者名
      Shingo Kagami
    • 権利者名
      Tohoku University
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 投影システム、投影システム制御装置、投影方法及びプログラム2021

    • 発明者名
      鏡 慎吾
    • 権利者名
      国立大学法人東 北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-543052
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
  • [産業財産権] 投影システム、投影システム制御装置、投影方法及びプログラム2020

    • 発明者名
      鏡 慎吾
    • 権利者名
      国立大学法人東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 投影システム、投影システム制御装置、投影方法及びプログラム2020

    • 発明者名
      鏡 慎吾
    • 権利者名
      国立大学法人東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 投影システム、投影システム制御装置、投影方法及びプログラム2019

    • 発明者名
      鏡 慎吾
    • 権利者名
      国立大学法人東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-156876
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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