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実環境3Dスキャンを実装したWebXR型仮想実験システムの開発とその評価

研究課題

研究課題/領域番号 21K12189
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分62030:学習支援システム関連
研究機関佐世保工業高等専門学校

研究代表者

手島 裕詞  佐世保工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (60387503)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード教育工学 / WebXR / VR / 工学実験 / テーラーメード教育 / 遠隔環境 / 仮想現実感 / 工学実験システム / 3Dスキャン / 深層学習
研究開始時の研究の概要

本研究では,ブラウザ上に仮想空間を構築できるWebXRを基盤とした工学実験システムを開発し、そのシステムの評価を行う.開発するシステムとしては,装置や器具を扱いながら知識やスキルを高める工学実験教育の特性を重視し,実験で扱う装置等を3次元スキャナを用いて高精度にモデル化することで現実と同等の仮想実験空間を構築する.また,開発したWebXRシステムを工学実験教育の場に導入し,知識の定着やスキル習得の効果を明らかにする.

研究成果の概要

本研究では、工学実験を高度化する目的でWebXRを用いた工学実験システムを開発した。開発したシステムは、簡単なマウス操作によって対話的に機器を操作でき、オンキャンパスの実験と同様の工程を行うことができる。また、教育現場での実践を通じて、本実験システムを評価した。12項目のアンケート調査によって、WebXR工学実験システムの有効性を示すことができた。
また、実環境をスキャンする際に課題となる点群データ中のノイズを軽減する手法を提案した。いくつかの実験により高精度なデータに変換できることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではWebXRをベースに工学実験システムを開発しており、インターネット環境とWebブラウザがあれば実験システムを体験できるため教育現場への導入コストは低いことが利点である。また、いつでもどこでも学ぶことができるため、個別最適化された学習を目指すシステムである。合わせて、仮想空間を構築する際に有効な3Dスキャンの活用を支援するアルゴリズムを提案している。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] モルフォロジー演算を用いた点群データの欠損検出法2024

    • 著者名/発表者名
      手島 裕詞, 中尾 亮, 松田 朝陽, 嶋田 英樹, 兼田 一幸, 村木 祐太, 小堀 研一
    • 雑誌名

      設計工学

      巻: 59 号: 2 ページ: 75-86

    • DOI

      10.14953/jjsde.2023.2993

    • ISSN
      0919-2948, 2188-9023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] PointNet を用いたアジとサバの認識2023

    • 著者名/発表者名
      南里絢花,志久修,手島裕詞,兼田一幸
    • 雑誌名

      画像電子学会研究会講演予稿

      巻: 22.03 号: 0 ページ: 43-48

    • DOI

      10.11371/wiieej.22.03.0_43

    • ISSN
      0285-3957, 2758-9218
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] モルフォロジー演算を用いた点群突起部の鮮鋭変換法2022

    • 著者名/発表者名
      手島裕詞、関航平、志久修、村木祐太、小堀研一
    • 雑誌名

      画像電子学会誌(2021年度発行)

      巻: 50 ページ: 584-588

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 画像電子学会誌2024

    • 著者名/発表者名
      手島裕詞,川久保 虹,志久 修,嶋田英樹,兼田一幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会第56回サイバーワールド(CW)研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] NTRODUCTION OF A REAL-TIME COMMUNICATION TOOL FOR ONLINE ENGINEERING EXPERIMENTS2024

    • 著者名/発表者名
      K. Sugimoto, Y. Teshima, A.Sakaguchi
    • 学会等名
      18th International Technology, Education and Development Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低精度スキャンデータに対する高精度化の一手法2023

    • 著者名/発表者名
      満江祐人,手島裕詞,志久修
    • 学会等名
      第31回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 深層学習を用いたアジとサバの姿勢の正規化2023

    • 著者名/発表者名
      松尾悠人,志久 修,手島裕詞
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ロボットハンドによる魚選別のためのアジとサバの認識と吸引位置推定2023

    • 著者名/発表者名
      徳平大輝,志久 修,手島裕詞
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] PointNetを用いたアジとサバの認識2023

    • 著者名/発表者名
      南里絢花、志久修、手島裕詞
    • 学会等名
      画像電子学会 第303回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of WebXR-based Environment for Engineering Experiments2022

    • 著者名/発表者名
      Yuji Teshima, Akihiro Sakaguchi, Yuto Mitsue, Nobutomo Uehara, Kazuhide Sugimoto
    • 学会等名
      2022 IEEE Frontiers in Education Conference (FIE)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic normality estimation of 3D printers using peeling sounds2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Kaneda, Akira Akinaga, Yuji Teshima, Hideki Shimada, Osamu Shiku
    • 学会等名
      2022 IEEE 11th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 基礎知識の異なる学生を対象としたWebXR工学実験システムの評価2022

    • 著者名/発表者名
      満江 祐人、手島 裕詞、坂口 彰浩、上原 信知、杉本 和英
    • 学会等名
      第21回情報科学技術フォーラム(2022FIT)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] WebXRを用いた電気回路教育システムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      川久保 虹、手島裕詞、志久 修、松田朝陽、嶋田英樹、兼田一幸
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 全方位動画を用いた状況判断教育システムの開発と評価2022

    • 著者名/発表者名
      中村玲於、手島裕詞、大山泰史、志久 修、青柳 領、八板昭仁
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 密度不均一な点群のための欠損抽出の一手法2022

    • 著者名/発表者名
      永井 太樹、村木 祐太、手島 裕詞、小堀 研一
    • 学会等名
      情報処理学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ボクセル分割に基づく密度不均一な点群のための欠損抽出2022

    • 著者名/発表者名
      永井 太樹、村木 祐太、手島 裕詞、小堀 研一
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 海中画像からの魚の検出2022

    • 著者名/発表者名
      門濱史祐、高橋千代、志久修、手島裕詞、広瀬美由紀
    • 学会等名
      電子情報通信会九州支部学生会講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] WebXRを用いた工学実験システムの開発2021

    • 著者名/発表者名
      満江祐人、手島裕詞、坂口彰浩、上原信知、杉本和英
    • 学会等名
      電子情報通信学会教育工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 学生間の主体的学び合いに着目したオンライン工学実験に関する一考察2021

    • 著者名/発表者名
      坂口彰浩、手島裕詞、杉本和英
    • 学会等名
      電子情報通信学会教育工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A Step Toward a Tailor-Made Education Realization for Engineering Experiments With Online/on-Demand Approach2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuhide Sugimoto, Yuji Teshima, Akihiro Sakaguchi
    • 学会等名
      IEEE TALE2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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